[发明专利]反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟系统，具体涉及反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及模拟方法。

背景技术

核动力反应堆一回路冷却水在强迫循环工况下主要依靠循环泵的驱动在回路中运行。从安全角度出发，在反应堆原型的设计中通常采用双泵制，即每条环路配备一台常用循环泵和一台备用泵。常用泵和备用泵并联而成的回路称为循环泵路。

核动力反应堆在研发过程中，需要开展大量系统级的热工水力试验。其中，反应堆一回路并联泵路的模拟对模拟一回路系统在自然循环工况、强迫循环工况以及两种工况相互转换过程中的热工水力学特性有重要影响。

在开展核动力反应堆系统试验时，需要对强迫循环及自然循环工况下反应堆一回路的运行进行模拟，其中，就包括对循环泵路的模拟。由于在自然循环和强迫循环工况下，原型泵路的流量分配方式及水力学特性完全不同，如何在模拟中兼顾两者，是准确模拟泵路，乃至整个反应堆一回路的关键。

在以往开展反应堆一回路热工水力试验时，考虑到备用泵在正常情况下不参与回路运转，通常选择用一条常用泵路来模拟并联泵路。在自然循环工况下，备用泵前端压力大于后端，流体可正向穿过备用泵和止回阀。由于设计的对称性，备用泵路具有与常用泵路相同的流量分配方式及水力学特性，此时用一条泵路进行模拟是可行的。但在强迫循环工况下，备用泵路后端压力大于前端，由于止回阀的作用，水无法回流穿过循环泵，此时备用泵路为死水区，而常用泵路中流体正常流动。在这种情况下，水流量分配方式及水力学特性采用一条泵路进行模拟时并不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及模拟方法，解决现有一条模拟泵路在强迫循环工况、自然循环工况以及强迫循环和自然循环转换工况下进行流量分配方式及水力学特性模拟时，模拟效果并不准确的问题。

为了能有效达到更加准确的测量效果，通常做法是采用原型一样的结构，该结构虽然能有效达到测量准确的目的，但采用与原支路完全相同的结构，则会存在成本投入较高的问题。

为了能不仅仅达到模拟各种状况下的水力特征，同时还能达到有效降低成本、使模拟效果更加准确的目的，本发明采用一台循环泵，两个止回阀、两套阻力调节件、两套流量计以及必要的连接管道，可以有效完整地模拟自然循环工况、强迫循环工况及两种工况相互转换过程中反应堆原型并联泵路的水动力学特性。

本发明通过下述技术方案实现：

反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，主泵模拟支路，以及与主泵模拟支路并联的备用泵模拟支路；所述备用泵模拟支路包括并联管道，设置在并联管道上的第一阻力调节件、第一止回阀和第一流量计。

进一步，所述主泵模拟支路包括主管道，以及设置在主管道上的第二阻力调节件、主泵、第二止回阀和第二流量计。

本发明采用与原型相同的并联泵路结构，并联泵路的其中一条支路配置了泵和止回阀，另一条支路则采用阻力调节件来模拟泵与止回阀的形阻，采用简易止回阀来模拟止回阀的通断功能。为了能有效实现准确模拟的目的，本发明上述模拟系统的具体校准方法如下：

（1）在强迫循环工况下，调节主泵模拟支路上的阻力使其水力学特性与原型主泵支路相同；

（2）在自然循环工况下，根据原型备用泵支路和原型主泵支路的流量分配比例，通过阻力件调节备用泵模拟支路上的流体流量，使模拟的流量分配比例与原型的分配比例相同。

通过上述模拟系统的设置和校准后，本发明可以实现下述目的：

在强迫循环工况下，本发明的系统可以模拟：

（1）反应堆泵路原型中主泵支路运行，备用泵支路关闭的运行特性；

（2）强迫循环工况下主泵支路的水动力特性。

在自然循环工况下，本发明的系统可以模拟：

（1）反应堆泵路原型中主泵及备用泵支路均参与运行的运行特性；

（2）自然循环工况下主泵支路及备用泵支路的水动力特性；

（3）自然循环工况下主泵支路及备用泵支路的流量分配特性；

（4）基于简易止回阀的自动启闭功能，本系统还可模拟强迫循环工况和自然循环工况的相互转换过程中，泵路原型的动态水动力特性。

同时，本发明通过上述备用泵支路结构的设置，可采用具有正向导通、反相截断能力但阻力极小的简易止回阀模拟原型备用泵支路中止回阀的通断功能，在极大地节约了成本的同时有效保证模拟准确性。

综上可以看出，通过本发明的设置，不仅能够完整准确地模拟各种情况下并联泵路的水力特性，还能使试验成本下降，同时还能有效促使模拟准确性显著增加，效果十分显著。