CN116776039A - 安全壳破口泄漏率评估方法、装置、存储介质和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及安全壳破口泄漏率评估方法、装置、存储介质和电子设备，包括以下步骤：获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；根据初始参数和动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；根据破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得破口的泄漏率。本发明通过确定破口出口的空气流速的计算式并结合破口的尺寸参数，可以定量、准确地评价单个尺寸可测的漏点的泄漏率，直观地建立泄漏率与漏点尺寸的对应关系，提高了核电厂反应堆第三道安全屏障完整性分析的准确性，避免机组运行模式因缺陷无法定量评价而后撤，同时为维修工作提供了可靠的依据。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂安全壳的技术领域，更具体地说，涉及一种安全壳破口泄漏率评估方法、装置、存储介质和电子设备。
背景技术
核电厂在反应堆运行期间，为了保障核岛内可能具有放射性的气体不直接泄漏到外界大气中，设计了安全壳日常泄漏率在线监测系统，该在线监测系统用于在反应堆正常运行期间监测通过安全壳的气体的整体泄漏率，当泄漏率超过监督值或者期望值时，根据实际情况展开查漏措施。
但是，当前的监测方法只能宏观的监测所有安全壳上漏点的总泄漏率，因此，存在如下问题：无法定量评价单个尺寸可测的漏点的泄漏率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种安全壳破口泄漏率评估方法、装置、存储介质和电子设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种安全壳破口泄漏率评估方法，包括以下步骤：
获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；
根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；
根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述破口前端的初始参数包括：破口前端的空气压力、破口前端的空气密度和破口前端的空气温度；所述破口出口的动态参数包括：破口出口的压力、破口出口的空气流速以及破口出口的空气密度。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式包括：
根据所述破口前端的空气压力、所述破口前端的空气密度、所述破口出口的压力、所述破口出口的空气流速以及所述破口出口的空气密度，建立能量方程；
基于所述能量方程进行处理，获得破口出口的空气流速的初始计算式；
对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式包括：
结合等熵关系式对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述破口的尺寸参数包括：所述破口的截面积；
所述根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率包括：
根据所述破口的空气流速的计算式、所述破口的截面积、质量流量方程以及等熵关系式，获得所述破口的流量表达式；
根据临界压力和所述破口的流量表达式进行计算，获得所述破口的最大流量计算式；
根据所述破口的最大流量计算式和所述破口前端的空气密度进行计算，获得所述破口的干空气泄漏率；
根据所述破口的干空气泄漏率进行换算，获得所述破口的泄漏率。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述方法还包括：
根据所述破口前端的空气压力和所述破口前端的空气温度进行计算，获得所述破口前端的空气密度。
在本发明所述的安全壳破口泄漏率评估方法中，所述根据所述破口的干空气泄漏率进行换算，获得所述破口的泄漏率包括：
获取安全壳内的压力、安全壳内的平均湿度以及安全壳内的饱和蒸汽气压；
根据所述安全壳内的平均湿度和安全壳内的饱和蒸汽气压进行计算，获得水蒸气分压；
根据所述安全壳内压力、所述水蒸气分压、所述破口的干空气泄漏率进行计算，获得所述破口的泄漏率。
本发明还提供一种安全壳破口泄漏率评估装置，包括：
获取单元，用于获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；
流速计算单元，用于根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；
泄漏率计算单元，用于根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如上所述的安全壳破口泄漏率评估方法的步骤。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，执行如上所述的安全壳破口泄漏率评估方法的步骤。
实施本发明的安全壳破口泄漏率评估方法、装置、存储介质和电子设备，具有以下有益效果：包括以下步骤：获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；根据初始参数和动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；根据破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得破口的泄漏率。本发明通过确定破口出口的空气流速的计算式并结合破口的尺寸参数，可以定量、准确地评价单个尺寸可测的漏点的泄漏率，直观地建立泄漏率与漏点尺寸的对应关系，提高了核电厂反应堆第三道安全屏障完整性分析的准确性，避免机组运行模式因缺陷无法定量评价而后撤，同时为维修工作提供了可靠的依据。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的安全壳破口泄漏率评估方法的流程示意图；
图2是本发明提供的安全壳内外参数的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
安全壳日常泄漏率在线监测系统在核岛内配置了温度、压力、温度传感器等监测各参数，用以计算核岛内平均温度Tavg，平均湿度Havg，壳内压力pcon。通过这些参数可以计算空气分压(用p表示)，其中，p＝pcon-pv(定义为①式)。而pv为水蒸气分压，该pv＝psat*Havg。psat为饱和蒸汽气压。其中，饱和蒸汽气压可以根据前述监测得到的核岛内的温度的对应关系直接查询得到，如基于现有的热力学软件，在已知核岛内的温度的前提下，可直接查询得到饱和蒸汽气压。
需要说明的是，在核电厂反应堆运行期间，直接通过安全壳本体产生贯穿性泄漏的概率是极小的，通常情况是由于机械贯穿件隔离阀门密封性不严或者管道上存在破孔(破口)导致系统内的气体逸出，如果系统存在电加热器和除湿功能，那么可视气体为干空气，如果系统在核岛内与空气相连通，则按照①式计算干空气的压力。
具体的，图1示出了本发明提供的安全壳破口泄漏率评估方法一优选实施例的流程图。
如图1所示，该安全壳破口泄漏率评估方法包括以下步骤：
步骤S101、获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数。
具体的，本实施例中，破口前端的初始参数包括：破口前端的空气压力、破口前端的空气密度和破口前端的空气温度；破口出口的动态参数包括：破口出口的压力、破口出口的空气流速以及破口出口的空气密度。如图2所示，破口前端的位置(也就是核岛内)的相关参数作为初始参数，也叫滞止参数。其中，p0表示破口前端的空气压力，ρ0表示破口前端的空气密度，T0表示破口前端的空气温度。p表示破口出口的压力、V表示破口出口的空气流速，ρ表示破口出口的空气密度。由于破口前端其实就是核岛内空气的状态，因此，p0和T0均可以直接通过对应的传感器测量得到。
由于安全壳体积很大，如M310机组一般安全壳设计体积为49400m3，气体通过破口向外泄漏，初始气流速度可以视为V0＝0。
步骤S102、根据初始参数和动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式。
具体的，本实施例中，根据初始参数和动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式包括：根据破口前端的空气压力、破口前端的空气密度、破口出口的压力、破口出口的空气流速以及破口出口的空气密度，建立能量方程；基于能量方程进行处理，获得破口出口的空气流速的初始计算式；对初始计算式进行转换，获得破口出口的空气流速的计算式。其中，对初始计算式进行转换，获得破口出口的空气流速的计算式包括：结合等熵关系式对初始计算式进行转换，获得破口出口的空气流速的计算式。
具体的，气体经过破口泄漏，产生的热量损失极小，接近于等熵流动，因此，可以建立能量方程：
其中，k是等熵指数，空气的等熵指数为1.4。
由能量方程(即(1)式)可以得到：
(2)式即为破口出口的空气流速的初始计算式。根据等熵关系式：
因此，由(3)进行转换，获得破口出口的空气流速的计算式，即如下(4)式所示。
步骤S103、根据破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得破口的泄漏率。
具体的，本实施例中，破口的尺寸参数包括：破口的截面积。其中，根据破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得破口的泄漏率包括：根据破口的空气流速的计算式、破口的截面积、质量流量方程以及等熵关系式，获得破口的流量表达式；根据临界压力和破口的流量表达式进行计算，获得破口的最大流量计算式；根据破口的最大流量计算式和破口前端的空气密度进行计算，获得破口的干空气泄漏率；根据破口的干空气泄漏率进行换算，获得破口的泄漏率。
具体的，步骤S102中获得破口出口的空气流速的计算式，即(4)式后，结合质量流量方程、等熵关系式、破口的截面积即可确定破口的流量表达式。其中，质量流量方程为：
qm＝ρVA (5)。
(5)式中，qm为质量流量，A为破口的截面积。
由等熵关系式(即(3)式)和(4)式代入(5)式可以得到破口的流量表达式，即为下面的(6)式。
由于流量的变化在经过破口后增加到一个最大值，然后保持最大流速流动，因此，需要计算最大流量。具体的，由于出口处环境压力约为大气压1.01325bar.a，LOCA(Loss ofCoolant Accident，冷却剂丧失事故(失水事故))事故工况下安全壳内的压力为5.2bar.a，空气的临界压力值为0.523p0。其中，该事故工况下，安全壳内的压力峰值为：4.2bar.g，温度峰值为145℃。所以p/p0＝1/5.2＝0.195，小于0.523，p小于临界压强，可知已达到最大流量。其中，达到最大流量时，满足：
即：
对(7)式进行求解得到此时的压力为：
(8)式中所得到的压力p为临界压力，再将(8)式代入(6)式可以得到破口的最大流量计算式，即如(9)式所示。
由(9)式可知，要求得最大流量，则需要计算破口前端的空气密度。
其中，破口前端的空气密度可以根据破口前端的空气压力和破口前端的空气温度进行计算获得。具体的，依据理想气体状态方程，一定量气体的密度与压力成正比，也温度成反比，已知0℃常压下空气的密度是1.293kg/m3，因此，破口前端的空气密度可以根据下式计算得到：
因此，将(10)式计算得到破口前端的空气密度后，将所计算得到的值代入(9)式即可计算得到破口的干空气泄漏率。
进一步地，在获得破口的干空气泄漏率后，需要根据破口的干空气泄漏率进行换算，获得破口的泄漏率。具体为：获取安全壳内的压力、安全壳内的平均湿度以及安全壳内的饱和蒸汽气压；根据安全壳内的平均湿度和安全壳内的饱和蒸汽气压进行计算，获得水蒸气分压；根据安全壳内压力、水蒸气分压、破口的干空气泄漏率进行计算，获得破口的泄漏率。即根据管道内气体的成分换算可以得到湿空气的泄漏率(即破口的泄漏率)，具体可以通过下式计算得到：
q湿空气＝qmmax*pcon/(pcon-pv)(11)。
当然，可以理解地，在其他类似的工况也同样可以采用本发明的方法对完全壳破口的泄漏率进行评估。
进一步地，本发明实施例中，当某些具备通过工程手段或者安装计量工具测量到破口的泄漏率的情况下，如果存在内漏的安全壳机械贯穿件隔离阀的管道下游加装流量计等情况，可以用下式计算破口的大小(即破口的截面积)，用以评价分析和采取措施消除破口(漏点)。具体如下：
即在测量得到qm后，即可直接通过(12)式推断出破口的截面积，从而实现对破口进行评价分析和采取措施消除破口。
本发明分析了安全壳局部破口的泄漏率和破口尺寸的关系，可用于多种安全壳上机械贯穿件隔离阀异常状态下密封性能的评估，而且本发明还可以减少人员频繁分析和评价的工作量。
本发明通过建立安全壳上局部漏点泄漏率计算的理论分析模型，直观地建立漏率和漏点尺寸的对应关系，用于在安全壳或者通过安全壳的机械管道上存在漏点等异常情况下进行评价分析，弥补了行业内对安全壳局部漏点定量分析的空白，相关理论的建立，适用于多种异常情况下安全壳密封性的评价分析，提高了核电厂反应堆第三道安全屏障完整性分析的准确性，避免了机组运行模式因缺陷无法定量评价而后撤，同时为维修工作提供了可靠的指导作用。
本发明还提供一种安全壳破口泄漏率评估装置，该安全壳破口泄漏率评估装具体包括：
获取单元，用于获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数。
流速计算单元，用于根据初始参数和动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式。
泄漏率计算单元，用于根据破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得破口的泄漏率。
具体的，这里的安全壳破口泄漏率评估装置中各单元之间具体的配合操作过程具体可以参照上述安全壳破口泄漏率评估方法，这里不再赘述。
另，本发明的一种电子设备，包括存储器和处理器；存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序实现如上面任意一项的安全壳破口泄漏率评估方法。具体的，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过电子设备下载和安装并且执行时，执行本发明实施例的方法中限定的上述功能。本发明中的电子设备可为笔记本、台式机、平板电脑、智能手机等终端，也可为服务器。
另，本发明的一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上面任意一项的安全壳破口泄漏率评估方法。具体的，需要说明的是，本发明上述的存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；
根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；
根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率。
2.根据权利要求1所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述破口前端的初始参数包括：破口前端的空气压力、破口前端的空气密度和破口前端的空气温度；所述破口出口的动态参数包括：破口出口的压力、破口出口的空气流速以及破口出口的空气密度。
3.根据权利要求2所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式包括：
根据所述破口前端的空气压力、所述破口前端的空气密度、所述破口出口的压力、所述破口出口的空气流速以及所述破口出口的空气密度，建立能量方程；
基于所述能量方程进行处理，获得破口出口的空气流速的初始计算式；
对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式。
4.根据权利要求3所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式包括：
结合等熵关系式对所述初始计算式进行转换，获得所述破口出口的空气流速的计算式。
5.根据权利要求2所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述破口的尺寸参数包括：所述破口的截面积；
所述根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率包括：
根据所述破口的空气流速的计算式、所述破口的截面积、质量流量方程以及等熵关系式，获得所述破口的流量表达式；
根据临界压力和所述破口的流量表达式进行计算，获得所述破口的最大流量计算式；
根据所述破口的最大流量计算式和所述破口前端的空气密度进行计算，获得所述破口的干空气泄漏率；
根据所述破口的干空气泄漏率进行换算，获得所述破口的泄漏率。
6.根据权利要求5所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述破口前端的空气压力和所述破口前端的空气温度进行计算，获得所述破口前端的空气密度。
7.根据权利要求5所述的安全壳破口泄漏率评估方法，其特征在于，所述根据所述破口的干空气泄漏率进行换算，获得所述破口的泄漏率包括：
获取安全壳内的压力、安全壳内的平均湿度以及安全壳内的饱和蒸汽气压；
根据所述安全壳内的平均湿度和安全壳内的饱和蒸汽气压进行计算，获得水蒸气分压；
根据所述安全壳内压力、所述水蒸气分压、所述破口的干空气泄漏率进行计算，获得所述破口的泄漏率。
8.一种安全壳破口泄漏率评估装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取破口前端的初始参数和破口出口的动态参数；
流速计算单元，用于根据所述初始参数和所述动态参数进行计算，获得破口出口的空气流速的计算式；
泄漏率计算单元，用于根据所述破口出口的空气流速的计算式以及破口的尺寸参数进行计算，获得所述破口的泄漏率。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如权利要求1至5任一项所述的安全壳破口泄漏率评估方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，执行如权利要求1至5任一项所述的安全壳破口泄漏率评估方法的步骤。
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