[发明专利]非能动运行条件下U型管倒流热工环境模拟的系统及方法

说明书

本发明公开了非能动运行条件下U型管倒流热工环境模拟系统及模拟方法，解决了现有技术中由于系统试验装置中采用的饱和式蒸汽发生器结构复杂，不利于布置测量设备，无法开展针对蒸汽发生器倒流的规律性试验的问题。本发明包括具有进口腔室和出口腔室的一次侧，具有并联U型传热管组的二次侧，与一次侧形成闭合循环回路的一次侧管路，设置在一次侧管路上设置有一次侧流量调节阀和一次侧加热装置；还包括用于测量的一次侧进口温度测量组件，二次侧水温测量组件，U型管进口压力测量组件，U型管出口压力测量组件，超声波流量计。本发明具有可实现非能动运行条件下的并联U型管倒流环境模拟、一二次侧热工参数的实时调节等优点。

技术领域

本发明涉及压水型核反应堆模拟领域，具体涉及非能动运行条件下U型管倒流热工环境模拟系统及模拟方法。

背景技术

非能动安全技术广泛应用于第三代核电站反应堆，可显著增加反应堆在事故工况下的安全性。如在全场断电事故工况下，反应堆失去外部动力，一回路冷却剂可以依靠非能动运行，实现非能动的余热排出，现有研究表明,当反应堆处于非能动运行状态时，饱和式蒸汽发生器一次侧会出现倒流，尤其是当蒸汽发生器二次侧因失水而出现液位下降时，蒸汽发生器倒流现象会进一步加剧。在发生倒流的U型管中，流动方向与主流方向相反，流体从出口腔室回流至入口腔室，使有效换热面积降低，冷热段温差减小，降低了一回路的非能动运行能力。基于系统试验装置的实验研究证明了倒流现象对非能动余热排出的不利影响，但由于系统试验装置中采用的饱和式蒸汽发生器结构复杂，不利于布置测量设备，无法开展针对蒸汽发生器倒流的规律性试验。

而蒸汽发生器倒流的本质是并联U型管倒流，开展并联U型管倒流特性实验可为充分掌握蒸汽发生器倒流特性奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中由于系统试验装置中采用的饱和式蒸汽发生器结构复杂，不利于布置测量设备，无法开展针对蒸汽发生器倒流的规律性试验的问题，目的在于提供非能动运行条件下U型管倒流热工环境模拟系统及模拟方法，可以有效准确模拟非能动运行条件下并联U型管倒流热工环境，实现对一、二次侧倒流相关的热工影响因素的调节控制，实现对倒流条件下U型管压降及流量等热工参数的精确测量，获得非能动运行条件下并联U型管倒流机理特性。

本发明通过下述技术方案实现：

非能动运行条件下U型管倒流热工环境模拟系统，包括具有进口腔室和出口腔室的一次侧，具有并联U型传热管组的二次侧，其特征在于，

所述一次侧上设置有用于进口腔室、并联U型传热管组和出口腔室之间形成闭合循环回路的一次侧管路，该一次侧管路上设置有一次侧流量调节阀和一次侧加热装置；

所述二次侧的进水口上连通有冷却水泵；

所述进口腔室的进水口处设置有一次侧进口温度测量组件，所述二次侧内设置有二次侧水温测量组件，所述并联U型传热管组的进口端设置有U型管进口压力测量组件，所述并联U型传热管组的出口端设置有U型管出口压力测量组件，所述并联U型传热管组上设置有超声波流量计。

进一步，所述冷却水泵与二次侧的进水口之间还设置有冷却水加热装置和冷却水调节阀。

进一步，所述二次侧设置有实现并联U型传热管组冷却的冷却水箱。

更进一步，所述冷却水泵出口与冷却水加热装置的进口相连，冷却水加热装置的出口与冷却水调节阀的进口相连，冷却水调节阀的出口与二次侧的冷却水箱下部相连，冷却水箱上部与冷却水出口管线相连。

通过上述模拟系统的优化设置，其能有效解决类似实验装置难以实现的多参数调节以及U型管流量、压降测量问题，实现倒流特性的定量化研究。具体效果如下：

(1)可实现非能动运行条件下的并联U型管倒流