[发明专利]二次侧非能动余热排出系统热工水力特性实验模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及ACP1000热工水力试验模拟装置，具体是ACP1000二次侧非能动余热排出系统热工水力特性实验模拟装置。

背景技术

ACP1000三代反应堆是在具有长期运行经验的二代加反应堆基础上，为满足三代反应堆技术要求而创造性地增设了二次侧非能动余热排出系统。ACP1000三代反应堆审评要求对新增最主要内容之一——二次侧非能动余热排出系统的运行特性和可靠性进行实验验证。

目前有关非能动余热排出系统的模拟，实验装置建设主要采用了两种方法：一种是以热交换器单相效应实验为基础，将非能动余热排出系统集合在以非能动安全系统为模拟对象的降高综合实验装置中，以美国的APEX装置和韩国的ALTAS实验装置为典型代表。该方法有效地降低了装置的高度和对非能动系统阻力系数的模拟。但是，该方法实践起来非常困难和复杂，如果没有足够的规模论证时间，将为项目的成功实施带来巨大的风险。

另一种是采用等高、等压模拟方法，如韩国的VISTA装置。VISTA装置主要模拟了反应堆冷却剂系统、二回路系统以及非能动余热排出系统。该方法优点是在没有针对非能动余热排出系统换热器单相实验的条件下可以直接开展系统验证实验。

与其他反应堆不同，ACP1000二代加反应堆具有较长的运行经验，其大部分系统的可靠性和安全性在前期的研发阶段及后期实际运行中已得以证实，因此，如何合理地省略掉对反应堆一回路系统的模拟，设计出仅对二次侧非能动余热排出系统的运行特性和可靠性进行实验验证的装置，这成为目前人们普遍关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种二次侧非能动余热排出系统热工水力特性实验模拟装置，其能够实现对原型二次侧非能动余热排出系统的功能和热工水力特性进行合理模拟，便于调节内部循环阻力和测量流量，进而便于对二次侧非能动余热排出系统的运行特性和可靠性进行实验验证。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：二次侧非能动余热排出系统热工水力特性实验模拟装置，包括蒸汽发生器、冷却器及补水箱，所述蒸汽发生器包括给水入口和蒸汽出口，冷却器包括蒸汽入口和凝水出口，蒸汽发生器的蒸汽出口和冷却器的蒸汽入口通过蒸汽管道接通，蒸汽发生器的给水入口连接有进水管道，冷却器的凝水出口连接有凝水管道，补水箱连接有补水管道，凝水管道和补水管道均与进水管道接通；所述蒸汽管道、凝水管道、补水管道及进水管道四者上均设置有流量计，蒸汽管道、补水管道及进水管道三者上均设置有节流件，凝水管道、补水管道及进水管道三者上均设置有手动调节阀，凝水管道和进水管道两者上均设置有开关阀。本发明采用了等高等压模拟的思路，合理地省略了对反应堆一回路系统的模拟，仅对蒸汽发生器二次侧及二次侧非能动系统的设备和系统参数进行了模拟。其中，补水箱内装满水，在凝水供水不足时由补水箱对蒸汽发生器进行补水，蒸汽管道上的流量计用于进行蒸汽流量的测量，凝水管道上的流量计进行冷凝水流量的测量，补水管道上设置的流量计进行补水流量的测量，蒸汽发生器进口管道上的流量计用于对进入蒸汽发生器内的介质流量进行测量。凝水管道手动调节阀和开关阀配合使用可以实现二次侧非能动系统的启闭，补水箱管路的开关阀和手动调节阀的配合可以控制补水箱管路投入与否。

进一步的，所述蒸汽管道上的流量计采用体积流量计，凝水管道、补水管道及进水管道三者上的流量计均采用文丘里流量计。

为满足蒸汽发生器不同工况下宽范围流量的测量，进一步的，所述文丘里流量计为宽量程流量计，其最高量程比为40：1。其中，40：1指该文丘里流量计的所能够测量的最大流量与最小流量的比值。

进一步的，所述节流件包括多块节流孔板。其中，节流孔板是根据实际阻力匹配需要所设计的流量孔板，节流件阻力系数的合理设计可以实现相应管段阻力及系统总阻力对原型相应部分阻力及总阻力的模拟。

进一步的，所述节流孔板的数量为4～8块。

进一步的，所述蒸汽发生器连接有蒸汽排放管道，所述蒸汽排放管道上设置有气动调节阀和气动截止阀。其中，蒸汽排放管道上的气动调节阀和气动截止阀用于实现蒸汽发生器初始压力的建立。

进一步的，所述蒸汽发生器与原型蒸汽发生器相比满足功率容积比准则，比例为1/80；所述冷却器的换热面积实现对原型30%～170%的比例模拟。

进一步的，所述冷却器包括入口联箱、出口联箱及多根接通入口联箱和出口联箱的传热管束，冷却器的蒸汽入口设置在入口联箱上，冷却器的凝水出口设置在出口联箱上。