[发明专利]模拟超临界压力瞬变工况实验装置与实验方法

权利要求书

1.一种模拟超临界压力瞬变工况实验装置，其特征在于：

包括模拟堆芯热工环境的运行系统，运行系统包括：

循环泵（1），循环泵（1）出口分为实验支路和实验旁路，实验支路包括串联的实验支路流量计（2）、实验支路调节阀（3）、预热器（4）、实验段（5），实验旁路包括串联的旁路流量计(10)、旁路调节阀（11）、其中，实验支路流量计（2）与旁路流量计(10)均与循环泵（1）出口连通；

还包括混合器（7），旁路调节阀（11）的出口、实验段（5）的出口均与混合器（7）的入口连通，混合器（7）与循环泵（1）之间通过换热器（8）串联；

还包括氮气稳压器（13），氮气稳压器底部接口通过管道连接于换热器（8）的出口至过混合器（7）入口的管道上；实验段（5）配置有功率可调的电源（12）；

还包括模拟超临界压力瞬变的泄压系统或/和增压系统，

泄压系统包括快开快关阀（15）、卸压系统调节阀（14），卸压系统调节阀（14）入口连接于氮气稳压器（13）底部接口的管道，卸压系统调节阀（14）出口与快开快关阀（15）入口相连接；

增压系统包括止回阀（17）、柱塞泵(18)、水箱(19)，止回阀（17）出口连接于（13）氮气稳压器（13）底部接口的管道，柱塞泵（18）出口连接于止回阀（17）入口，水箱（19）底部接口连接于柱塞泵（18）入口。

2.根据权利要求1所述的模拟超临界压力瞬变工况实验装置与实验方法，其特征在于，所述泄压系统还包括与快开快关阀连接的消音器（16）。

3.根据权利要求1所述的模拟超临界压力瞬变工况实验装置与实验方法，其特征在于，循环泵（1）的入口配置有过滤器（9）。

4.基于模拟超临界压力瞬变工况实验装置的实验方法，其特征在于，基于如权利要求1-3中任一项所述的模拟超临界压力瞬变工况实验装置，所述方法包括超临界压力增加实验方法，包括以下步骤：

升温升压亚临界步骤：关闭泄压系统和增压系统，设置氮气稳压器的压力，启动循环泵、预热器、换热器，换热器与预热器配合控制运行系统的升温升压速率和过冷度，使得工质水处于液相升温升压至接近初始亚临界稳态温度和接近初始亚临界稳态压力；

亚临界稳态工况调整步骤：待运行系统升温升压至接近初始亚临界稳态温度和接近初始亚临界稳态压力时，启动电源使得实验段加热，综合调节运行系统的各设备，使得实验段入口温度、实验段加热壁面热流密度、实验段质量流量以及运行系统压力到达预定的初始亚临界稳态工况，将运行系统由升温升压运行状态转变为初始亚临界稳态工况运行状态；

压力增加瞬态工况运行步骤：按照预定的压力升高速率调节柱塞泵运行频率，运行柱塞泵使得增压系统运行，同时按照预定的堆功率变化曲线调节电源输出功率，模拟超临界水冷堆堆启动过程中运行系统压力升高并跨越热力学临界点的热工特性，实现压力增加瞬态工况的运行。

5.根据权利要求4所述的实验方法，其特征在于，

若所述实验方法是基于权利要求1所述的模拟超临界压力瞬变工况实验装置进行，即在没有实验旁路的模拟超临界压力瞬变工况实验装置的基础上进行时，则综合调节运行系统的各设备的具体方法为：

先调节换热器的冷却水流量以实现运行系统压力的调节和实验段入口温度的粗调，再调节循环泵频率以实现实验段质量流量的调节，再调节预热器的功率以实现实验段入口温度的精调，最后调节电源的功率以实现实验段加热壁面热流密度的调节；

若所述实验方法是基于权利要求4所述的模拟超临界压力瞬变工况实验装置进行，即在有实验旁路的模拟超临界压力瞬变工况实验装置的基础上进行时，则综合调节运行系统的各设备的具体方法为：

先调节循环泵频率、旁路调节阀(11)和实验支路调节阀(3)的开度以实现实验段质量流量的调节，再调节预热器的功率以实现实验段入口温度的调节，再调节电源的功率以实现实验段加热壁面热流密度的调节，最后调节换热器的冷却水流量以实现运行系统压力的调节。