一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置的製作方法

2023-10-24 13:56:22 1

本發明屬於壓水堆核電研究設計技術領域，具體涉及一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水過程模擬實驗裝置。

背景技術：

華龍一號三代核電創造性地增設了二次側非能動餘熱排出系統(簡稱「PRS系統」)，PRS系統用於在發生全廠斷電事故且輔助給水系統汽動泵系列失效工況下，在不超過冷卻劑壓力邊界設計條件的前提下，通過蒸汽發生器導出堆芯餘熱及反應堆冷卻劑系統各設備的儲熱，在72小時內將反應堆維持在安全狀態。

為補充主蒸汽隔離閥關閉前損失的蒸汽量、事故初期由大氣旁路閥釋放的蒸汽量以及PRS系統運行初期由於SG二次側冷縮引起的水體積減小，PRS系統設計了應急補水箱用於系統投入運行初期向蒸汽發生器補水。

PRS系統投入運行時，應急補水箱同時開始向蒸汽發生器補水。為驗證應急補水箱設計容量、布置等是否合理，同時研究補水過程和補水結束後系統運行狀況，亟需通過一種實驗裝置模擬PRS系統補水過程，觀測補水流量、蒸發器模擬體水位等參數變化，以及補水完成後補水箱內壓力、水位等變化情況。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水過程模擬實驗裝置，用於模擬應急補水的過程以及過程參數測量。

為了實現這一目的，本發明採取的技術方案是：

一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，包括蒸汽發生器模擬體、第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體，其中，蒸汽發生器模擬體用於模擬原型蒸汽發生器功能，第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體用於模擬原型應急補水箱功能；

蒸汽發生器模擬體包括蒸汽發生器筒體、U型換熱元件、汽水分離器及蒸汽下降通道的模擬結構，蒸汽發生器筒體內設有給水室及接通給水室的給水入口，蒸汽發生器筒體上還設有蒸汽出口；

從蒸汽發生器模擬體的蒸汽出口至第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體蒸汽入口的蒸汽管道上依次設置有蒸汽管道節流件、蒸汽管道體積流量計和蒸汽管道快關快開閥；通過蒸汽管道上的蒸汽管道快關快開閥開啟模擬補水過程，補水完成後，通過關閉該閥門將補水管路隔離防止蒸汽旁路；

蒸汽發生器模擬體的給水入口至補水箱模擬體下遊補水出口的補水管道上依次設置有補水管道節流件、補水管道文丘裡流量計和補水管道快關快開閥，蒸汽發生器模擬體設有多個溫度、壓力測量點；

通過更換蒸汽管道、補水管道上設置的節流件調整迴路阻力係數，模擬不同阻力條件下補水速率和系統運行情況；蒸汽管道和補水管道上的節流件採用節流孔板式，通過法蘭安裝；

通過補水管道上的補水管道快關快開閥的開啟和關閉，研究應急補水結束後，蒸汽在應急補水箱模擬體中的冷凝量變化，以驗證系統配置設計的合理性；

在第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體的上遊分別設置第一補水箱模擬體上遊手動隔離閥、第二補水箱模擬體上遊手動隔離閥，用於50％以下初始補水量或單個補水箱運行工況試驗；

通過調節補水箱模擬體初始水位的方式研究補水箱合理水位，驗證標準為在最大蒸汽損失量的情況下，應急補水結束後蒸發器模擬體的水位在正常範圍內；

通過補水箱模擬體電加熱器調整應急補水箱中水的初始溫度，研究不同初始水溫注入對系統運行的影響。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，所述蒸汽發生器模擬體與原型蒸汽發生器相比滿足功率容積比準則，比例為1/80；第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體體積比與原型應急補水箱滿足1/62.5。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體中心與蒸汽發生器模擬體傳熱管頂部高差與原型系統設計保持一致。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體內均設置直流供電的電加熱器，加熱器靠近補水箱中間高度的位置布置，加熱器功率通過測控系統手動或自動調節，用於調節應急補水的初始溫度。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體的形狀採用圓柱形容器，立式安裝，高度與原型高度保持一致，截面積滿足容積比例關係。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，第一補水箱模擬體、第二補水箱模擬體內分別設置第一液位計、第二液位計。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，第一液位計、第二液位計採用磁翻板液位計，以便就地查看液位情況，核實在氣液兩相工況下測控系統顯示測量值是否準確。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，本裝置中，對於法蘭、閥門及其他需拆卸部位，設置可拆卸式保溫層。

進一步的，如上所述的一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，蒸汽管道快關快開閥和補水管道快關快開閥採用氣動閥，滿足快速響應和洩漏率要求。

本發明技術方案的有益效果在於：為解決現有技術存在的缺點和不足，本發明提供了一種更加全面地考慮了系統啟動、補水過程、補水結束後系統運行特性的模擬實驗裝置。本裝置採用全壓、等高模擬的實驗方案，無需對換熱器等進行單相實驗的條件下可以直接開展系統驗證實驗，同時降低了自然循環模擬實驗的失真度。

本發明所提供的二次側非能動餘熱排出系統補水過程模擬實驗裝置通過等高、全壓模擬PRS補水過程，能夠較為精準的模擬實際工況，研究驗證PRS系統補水過程對系統運行的影響，論證補水箱容量設計是否合理，同時為系統設計和運行優化提供參考依據。

附圖說明

圖1為本發明的一個實施例的結構示意圖。

圖中：1、蒸汽發生器模擬體，2、第一補水箱模擬體，3、第二補水箱模擬體，4、蒸汽管道快開快關閥，5、補水管道快關快開閥，6、蒸汽管道體積流量計，7、補水管道文丘裡流量計，8、補水箱模擬體電加熱器，9、第一液位計，10、第二液位計，12、蒸汽管道節流件，13、補水管道節流件，14、第一補水箱模擬體上遊手動隔離閥，15、第二補水箱模擬體上遊手動隔離閥。

具體實施方式

結合實施實例及附圖對本發明做進一步詳細說明，但本發明實施方式不限於此。

如圖1所示，本發明一種二次側非能動餘熱排出系統應急補水模擬實驗裝置，包括蒸汽發生器模擬體1、第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3，其中，蒸汽發生器模擬體1用於模擬原型蒸汽發生器功能，第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3用於模擬原型應急補水箱功能；

蒸汽發生器模擬體1包括蒸汽發生器筒體、U型換熱元件、汽水分離器及蒸汽下降通道的模擬結構，蒸汽發生器筒體內設有給水室及接通給水室的給水入口，蒸汽發生器筒體上還設有蒸汽出口；

所述蒸汽發生器模擬體1與原型蒸汽發生器相比滿足功率容積比準則，比例為1/80；第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3體積比與原型應急補水箱滿足1/62.5；第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3中心與蒸汽發生器模擬體1傳熱管頂部高差與原型系統設計保持一致；

第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3內均設置直流供電的電加熱器，加熱器靠近補水箱中間高度的位置布置，加熱器功率通過測控系統手動或自動調節，用於調節應急補水的初始溫度；第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3的形狀採用圓柱形容器，立式安裝，高度與原型高度保持一致，截面積滿足容積比例關係；

第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3內分別設置第一液位計9、第二液位計10；第一液位計9、第二液位計10採用磁翻板液位計，以便就地查看液位情況，核實在氣液兩相工況下測控系統顯示測量值是否準確。

從蒸汽發生器模擬體1的蒸汽出口至第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3蒸汽入口的蒸汽管道上依次設置有蒸汽管道節流件12、蒸汽管道體積流量計6和蒸汽管道快關快開閥4；通過蒸汽管道上的蒸汽管道快關快開閥4開啟模擬補水過程，補水完成後，通過關閉該閥門將補水管路隔離防止蒸汽旁路；

蒸汽發生器模擬體1的給水入口至補水箱模擬體下遊補水出口的補水管道上依次設置有補水管道節流件13、補水管道文丘裡流量計7和補水管道快關快開閥5，蒸汽發生器模擬體1設有多個溫度、壓力測量點；

通過更換蒸汽管道、補水管道上設置的節流件調整迴路阻力係數，模擬不同阻力條件下補水速率和系統運行情況；蒸汽管道和補水管道上的節流件採用節流孔板式，通過法蘭安裝；

蒸汽管道快關快開閥4和補水管道快關快開閥5採用氣動閥，滿足快速響應和洩漏率要求。通過補水管道上的補水管道快關快開閥5的開啟和關閉，研究應急補水結束後，蒸汽在應急補水箱模擬體中的冷凝量變化，以驗證系統配置設計的合理性；

在第一補水箱模擬體2、第二補水箱模擬體3的上遊分別設置第一補水箱模擬體上遊手動隔離閥14、第二補水箱模擬體上遊手動隔離閥15，用於50％以下初始補水量或單個補水箱運行工況試驗；

通過調節補水箱模擬體初始水位的方式研究補水箱合理水位，驗證標準為在最大蒸汽損失量的情況下，應急補水結束後蒸發器模擬體的水位在正常範圍內；

通過補水箱模擬體電加熱器8調整應急補水箱中水的初始溫度，研究不同初始水溫注入對系統運行的影響。

本裝置中，對於法蘭、閥門及其他需拆卸部位，設置可拆卸式保溫層。