一種壓水堆一迴路教學演示模型的製作方法

2023-12-08 13:21:17 4

本實用新型涉及壓水反應堆物理模型領域，尤其涉及到一種壓水堆一迴路教學演示模型，它可以從原理上模擬壓水堆一迴路主設備運行、控制棒動作以及低壓安全注入等過程。

背景技術：

目前，世界在役核電站仍以大型壓水堆為主。壓水反應堆一迴路系統結構複雜，除了堆芯及壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器、主泵等主要設備外，棒控系統及安全注入系統也是核反應堆一迴路重要組成部分。目前國內教學用的壓水反應堆模型大都是靜態實物模型或仿真機模型，無法演示反應堆的動態行為，包括反應堆功率升降過程中控制棒的提升或下插、失水事故下冷卻水的安全注入等過程。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於針對目前核反應堆工程專業實踐教學中所用的壓水堆模型存在的不足，設計了一種壓水堆一迴路教學演示模型。

壓水堆一迴路教學演示模型，該裝置分為三部分：一迴路部分、二迴路部分、控制棒控制部分。一迴路部分由壓力容器（1）、穩壓器（7）、一定質量活塞（18）、蒸汽發生器（9）、第三截止閥（10）、閘閥（11）、水泵（12）、電加熱管（15）、溫度計（17）和管道（5）組成。二迴路部分由高位水箱（8）、第二截止閥（6）、蒸汽發生器（9）、低位水箱（13）和管道組成。控制棒控制部分由控制棒（2）、定滑輪（4）、滑動變阻器（16）組成。

一迴路部分，打開第一截止閥（3）通過高位水箱（8）向一迴路系統注水，水被壓力容器（1）內的電加熱管（15）加熱，用水泵（12）驅動形成循環。其中穩壓器（7）用於調節迴路中的壓力，蒸汽發生器（9）將一迴路水的熱量傳遞給二迴路。

二迴路部分，打開第二截止閥（6）通過高位水箱（8）向蒸汽發生器（9）注水，一部分水將被加熱，流向低位水箱（13）。出於安全考慮，不必讓二迴路產生蒸汽，只是演示其工作原理。

控制棒控制部分，通過手動操作定滑輪（4）調節控制棒（2）在壓力容器（1）內的位置，帶動滑動變阻器（16）調節電加熱管（15）的功率，功率變化從溫度計（17）中可以看出。

壓力容器中的燃料組件用電加熱器代替，壓力容器採用實際壓力容器結構設置。可以通過調節穩壓器上端的活塞（18）質量來調節一迴路壓力。蒸汽發生器採用臥式直流式，不僅簡化了結構，還減小了主泵功率。

滑輪一邊連接控制棒組件，另一邊連接滑動變阻器。由旋轉機器帶動滑輪，帶動控制棒的升降，同時通過滑動變阻器的電阻變化改變電加熱器功率。當控制棒組件下降時，滑動變阻器電阻變大，電加熱器功率降低。此過程模擬了控制棒組件的功能。

高位水箱相對高度高於其他設備，當注入冷卻劑（水）時，由重力驅動，處於自然狀態。此過程模擬了低壓安注的功能。

本實用新型的有益效果：該裝置參考了現有壓水堆核電站一迴路系統的結構及工作原理，並經過了簡化，可作為一種實驗模型和輔助教學手段，用來直觀形象動態的演示壓水堆一迴路的運行過程和原理。同時該裝置成本低廉，容易操作，通過簡單的操作便可以了解一迴路運行過程、控制棒控制反應堆功率過程、事故情況下低壓安注的過程。

附圖說明

圖1為壓水堆一迴路動態演示模型示意圖

圖2為壓水堆一迴路動態演示模型控制棒調節部分示意圖

圖中：1-壓力容器、2-控制棒、3-第一截止閥、4-定滑輪、5-管道、6-第二截止閥、7-穩壓器、8-高位水箱、9-蒸汽發生器、10-第三截止閥、11-閘閥、12-水泵、13-低位水箱、14-電源、15-電加熱管、16-滑動變阻器、17-溫度計、18-一定質量活塞。

具體實施方式

如圖1所示，打開第一截止閥（3）通過高位水箱（8）向一迴路系統注水，水被壓力容器（1）內的電加熱管（15）加熱，用水泵（12）驅動形成循環。其中穩壓器（7）用於調節迴路中的壓力，蒸汽發生器（9）將一迴路水的熱量傳遞給二迴路。同時打開第二截止閥（6）通過高位水箱（8）向蒸汽發生器（9）注水，一部分水將被加熱流向低位水箱（13）。

如圖2所示，通過手動操作定滑輪（4）調節控制棒（2）在壓力容器（1）內的位置，帶動滑動變阻器（16）調節電加熱管（15）的功率，功率變化從溫度計（17）中可以看出。

如圖1所示，打開第一截止閥（3），由於高位水箱高於其他設備，在重力驅動下對電加熱管進行冷卻。