[发明专利]一种用于池式自然循环反应堆的流量测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量测量技术，特别涉及一种池式自然循环反应堆的流量测量装置及测量方法。

背景技术

池式自然循环反应堆中，一回路冷却剂流量随堆芯功率的提升而增大。但是万一堆芯内发生堵流现象时堆芯功率提升不会导致一回路冷却剂流量同步增加，没有足够的冷却剂流量带走堆芯产生的热量，就有可能造成堆芯燃料组件的烧损，所以有必要监测池式自然循环反应堆内的冷却剂流量。

目前，池式自然循环反应堆的流量测量方法，主要有以下几种方式：

第一种方式是用压力传感器测量冷却剂通过燃料组件格架时产生的压降，通过一定的关系式将此压降转换成冷却剂流过燃料组件的流量。但是由于自然循环反应堆的这个压降较小，监测的压降准确性受到限制。而且此种方式不能监测冷却剂流过堆芯的总流量。

第二种方式是将流量计装设在堆芯的部分燃料组件入口处，可以监测冷却剂流过部分燃料组件的流量。但是此种方式也不能监测冷却剂流过堆芯的总流量，除非在每个燃料组件下方都装设一只流量计，但是这样会增加堆内结构的复杂性并带来一定的维修困难。

第三种方式是在堆芯下方装设部分叶片上带有中子吸收材料的转子，转子的旋转使得堆芯下的中子剂量分布发生周期性的变化，通过中子剂量的监测可以计算流过堆芯的冷却剂流量。但是此种方式只能用于热堆中的冷却剂流量监测，快堆中产生的大都是高能中子，现有的中子吸收材料只能吸收低能量的中子，中子吸收材料的引入不会使堆芯下方的中子辐射场产生明显的变化，所以这种方式不能用于池式自然循环快堆中一回路冷却剂的流量测量。

发明内容

本发明提供了一种系统结构简单，使用方便，实现池式自然循环反应堆流量监测的方法，实现了在池式自然循环反应堆中测量一回路冷却剂流量的功能，运行时无需在堆内增加流量计，可避免因在池式堆内装设流量计而带来的频繁检修问题，可有效提高反应堆的可靠性和安全性。

本发明技术解决方案如下：一种用于池式自然循环反应堆的流量测量装置，包括：主容器和4只管壳式热交换器，4只管壳式热交换器对称布置在主容器内；每只管壳式热交换器的壳侧开有入口窗和出口窗，2只压力传感器布置在入口窗处，用来测量入口窗处一回路冷却剂的压力，所述一回路冷却剂是指在主容器内将堆芯产生的热量带走的冷却剂，一回路冷却剂在主容器内循环流动；另外2只压力传感器对称布置在壳侧的出口窗处，用来测量出口窗处一回路冷却剂压力；在管壳式热交换器的壳侧的入口窗布置有第1只热电偶，用来测量入口窗处一回路冷却剂的温度，在管壳式热交换器的壳侧的出口窗处布置有第2只热电偶，用来测量出口窗处一回路冷却剂的温度；管壳式热交换器的管侧开有出口，在出口处布置第3只热电偶，用来测量出口处二回路冷却剂的温度，所述二回路冷却剂是指在管壳式热交换器中将在主容器内循环流动的一回路冷却剂热量带走的冷却剂，二回路冷却剂在管壳式热交换器的管侧内流动；管壳式热交换器的管侧的入口布置有下降管，在下降管处布置第4只热电偶，用于测量下降管处二回路冷却剂的温度；在管壳式热交换器的管侧出口处布置流量计，所述流量计用来测量出口处二回路冷却剂流量；其它3只管壳式热交换器与上述1只管壳式热交换器的结构相同。

一种用于池式自然循环反应堆的流量测量方法，实现步骤如下：

（1）一回路冷却剂在自然循环驱动力的驱使下向上流动冷却堆芯，而后通过管壳式热交换器的壳侧的入口窗进入管壳式热交换器与二回路冷却剂进行热量交换，并从管壳式热交换器的壳侧的出口窗流出，完成一回路循环；

（2）二回路冷却剂流过管壳式热交换器的管侧入口的下降管后在管壳式热交换器的管侧内流动与一回路冷却剂进行热量交换，随后由管壳式热交换器的管侧的出口流出；

（3）将2只压力传感器布置在管壳式热交换器的壳侧的入口窗内，将另外2只压力传感器布置在管壳式热交换器的壳侧的出口窗的对应位置内；

（4）反应堆运行时选取4组功率运行工况，在主容器内循环流动的一回路冷却剂向管壳式热交换器内流动的二回路冷却剂每秒释放的热量如公式（1）表示：

Q₁＝m₁×C_p1×ΔT₁            （1）