[发明专利]模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于核电氢安全设备方面的实验系统，具体涉及的是一种模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统及其实现方法。

背景技术

日本福岛核事故以后，核电安全壳内的氢风险控制越来越受到重视，对氢安全设备的要求越来越高。特别是作为主要消氢手段的非能动氢复合器(PARs)，更是要考核其在事故工况的运行性能。作为氢复合器的标准性能考核，需要考核其在设计基准事故工况下的消氢性能。设计基准事故工况条件为，初始温度为常温或≤50℃，无毒化气体(例如CO、气溶胶、水蒸气等)，其余气氛为空气，氢浓度2％～4％,这样就能考核氢复合器在无毒化的正常工作状态下的消氢性能。

我国的非能动氢气复合器主要从法国阿海珐公司进口。国内虽有这方面的研究，但由于技术方面的限制，对复合器设计基准事故工况的模拟试验通常只能用于实验室研究，并且也不能对非能动氢气复合器整机进行测试，因而其尚处于理论分析的阶段，所研究的复合器水平也比较低，不能全面反映非能动氢气复合器在基准事故工况下真正的消氢性能，因此也难以满足目前实际工况的需要。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供了一种模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统及其实现方法，能够真实、全面地模拟核电站设计基准事故工况的各种条件，从而对非能动氢复合器的消氢性能进行充分的检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统，包括用于装载非能动氢气复合器整机的实验容器，设置在实验容器内、用于检测实验容器内部压力的第一压力传感器，以及数据采集系统，还包括均与实验容器连接的排气管道、空气供应系统、氢气供应系统和至少为四个的取样管道；所述实验容器通过多点热电偶与数据采集系统连接。

具体地说，所述空气供应系统包括通过第一管道与实验容器连接的第一空气源，以及依次设置在第一管道中的第一减压阀、第一流量计、单向阀、第一隔离阀和第一阻火器；所述第一减压阀位于第一空气源与第一流量计之间。

具体地说，所述氢气供应系统包括通过第二管道与实验容器连接的氢气源，以及依次设置在第二管道中的第二减压阀、第二流量计、第三减压阀电磁阀、第二阻火器和第三隔离阀；所述第二减压阀位于氢气源与第二流量计之间。

作为优选，所述实验容器由不锈钢制成，并且内部容积大于40m³。

基于上述设备结构基础，本发明还提供了该模拟核电安全壳基准事故工况的实验系统的实现方法，包括以下步骤：

(1)将非能动氢气复合器置于实验容器内，并将多点热电偶一端的测点固定在非能动氢气复合器的各个测量位置上，另一端连接数据采集系统；

(2)对实验容器进行保压测试；

(3)保压测试合格后，分别打开排气管道和第一减压阀，利用第一减压阀将第一空气源的出口压力调节至0.1～0.2MPa，然后打开单向阀和第一隔离阀，根据第一流量计显示的流量，利用第一隔离阀将欲通入到实验容器中的空气流量调节至700～750m³/h，利用进入的空气对实验容器进行吹洗，吹洗时间为10min以上；

(4)关闭排气管道，并继续通入空气，直至实验容器内的第一压力传感器显示的压力为0.1～0.15MPa时，关闭第一减压阀和第一隔离阀；

(5)依次打开第二减压阀和第三减压阀，利用第二减压阀将氢气源的出口压力调节至0.5～0.7MPa，并利用第三减压阀将气体压力调节至0.1～0.2MPa；

(6)依次打开电磁阀和第三隔离阀，根据第二流量计显示的流量，利用第三隔离阀将欲通入到实验容器中的氢气流量调节至400L/min以上；

(7)打开全部取样管道，观察不同取样点氢气浓度的变化情况，同时，通过多点热电偶采集的数据，利用数据采集系统监测实验容器内不同测点的温度变化；

(8)持续执行步骤(7)，直至时长达到2～4min后，停止通入氢气，此时，实验容器内氢气的平均浓度为2％～4％；

(9)通过多点热电偶采集的数据，利用数据采集系统监测非能动氢气复合器催化板的表面温度，并判断该催化板的表面温度是否有明显上升趋势，是，则将停止通入氢气至催化板表面温度上升10℃的时间记录为复合器的启动时间，并执行步骤(10)；否，则继续监测催化板的表面温度变化；

(10)持续监测和记录非能动氢气复合器不同取样点的氢气浓度和测点温度，直至停止通入氢气后的时长达到或超过60min时，停止监测和记录。