CN115376395B - 一种失水事故全过程模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种失水事故全过程模拟试验系统，包括：容器；燃料元件，燃料元件包括：包壳管，包壳管设置在容器内；泄放装置，泄放装置的进液端与容器的出液端相连，泄放装置使容器模拟反应堆的冷却剂丧失事故LOCA喷放失液状态；加热装置，加热装置设置在包壳管内，加热装置使容器模拟反应堆的LOCA升温状态；蒸汽发生装置，蒸汽发生装置的出汽端与容器的进汽端相连，蒸汽发生装置使容器模拟反应堆的LOCA升温状态；灌液装置，灌液装置的出液端与容器的进液端相连，灌液装置使容器模拟反应堆的LOCA灌液降温状态。在本公开的一种失水事故全过程模拟试验系统中，使包壳管能够模拟LOCA全过程，为包壳管的性能研究提供了试验条件。

Description

一种失水事故全过程模拟试验系统

技术领域

本公开涉及失水事故试验技术领域，尤其涉及一种失水事故全过程模拟试验系统。

背景技术

冷却剂丧失事故(Loss-Of-Coolant-Accident，LOCA)指反应堆的一回路有较大破口，冷却剂补充能力不足以弥补破口处的流失，使堆芯逐渐失去冷却，导致燃料元件的包壳管升温甚至烧毁的事故。由此，反应堆通常配置有应急堆芯冷却系统，在LOCA发生后，应急堆芯冷却系统启动运行，以使包壳管温度逐渐降低。

但由于LOCA较为常见，且包壳管在LOCA中需经历快速升温、快速降温等过程，因此对于包壳管的性能要求极高，目前的包壳管性能试验系统多是进行LOCA单一过程下的模拟试验，无法实现包壳管在LOCA全过程中的模拟试验，导致模拟试验的结果较为片面，无法保证反应堆对包壳管的性能要求。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种失水事故全过程模拟试验系统。

为达到上述目的，本公开提供一种失水事故全过程模拟试验系统，包括：容器；燃料元件，所述燃料元件包括：包壳管，所述包壳管设置在所述容器内；泄放装置，所述泄放装置的进液端与所述容器的出液端相连，所述泄放装置使所述容器模拟反应堆的冷却剂丧失事故LOCA喷放失液状态；加热装置，所述加热装置设置在所述包壳管内，所述加热装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA升温状态；蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置的出汽端与所述容器的进汽端相连，所述蒸汽发生装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA升温状态；灌液装置，所述灌液装置的出液端与所述容器的进液端相连，所述灌液装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA灌液降温状态。

可选的，所述模拟试验系统还包括：循环装置，所述循环装置的出液端与所述容器的进液端相连，所述循环装置的进液端与所述容器的出液端相连，所述循环装置使所述容器模拟所述反应堆的运行状态。

可选的，所述循环装置包括：压力调节单元，所述压力调节单元包括：供液泵和压力传感器，所述供液泵的进液端与所述容器的出液端相连，所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连，所述压力传感器设置在所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连之间；温度调节单元，所述温度调节单元包括：加热线圈和温度传感器，所述加热线圈套设在所述容器上，所述温度传感器设置在所述容器内；氧含量调节单元，所述氧含量调节单元包括：供气泵、储气室和溶氧仪，所述储气室内设置有稀释气体，所述供气泵的进气端与所述储气室的出气端相连，所述供气泵的出气端与所述供液泵的进液端相连，所述溶氧仪设置在所述供液泵的进液端与所述容器的出液端相连；药剂浓度调节单元，所述药剂浓度调节单元包括：供药泵、储药室、pH计和电导率仪，所述储药室内设置有药剂，所述供药泵的进液端与所述储药室的出液端相连，所述供药泵的出液端与所述供液泵的进液端相连，所述pH计和所述电导率仪设置在所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连之间。

可选的，所述泄放装置包括：高温泄放阀，所述高温泄放阀的进液端与所述容器的出液端相连；第一高温针阀，所述第一高温针阀设置在所述高温泄放阀的进液端与所述容器的出液端相连之间；第二高温针阀，所述第二高温针阀设置在所述泄放室的进液端与所述泄放阀的出液端相连之间；泄放室，所述泄放室的进液端与所述泄放阀的出液端相连。

可选的，所述泄放装置还包括：储液室，所述储液室内设置有缓冲液；第一液位计，所述第一液位计的检测端设置在所述泄放室内；第一补液泵，所述第一补液泵的进液端与所述储液室的出液端相连，所述第一补液泵的出液端与所述泄放室的进液端相连。

可选的，所述灌液装置包括：灌液室；灌液阀，所述灌液阀的进液端与所述灌液室的出液端相连，所述灌液阀的出液端与所述容器的进液端相连；调压单元，所述调压单元的出气端与所述灌液室的进气端相连。

可选的，所述灌液装置还包括：第二液位计，所述第二液位计的检测端设置在所述灌液室内；第二补液泵，所述第二补液泵的进液端与所述储液室的出液端相连，所述第二补液泵的出液端与所述灌液室的进液端相连。

可选的，所述加热装置包括：加热棒，所述加热棒包括：发热体和合金管，所述发热体设置在所述合金管内，所述发热体与所述合金管之间设置有氧化铝陶瓷粉末，所述合金管密封设置在所述包壳管内，且所述合金管与所述包壳管紧密贴合。

可选的，所述燃料元件还包括：卡套，所述包壳管的端部延伸出所述容器，所述卡套套设在所述包壳管的端部；绝缘密封圈，所述绝缘密封圈设置在所述卡套与所述包壳管之间；导电块，所述导电块设置在卡套上，所述发热体上一体成型有电极，所述导电块与所述电极电性相连，所述导电块与外部电源电性相连；冷却套，所述冷却套套设在所述包壳管的端部，所述冷却套内通入冷却液。

可选的，所述蒸汽发生装置包括：主发生器，所述主发生器内设置有多个第一加热体，所述主发生器内设置有超纯水；第三液位计，所述第三液位计的检测端设置在所述主发生器内；汽包室，所述汽包室设置在所述主发生器的上方，所述汽包室的进汽端与所述主发生器的出汽端相连，所述汽包室内设置有多个第二加热体；供汽阀，所述供汽阀的进汽端与所述汽包室的出汽端相连，所述供汽阀的出汽端与所述容器的进汽端相连。

本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

使包壳管能够模拟LOCA全过程，为包壳管的性能研究提供了试验条件，进而使包壳管的性能能够满足反应堆的要求，保证了反应堆的稳定安全运行。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开一实施例提出的失水事故全过程模拟试验系统的结构示意图；

图2是本公开一实施例提出的失水事故全过程模拟试验系统中循环装置的电路示意图；

图3是本公开一实施例提出的失水事故全过程模拟试验系统中加热装置处的结构示意图；

如图所示：1、容器；

2、燃料元件，21、包壳管；

3、泄放装置，31、高温泄放阀，32、第一高温针阀，33、第二高温针阀，34、泄放室，35、储液室，36、第一液位计，37、第一补液泵；

4、加热装置，41、加热棒，411、发热体，412、合金管，413、氧化铝陶瓷粉末，42、卡套，43、绝缘密封圈，44、导电块，45、冷却套；

5、蒸汽发生装置，51、主发生器，52、第一加热体，53、第三液位计，54、汽包室，55、第二加热体，56、供汽阀；

6、灌液装置，61、灌液室，62、灌液阀，63、调压单元，64、第二液位计，65、第二补液泵；

7、循环装置，71、压力调节单元，711、供液泵，712、压力传感器，72、温度调节单元，721、加热线圈，722、温度传感器，73、氧含量调节单元，731、供气泵，732、溶氧仪，74、药剂浓度调节单元，741、供药泵，742、pH计，743、电导率仪。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

冷却剂丧失事故(Loss-Of-Coolant-Accident，LOCA)指反应堆的一回路有较大破口，冷却剂补充能力不足以弥补破口处的流失，使堆芯逐渐失去冷却，导致燃料元件2的包壳管21升温甚至烧毁的事故。由此，反应堆通常配置有应急堆芯冷却系统，在LOCA发生后，应急堆芯冷却系统启动运行，以使包壳管21温度逐渐降低。

可以理解的是，在LOCA中，反应堆依次经历了喷放失液状态、升温状态和灌液降温状态，其中，在喷放失液状态中，反应堆的一回路冷却剂快速喷放失液，使一回路内的压力快速降低导致一回路内产生大量蒸汽，传热恶化，使包壳管21表面产生膜态沸腾；在温度上升状态中，一回路内燃料元件2裸露且处于高温蒸汽环境中，使包壳管21温度快速上升；在灌液降温状态中，应急堆芯冷却系统向一回路内灌入冷却液，使包壳管21温度快速下降。

由于包壳管21需经历喷放失液状态、升温状态和灌液降温状态，因此对于包壳管21的性能要求极高，需要对包壳管21进行LOCA全过程模拟试验，以保证包壳管21能够满足性能要求。

如图1所示，本公开实施例提出一种失水事故全过程模拟试验系统，包括容器1、燃料元件2、泄放装置3、加热装置4、蒸汽发生装置5和灌液装置6，燃料元件2包括包壳管21，包壳管21设置在容器1内，泄放装置3的进液端与容器1的出液端相连，泄放装置3使容器1模拟反应堆的冷却剂丧失事故LOCA喷放失液状态，加热装置4设置在包壳管21内，加热装置4使容器1模拟反应堆的LOCA升温状态，蒸汽发生装置5的出汽端与容器1的进汽端相连，蒸汽发生装置5使容器1模拟反应堆的LOCA升温状态，灌液装置6的出液端与容器1的进液端相连，灌液装置6使容器1模拟反应堆的LOCA灌液降温状态。

可以理解的是，通过泄放装置3的设置，使容器1能够快速释放冷却剂，从而使容器1内的压力能够快速降低并产生大量蒸汽，传热恶化，使包壳管21表面产生膜态沸腾，进而使模拟试验系统整体能够模拟LOCA喷放失液状态；通过加热装置4和蒸汽发生装置5的设置，使包壳管21能够处于高温蒸汽环境中，且使包壳管21能够快速升温，从而使模拟试验系统整体能够模拟LOCA升温状态；通过灌液装置6的设置，使容器1内能够被灌入液体，从而使包壳管21能够快速降温，进而使模拟试验系统整体能够模拟LOCA灌液降温状态。由此，使包壳管21能够模拟LOCA全过程，为包壳管21的性能研究提供了试验条件，进而使包壳管21的性能能够满足反应堆的要求，保证了反应堆的稳定安全运行。

需要说明的是，容器1用于模拟反应堆的反应釜，容器1内设置有冷却剂，容器1的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：容器1可以是圆柱形桶状结构，容器1的高可以是1000mm，容器1的外径可以是168mm，容器1的内径可以是120mm，容器1的材料可以是316L不锈钢。其中，容器1的两端端口可以采用釜盖密封。

冷却剂的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：水。

模拟试验系统还可以包括控制器，控制器分别与泄放装置3、加热装置4、蒸汽发生装置5和灌液装置6电性相连，由此通过控制器的控制，实现模拟试验系统整体的自动化运行，有效提高模拟试验系统整体的试验效率和安全系数。其中，控制器的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图1所示，在一些实施例中，模拟试验系统还包括循环装置7，循环装置7的出液端与容器1的进液端相连，循环装置7的进液端与容器1的出液端相连，循环装置7使容器1模拟反应堆的运行状态。

可以理解的是，通过循环装置7的设置，使容器1内能够循环冷却剂，从而使包壳管21能够模拟反应堆正常运行状态，使包壳管21的性能研究能够更为全面，使包壳管21的性能能够满足反应堆的要求，进一步保证反应堆的稳定安全运行。

如图2所示，在一些实施例中，循环装置7包括压力调节单元71、温度调节单元72、氧含量调节单元73和药剂浓度调节单元74，其中，压力调节单元71包括供液泵711和压力传感器712，供液泵711的进液端与容器1的出液端相连，供液泵711的出液端与容器1的进液端相连，压力传感器712设置在供液泵711的出液端与容器1的进液端相连之间；温度调节单元72包括加热线圈721和温度传感器722，加热线圈721套设在容器1上，温度传感器722设置在容器1内；氧含量调节单元73包括供气泵731、储气室和溶氧仪732，储气室内设置有稀释气体，供气泵731的进气端与储气室的出气端相连，供气泵731的出气端与供液泵711的进液端相连，溶氧仪732设置在供液泵711的进液端与容器1的出液端相连；药剂浓度调节单元74包括供药泵741、储药室、pH计742和电导率仪743，储药室内设置有药剂，供药泵741的进液端与储药室的出液端相连，供药泵741的出液端与供液泵711的进液端相连，pH计742和电导率仪743设置在供液泵711的出液端与容器1的进液端相连之间。

可以理解的是，通过供液泵711的增压输送，实现容器1内冷却剂的循环，且通过压力传感器712的设置，使模拟试验系统整体能够根据压力传感器712检测的压力调节供液泵711的转速，从而使容器1内能够稳定的保持在高压状态，进而使容器1能够有效模拟反应堆的运行状态；

通过加热线圈721的加热，实现对容器1的加热，且通过温度传感器722的设置，使模拟试验系统整体能够根据温度传感器722检测的温度调节加热线圈721的加热量，从而使容器1内能够稳定的保持在高温状态，进而使容器1能够有效模拟反应堆的运行状态；

通过供气泵731的增压输送，使储气室内的稀释气体被输送到冷却剂中，且通过溶氧仪732的设置，使模拟试验系统整体能够根据溶氧仪732检测的氧气浓度调节供气泵731的转速，从而使冷却剂中的氧气浓度能够稳定的保持在低浓度状态，

通过供药泵741的增压输送，使储药室内的药剂被输送到冷却剂中，且通过pH计742和电导率仪743的设置，使模拟试验系统整体能够根据pH计742和电导率仪743检测的冷却剂pH值和电导率调节供药泵741的转速，从而使冷却剂中的药剂浓度能够稳定的保持在固定值，进而使容器1能够有效模拟反应堆的运行状态。

需要说明的是，模拟试验系统可通过控制器进行自动化控制，例如：控制器的信号输入端分别与压力传感器712、温度传感器722、溶氧仪732、pH计742和电导率仪743的信号输出端电性相连，控制器的信号输出端分别与供液泵711、加热线圈721、供气泵731和供药泵741的信号输入端电性相连。

其中，控制器内设置有压力阈值，压力传感器712将检测的压力转换为电信号发送给控制器，控制器根据该电信号与压力阈值的比较结果控制供液泵711，以使容器1内的压力保持在压力阈值；

控制器内设置有温度阈值，温度传感器722将检测的温度转换为电信号发送给控制器，控制器根据该电信号与温度阈值的比较结果控制加热线圈721，以使容器1内的温度保持在温度阈值；

控制器内设置有氧气浓度阈值，溶氧仪732将检测的氧气浓度转换为电信号发送给控制器，控制器根据该电信号与氧气浓度阈值的比较结果控制供气泵731，以使冷却剂中的氧气浓度保持在氧气浓度阈值以下；

控制器内设置有药剂浓度阈值以及与药剂浓度阈值对应的pH阈值和电导率阈值，pH计742和电导率仪743将检测的pH值和电导率转换为电信号分别发送给控制器，控制器根据该电信号与pH阈值和电导率阈值的比较结果控制供药泵741，以使冷却剂中的药剂浓度保持在药剂浓度阈值。

压力阈值的具体数值可根据实际需要进行设置，例如：17.2MPa。

温度阈值的具体数值可根据实际需要进行设置，例如：350℃。

氧气浓度阈值的具体数值可根据实际需要进行设置，例如：5ppb。

药剂浓度阈值以及与药剂浓度阈值对应的pH阈值和电导率阈值的具体数值可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

压力传感器712、温度传感器722、溶氧仪732、pH计742和电导率仪743的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

供液泵711、供气泵731和供药泵741的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

稀释气体可以通过化学方式、物理方式等降低冷却剂中的氧气浓度，稀释气体的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

药剂的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：药剂包括硼酸和氢氧化锂。

容器1内的冷却剂、储气室内的稀释气体和储药室内的药剂可在试验开始前补充完成，在试验过程中可根据实际需要进行相应的补充。

如图1所示，在一些实施例中，泄放装置3包括高温泄放阀31、第一高温针阀32、第二高温针阀33和泄放室34，高温泄放阀31的进液端与容器1的出液端相连，第一高温针阀32设置在高温泄放阀31的进液端与容器1的出液端相连之间，第二高温针阀33设置在泄放室34的进液端与泄放阀的出液端相连之间，泄放室34的进液端与泄放阀的出液端相连。

可以理解的是，在高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33开启后，容器1内的冷却剂快速释放到泄放室34内，从而使容器1内的压力能够快速降低，以使模拟试验系统整体能够模拟LOCA喷放失液状态。其中，通过第一高温针阀32和第二高温针阀33的设置，能够有效缓冲容器1内的高温高压冷却剂对高温泄放阀31及泄放室34的瞬间冲击力，能够避免高温泄放阀31和泄放室34发生泄漏问题。

需要说明的是，高温泄放阀31的具体类型可根据实际需要进行设置，但应保证高温泄放阀31能够承受高温高压冷却剂的冲击而不发生泄露，同时能够保证容器1内的高温高压冷却剂能够快速喷放到泄放室34内，高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33的阀芯可由特种合金制成，具体材料可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33可以使手动阀，也可以是电动阀，当高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33均是电动阀时，高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33可通过控制器控制，例如：控制器的信号输出端与高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33的信号输入端相连，作业人员通过控制器控制高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33的开关。

泄放室34的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：泄压室的容积可以是200L，泄压室的材料可以是不锈钢，泄压室的最高工作温度可以是250℃，泄压室的最高工作压力可以是10MPa，泄压室的高度可以是1800mm。

如图1所示，在一些实施例中，泄放装置3还包括储液室35、第一液位计36和第一补液泵37，储液室35内设置有缓冲液，第一液位计36的检测端设置在泄放室34内，第一补液泵37的进液端与储液室35的出液端相连，第一补液泵37的出液端与泄放室34的进液端相连。

可以理解的是，在高温泄放阀31、第一高温针阀32和第二高温针阀33开启前，将第一补液泵37开启，第一补液泵37将储液室35内的缓冲液增压输送到泄放室34内，以避免容器1内的高温高压冷却剂直接冲击到泄放室34内而造成泄放室34的损坏。其中，通过第一液位计36的设置，使模拟试验系统整体能够根据第一液位计36检测的液位控制第一补液泵37，从而防止泄放室34内出现液位过高或过低的问题，保证泄放室34的安全。

需要说明的是，第一液位计36可以包括高液位计和低液位计，高液位计设置在泄放室34内的上部，低液位计设置在泄放室34内的下部，从而通过高液位计和低液位计检测泄放室34内的液位。

第一补液泵37可通过控制器控制，例如：控制器的信号输入端与高液位计和低液位计的信号输出端电性相连，控制器的信号输出端与第一补液泵37的信号输入端电性相连，高液位计和低液位计将检测的液位转换为电信号发送给控制器，控制器根据该电信号控制第一补液泵37，以使缓冲液在泄放室34内的液位始终高于低液位计且低于高液位计。

第一补液泵37的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

储液室35的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：储液室35的容积可以是60L。

缓冲液的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：常温水。

如图1所示，在一些实施例中，灌液装置6包括灌液室61、灌液阀62和调压单元63，灌液阀62的进液端与灌液室61的出液端相连，灌液阀62的出液端与容器1的进液端相连，调压单元63的出气端与灌液室61的进气端相连。

可以理解的是，灌液阀62开启后，调压单元63向灌液室61内输送气体，以增大灌液室61内的气压，从而使灌液室61内的液体输送到容器1内对包壳管21快速降温，进而使模拟试验系统整体能够模拟LOCA灌液降温状态。其中，通过调压单元63的压力调节，便于控制灌液室61向容器1内的灌液速度，从而使模拟试验系统整体的灵活性更高，试验结果更为准确。

需要说明的是，灌液阀62可以使手动阀，也可以是电动阀，当灌液阀62是电动阀时，灌液阀62可通过控制器控制，例如：控制器的信号输出端与灌液阀62的信号输入端相连，作业人员通过控制器控制灌液阀62的开关。

调压单元63的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：空压机，空压机可通过控制器控制，控制器的信号输出端与空压机的信号输入端相连，作业人员通过控制器控制空压机。

灌液室61的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：灌液室61的容积可以是60L，灌液室61的材料可以是316L不锈钢，灌液室61的最高工作温度可以是150℃，灌液室61的最高工作压力可以是25MPa，泄压室的长度可以是1480mm，泄压室的宽度可以是320mm。

灌液室61内的液体也根据实际需要进行设置，例如：常温水，常温水灌入到容器1内后，其使包壳管21处于高温淬火状态，包壳管21的微观结构及其完整性发生显著改变，冷却一段时间后，包壳管21的温度达到平衡状态，则LOCA模拟试验结束。

如图1所示，在一些实施例中，灌液装置6还包括第二液位计64和第二补液泵65，第二液位计64的检测端设置在灌液室61内，第二补液泵65的进液端与储液室35的出液端相连，第二补液泵65的出液端与灌液室61的进液端相连。

可以理解的是，在灌液阀62和调节单元开启前，将第二补液泵65开启，第二补液泵65将储液室35内的缓冲液增压输送到灌液室61内，以保证灌液室61能够向容器1输送缓冲液进行降温。其中，通过第二液位计64的设置，使模拟试验系统整体能够根据第二液位计64检测的液位控制第二补液泵65，从而防止灌液室61内出现液位过高或过低的问题，保证灌液室61的安全。

需要说明的是，第二液位计64可以包括高液位计和低液位计，高液位计设置在灌液室61内的上部，低液位计设置在灌液室61内的下部，从而通过高液位计和低液位计检测灌液室61内的液位。

第二补液泵65可通过控制器控制，例如：控制器的信号输入端与高液位计和低液位计的信号输出端电性相连，控制器的信号输出端与第二补液泵65的信号输入端电性相连，高液位计和低液位计将检测的液位转换为电信号发送给控制器，控制器根据该电信号控制第二补液泵65，以使缓冲液在灌液室61内的液位始终高于低液位计且低于高液位计。

第二补液泵65的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图3所示，在一些实施例中，加热装置4包括加热棒41，加热棒41包括发热体411和合金管412，发热体411设置在合金管412内，发热体411与合金管412之间设置有氧化铝陶瓷粉末413，合金管412密封设置在包壳管21内，且合金管412与包壳管21紧密贴合。

可以理解的是，通过发热体411的发热，使热量通过氧化铝陶瓷粉末413传导到合金管412上，进而传导上包壳管21上，从而实现包壳管21的快速升温，以使模拟试验系统整体能够模拟LOCA升温状态。其中，通过氧化铝陶瓷粉末413的设置，不仅可以将发热体411产生的热量迅速导出，避免发热体411因过热而烧断，而且还能够使合金管412与发热体411之间产生电绝缘，避免合金管412带电，同时，氧化铝陶瓷粉末413还能够将发热体411紧紧包裹，避免发热体411在高温下发生机械力学断裂；通过将合金管412与包壳管21紧密贴合，保证合金管412与包壳管21之间的热量快速传导。

需要说明的是，氧化铝陶瓷粉末413具有绝缘性能好、导热率高、耐高温等优点，能够将发热体411产生的热量迅速导出。

发热体411的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：发热体411可以是钼棒，钼棒具有耐高温、发热效率高、不易烧断等优点。

合金管412的具体材料可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图3所示，在一些实施例中，燃料元件2还包括卡套42、绝缘密封圈43、导电块44和冷却套45，包壳管21的端部延伸出容器1，卡套42套设在包壳管21的端部，绝缘密封圈43设置在卡套42与包壳管21之间，导电块44设置在卡套42上，发热体411上一体成型有电极，导电块44与电极电性相连，导电块44与外部电源电性相连，冷却套45套设在包壳管21的端部，冷却套45内通入冷却液。

可以理解的是，通过卡套42和绝缘密封圈43的设置，实现包壳管21两端的密封，保证加热棒41在包壳管21内的稳定设置，同时，通过绝缘密封圈43的设置，不仅便于包壳管21内的气体充压，而且使得发热体411与包壳管21之间能够实现电绝缘，避免了包壳管21直接通电加热；

通过导电块44的设置，在实现外部电源为发热体411供电的同时有效减小外部电源与发热体411之间的电阻，使发热体411能够被大功率输入，从而保证包壳管21的快速升温；

由于在试验过程中，包壳管21表面的温度可以达到1000℃以上，容易造成绝缘密封圈43的损坏，因此，通过冷却套45的设置，能够对包壳管21的两端进行不间断冷却，从而保证包壳管21两端的绝缘密封圈43始终处于低温状态，避免包壳管21发生破碎泄露问题。

需要说明的是，绝缘密封圈43的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：O型橡胶密封圈。

发热体411两端的电极可以是与发热体411一体成型的纯钼棒，不仅便于整体的加工，而且避免发热体411上出现焊接损伤，同时电极的直径可以大于发热体411的直径，以满足发热体411的大功率输入。

导电块44的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：在卡套42上占用较大面积的铜块。

冷却液的具体类型可根据实际需要进行设置，例如：常温水。

外部电源的具体类型可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图1所示，在一些实施例中，蒸汽发生装置5包括主发生器51、第三液位计53、汽包室54和供汽阀56，主发生器51内设置有多个第一加热体52，主发生器51内设置有超纯水，第三液位计53的检测端设置在主发生器51内，汽包室54设置在主发生器51的上方，汽包室54的进汽端与主发生器51的出汽端相连，汽包室54内设置有多个第二加热体55，供汽阀56的进汽端与汽包室54的出汽端相连，供汽阀56的出汽端与容器1的进汽端相连。

可以理解的是，第一加热体52、第二加热体55和供汽阀56开启后，第一加热体52将主发生器51内的超纯水加热成高温蒸汽，高温蒸汽进入到汽包室54内被第二加热体55再次加热，加热后的高温蒸汽经过供汽阀56后进入到容器1中，以使包壳管21能够处于高温蒸汽环境中，从而使包壳管21能够快速升温，进而使模拟试验系统整体能够模拟LOCA升温状态。

其中，第一加热体52将主发生器51内的超纯水加热成高温蒸汽时，高温蒸汽内的温度不均匀，因此通过汽包室54的设置，使主发生器51中的高温蒸汽能够被均匀加热，保证LOCA升温状态的模拟更为准确。

需要说明的是，在第一加热体52、第二加热体55和供汽阀56开启前，需向主发生器51内补充超纯水，在第一加热体52、第二加热体55和供汽阀56开启后，可根据实际需要向主发生器51内补充超纯水。

超纯水是指电阻率超过18MΩ×cm或接近18.3MΩ×cm(25℃)的水。

第一加热体52和第二加热体55的具体类型和数量可根据实际需要进行设置，例如：第一加热体52和第二加热体55均是加热管，第一加热体52将主发生器51内的超纯水加热成100℃的高温蒸汽，第二加热体55将汽包室54内的高温蒸汽加热成300℃的过热蒸汽。

第一加热体52和第二加热体55可通过控制器控制，例如：控制器的信号输出端与第一加热体52和第二加热体55的信号输入端相连，作业人员通过控制器控制第一加热体52和第二加热体55的开关。

供汽阀56可以使手动球阀，也可以是电动球阀，当供汽阀56是电动球阀时，供汽阀56可通过控制器控制，例如：控制器的信号输出端与供汽阀56的信号输入端相连，作业人员通过控制器控制供汽阀56的开关。

需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，包括：

容器；

燃料元件，所述燃料元件包括：包壳管，所述包壳管设置在所述容器内；

泄放装置，所述泄放装置的进液端与所述容器的出液端相连，所述泄放装置使所述容器模拟反应堆的冷却剂丧失事故LOCA喷放失液状态；

加热装置，所述加热装置设置在所述包壳管内，所述加热装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA升温状态；

蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置的出汽端与所述容器的进汽端相连，所述蒸汽发生装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA升温状态；

灌液装置，所述灌液装置的出液端与所述容器的进液端相连，所述灌液装置使所述容器模拟所述反应堆的LOCA灌液降温状态；

其中，所述泄放装置包括：高温泄放阀、第一高温针阀、第二高温针阀和泄放室，所述高温泄放阀的进液端与所述容器的出液端相连，所述第一高温针阀设置在所述高温泄放阀的进液端与所述容器的出液端相连之间，所述第二高温针阀设置在所述泄放室的进液端与所述泄放阀的出液端相连之间，所述泄放室的进液端与所述泄放阀的出液端相连；

所述泄放装置还包括：储液室、第一液位计和第一补液泵，所述储液室内设置有缓冲液，所述第一液位计的检测端设置在所述泄放室内，所述第一补液泵的进液端与所述储液室的出液端相连，所述第一补液泵的出液端与所述泄放室的进液端相连。

2.根据权利要求1所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述模拟试验系统还包括：

循环装置，所述循环装置的出液端与所述容器的进液端相连，所述循环装置的进液端与所述容器的出液端相连，所述循环装置使所述容器模拟所述反应堆的运行状态。

3.根据权利要求2所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述循环装置包括：

压力调节单元，所述压力调节单元包括：供液泵和压力传感器，所述供液泵的进液端与所述容器的出液端相连，所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连，所述压力传感器设置在所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连之间；

温度调节单元，所述温度调节单元包括：加热线圈和温度传感器，所述加热线圈套设在所述容器上，所述温度传感器设置在所述容器内；

氧含量调节单元，所述氧含量调节单元包括：供气泵、储气室和溶氧仪，所述储气室内设置有稀释气体，所述供气泵的进气端与所述储气室的出气端相连，所述供气泵的出气端与所述供液泵的进液端相连，所述溶氧仪设置在所述供液泵的进液端与所述容器的出液端相连；

药剂浓度调节单元，所述药剂浓度调节单元包括：供药泵、储药室、pH计和电导率仪，所述储药室内设置有药剂，所述供药泵的进液端与所述储药室的出液端相连，所述供药泵的出液端与所述供液泵的进液端相连，所述pH计和所述电导率仪设置在所述供液泵的出液端与所述容器的进液端相连之间。

4.根据权利要求1所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述灌液装置包括：

灌液室；

灌液阀，所述灌液阀的进液端与所述灌液室的出液端相连，所述灌液阀的出液端与所述容器的进液端相连；

调压单元，所述调压单元的出气端与所述灌液室的进气端相连。

5.根据权利要求4所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述灌液装置还包括：

第二液位计，所述第二液位计的检测端设置在所述灌液室内；

第二补液泵，所述第二补液泵的进液端与所述储液室的出液端相连，所述第二补液泵的出液端与所述灌液室的进液端相连。

6.根据权利要求1所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述加热装置包括：

加热棒，所述加热棒包括：发热体和合金管，所述发热体设置在所述合金管内，所述发热体与所述合金管之间设置有氧化铝陶瓷粉末，所述合金管密封设置在所述包壳管内，且所述合金管与所述包壳管紧密贴合。

7.根据权利要求6所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述燃料元件还包括：

卡套，所述包壳管的端部延伸出所述容器，所述卡套套设在所述包壳管的端部；

绝缘密封圈，所述绝缘密封圈设置在所述卡套与所述包壳管之间；

导电块，所述导电块设置在卡套上，所述发热体上一体成型有电极，所述导电块与所述电极电性相连，所述导电块与外部电源电性相连；

冷却套，所述冷却套套设在所述包壳管的端部，所述冷却套内通入冷却液。

8.根据权利要求1所述的失水事故全过程模拟试验系统，其特征在于，所述蒸汽发生装置包括：

主发生器，所述主发生器内设置有多个第一加热体，所述主发生器内设置有超纯水；

第三液位计，所述第三液位计的检测端设置在所述主发生器内；

汽包室，所述汽包室设置在所述主发生器的上方，所述汽包室的进汽端与所述主发生器的出汽端相连，所述汽包室内设置有多个第二加热体；

供汽阀，所述供汽阀的进汽端与所述汽包室的出汽端相连，所述供汽阀的出汽端与所述容器的进汽端相连。