非能動安全殼熱量導出系統試驗方法
2023-05-24 19:58:46 1
專利名稱:非能動安全殼熱量導出系統試驗方法
技術領域：
本發明屬於反應堆設計技術，具體涉及一種非能動安全殼熱量導出系統試驗方法。
背景技術：
非能動安全殼熱量導出系統(PCS系統)用於在超設計基準事故工況下安全殼的長期排熱，包括與全廠斷電和噴淋系統故障相關的事故。PCS系統也用於嚴重事故工況(如果超設計基準事故發展到堆芯明顯惡化的嚴重事故)的事故緩解。在核電站發生超設計基準事故(包括嚴重事故)工況時，將安全殼壓力和溫度降低至可接受的水平，以保持安全殼的完整性。PCS系統利用內置入安全殼內的換熱器組與安全殼的高溫控器對流換熱和輻射換熱，通過換熱器管內水的流動，連續不斷的將安全殼內的熱量帶到安全殼外，在安全殼外設置換熱水箱，並在換熱水箱內安裝冷凝器，引走從換熱器組導出的安全殼內熱量，利用水的溫度差導致的密度差實現非能動安全殼熱量排出，PCS系統的基本結構如圖I所示，在安全殼內部設置換熱器組1，換熱器組I的循環管路經過設置在安全殼外的換熱水箱2內的冷凝器3，與換熱水箱2進行熱交換，循環管路上設有隔離閥，換熱水箱2還分別與導熱水箱4和用於控制液位高度的膨脹水箱5連接。
由於PCS系統是新型的、先進的非能動換熱系統，但從未在核電廠中有實際應用，故在首個機組調試期間應驗證該系統的可運行性；此外，為保證PCS系統在核電廠運行壽期內的可靠性，應對PCS系統進行相應的定期試驗或進行相應的安全評價，確保PCS系統功能可在發生事故時有效緩解事故後果並保證安全殼完整性。
發明內容
本發明的目的在於提供一種非能動安全殼熱量導出系統的調試和定期試驗的執行方法，確定非能動安全殼熱量導出系統的安裝、運行與系統設計功能一致，保證系統的安全性。
本發明的技術方案如下一種非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，包括如下步驟
(I)建立非能動安全殼熱量導出系統，並通過圍擋裝置，將非能動安全殼熱量導出系統的換熱器圍擋在一個相對密閉的空間中；
(2)從圍擋裝置的換熱器上方吹入模擬安全殼內極限環境的溼熱空氣，並在必要時調整溼熱空氣溫度；
(3)待換熱器所在密閉環境中均勻充滿溼熱空氣後，開啟非能動安全殼熱量導出系統的隔離閥，非能動安全殼熱量導出系統開始工作；
(4)通過調整溼熱空氣吹入量及溼熱空氣的溫度，維持圍擋範圍內環境條件為非能動安全殼熱量導出系統功能下安全殼環境條件；
(5)非能動安全殼熱量導出系統穩定運行一段時間後，測定循環空氣流動速度、經過換熱器前後空氣的溼度與溫度、非能動安全殼熱量導出系統內水流量、循環水經過換熱器前後溫度；
(6)通過測得參數計算非能動安全殼熱量導出系統的換熱能力。
進一步，如上所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其中，步驟(2)和步驟(4 )中通過啟動安裝在圍擋裝置內的電加熱器提高溼熱空氣的溫度。
進一步，如上所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其中，當進行非能動安全殼熱量導出系統初次調試試驗時，非能動安全殼熱量導出系統開始工作後，步驟(4)中應減少加入溼熱空氣流量，以免溼熱空氣的加入流動成為加速空氣自然對流的助力，影響試驗結果。
進一步，如上所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其中，當進行非能動安全殼熱量導出系統定期試驗或安全評價時，非能動安全殼熱量導出系統開始工作後，步驟
(4)中可通過風機強制對流的方式加強溼熱空氣在圍擋內的流動。
本發明的有益效果如下本發明所提供的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法可通過模擬事故後安全殼內環境，驗證非能動安全殼熱量導出系統非能動循環可以自動建立及滿足首個機組驗證要求，並能在整個核電廠壽期內均可有效導出安全殼內熱量，滿足設計要求。本發明可以為非能動安全殼熱量導出系統的工程應用提供可靠的試驗依據。
圖I為非能動安全殼熱量導出系統的基本結構不意圖；
圖2為非能動安全殼熱量導出系統的一種試驗原理不意圖；
圖3為非能動安全殼熱量導出系統的另一種試驗原理不意圖。
具體實施方式
由於非能動安全殼熱量導出系統(PCS系統)為非能動技術，發生全場斷電時，在沒有操縱員幹預的情況下，系統自動投入運行，利用自然循環實現安全殼長期排熱。因此，調試試驗要驗證系統可通過自然循環的方式實現安全殼長期排熱。
對於PCS系統初次調試試驗，因需驗證PCS系統功能的可用性，應更真實模擬PCS系統冷卻安全殼內空氣情況，PCS系統開始工作後，加入溼熱空氣流量應減少到最小，以免溼熱空氣的加入流動成為加速空氣自然對流的助力，影響試驗效果。對於PCS系統定期試驗或安全評價需要，驗證重點為換熱器效率，需要加強溼熱空氣的流動，可通過風機強制對流的方式加快試驗進程。基於這些要求，本發明通過兩個實施例加以說明。
實施例I
如圖2所示，試驗系統包括用於密閉換熱器I的圍擋裝置6，圍擋裝置6內設有電加熱器7。該圍擋裝置的結構適用於PCS系統初次調試試驗。試驗方法如下
(I)建立非能動安全殼熱量導出系統，並通過圍擋裝置6，將非能動安全殼熱量導出系統的換熱器I圍擋在一個相對密閉的空間中。
(2)從圍擋裝置6的換熱器上方吹入模擬安全殼內極限環境的溼熱空氣，並在必要時啟動電加熱器7調整溼熱空氣溫度。安全殼內極限環境下空氣特性主要為具有放射性、溫度高、溼度大，但放射性對於PCS系統的熱量導出功能沒有影響，故不必模擬放射性環境。
(3)待換熱器所在密閉環境中均勻充滿溼熱空氣後，開啟非能動安全殼熱量導出系統的隔離閥8，非能動安全殼熱量導出系統開始工作。
(4)將加入溼熱空氣流量減少到最小，並適當調節溼熱空氣的溫度，維持圍擋範圍內環境條件為非能動安全殼熱量導出系統功能下安全殼環境條件。 (5)非能動安全殼熱量導出系統穩定運行一段時間後(例如30分鐘),測定循環空氣流動速度、經過換熱器前後空氣的溼度與溫度(即圖2中C點和D點位置)、非能動安全殼熱量導出系統內水流量、循環水經過換熱器前後溫度(即圖2中A點和B點位置)。本實施例中，在C點位置進行空氣經換熱器前的溫度和溼度測量，在D點進行空氣經換熱器後的溫度和溼度測量，以及空氣流量測量；在B點位置進行水經換熱器前的溫度測量，在A點進行水經換熱器後的溫度測量，以及水流量測量。
(6)通過測得參數計算非能動安全殼熱量導出系統的換熱能力。
根據測得值可得出
水側導出熱量q= c 水·( Qa · Ta-QbTb )(kff)
其中
Qa A點流量(可通過流速算出)
Ta A 點溫度
Qb B點流量(可通過流速算出)
Tb B 點溫度
(水水的比熱
空氣側輸出熱量q『= c 水·(Qc · ￥c · Tc-Qd · ￥D · TD)+c 空氣·(Qc · (l-￥c) · Tc-Qd · (1-ΨΒ) · TD) (kff)
其中
Qc :C點流量(可通過流速算出)
Tc C 點溫度
Qd :D點流量(可通過流速算出)
Td D 點溫度
(水水的比熱
Cs氣空氣的比熱
Ψ,-.C 點溼度
ΨΒ D 點溼度
q與q』之差應在可接受範圍內，且q應不小於設計值。而整個非能動安全殼熱量導出系統由X組這樣的換熱器組成，故整體熱量導出能力為xq (kW)。
以上計算方法為本領域的公知技術。
實施例2
如圖3所示，試驗系統包括用於密閉換熱器I的圍擋裝置9，圍擋裝置9內設有電加熱器7和風機10。該圍擋裝置的結構適用於PCS系統定期試驗。試驗方法如下
(I)建立非能動安全殼熱量導出系統，並通過圍擋裝置9，將非能動安全殼熱量導出系統的換熱器I圍擋在一個相對密閉的空間中。[0052](2)從圍擋裝置9的換熱器上方吹入模擬安全殼內極限環境的溼熱空氣，並在必要時啟動電加熱器7調整溼熱空氣溫度。安全殼內極限環境下空氣特性主要為具有放射性、溫度高、溼度大，但放射性對於PCS系統的熱量導出功能沒有影響，故不必模擬放射性環境。
(3)待換熱器所在密閉環境中均勻充滿溼熱空氣後，開啟非能動安全殼熱量導出系統的隔離閥8，非能動安全殼熱量導出系統開始工作。(4)通過風機強制對流的方式加快溼熱空氣的流動，並適當調節溼熱空氣的溫度，維持圍擋範圍內環境條件為非能動安全殼熱量導出系統功能下安全殼環境條件。
(5)非能動安全殼熱量導出系統穩定運行一段時間後，測定循環空氣流動速度、經過換熱器前後空氣的溼度與溫度(即圖3中C點和D點位置)、非能動安全殼熱量導出系統內水流量、循環水經過換熱器前後溫度(即圖3中A點和B點位置)。本實施例中，在C點位置進行空氣經換熱器前的溫度和溼度測量，在D點進行空氣經換熱器後的溫度和溼度測量，以及空氣流量測量；在B點位置進行水經換熱器前的溫度測量，在A點進行水經換熱器後的溫度測量，以及水流量測量。
(6)通過測得參數計算非能動安全殼熱量導出系統的換熱能力。(計算方法同實施例I)
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求
及其同等技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，包括如下步驟 (1)建立非能動安全殼熱量導出系統，並通過圍擋裝置，將非能動安全殼熱量導出系統的換熱器圍擋在一個相對密閉的空間中； (2)從圍擋裝置的換熱器上方吹入模擬安全殼內極限環境的溼熱空氣，並在必要時調整溼熱空氣溫度； (3)待換熱器所在密閉環境中均勻充滿溼熱空氣後，開啟非能動安全殼熱量導出系統的隔離閥，非能動安全殼熱量導出系統開始工作； (4)通過調整溼熱空氣吹入量及溼熱空氣的溫度，維持圍擋範圍內環境條件為非能動安全殼熱量導出系統功能下安全殼環境條件； (5)非能動安全殼熱量導出系統穩定運行一段時間後，測定循環空氣流動速度、經過換熱器前後空氣的溼度與溫度、非能動安全殼熱量導出系統內水流量、循環水經過換熱器前 後溫度; (6)通過測得參數計算非能動安全殼熱量導出系統的換熱能力。
2.如權利要求
I所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其特徵在於步驟(2)和步驟(4 )中通過啟動安裝在圍擋裝置內的電加熱器提高溼熱空氣的溫度。
3.如權利要求
I或2所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其特徵在於當進行非能動安全殼熱量導出系統初次調試試驗時，非能動安全殼熱量導出系統開始工作後，步驟(4)中應減少加入溼熱空氣流量，以免溼熱空氣的加入流動成為加速空氣自然對流的助力，影響試驗結果。
4.如權利要求
I或2所述的非能動安全殼熱量導出系統試驗方法，其特徵在於當進行非能動安全殼熱量導出系統定期試驗或安全評價時，非能動安全殼熱量導出系統開始工作後，步驟(4)中通過風機強制對流的方式加強溼熱空氣在圍擋內的流動。
專利摘要
本發明屬於反應堆設計技術，具體涉及一種非能動安全殼熱量導出系統試驗方法。該方法通過模擬事故後安全殼內環境，測量非能動安全殼熱量導出系統的運行參數，計算非能動安全殼熱量導出系統的換熱能力，驗證非能動安全殼熱量導出系統是否滿足設計要求。本發明可以為非能動安全殼熱量導出系統的工程應用提供可靠的試驗依據。
文檔編號G21C17/00GKCN102915776SQ201210369284
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月27日
發明者唐濤, 張莉, 孫濤, 尚臣, 劉海宇, 趙俠 申請人:中國核電工程有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan