[发明专利]一种控制反应堆一回路模拟试验装置热边界的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆模拟技术领域，具体涉及一种控制反应堆一回路模拟试验装置热边界的装置及方法。

背景技术

目前，核电及核动力装置较多地采用压水堆。压水堆主要由一回路和二回路系统组成。一回路负责将核能转换为热能，并将热量传递给二回路。二回路负责将热能转化为电能或机械能。在研究反应堆热工水力特性或进行热工水力安全分析时，通常采用开展模拟试验的方法。模拟试验装置既可以包括整个反应堆的一、二回路，也可以重点建立反应堆一回路的模拟试验装置。

从经济型和实用性的考虑，模拟试验装置通常会按照原型尺寸进行缩比，尤其在宽度方向缩比的程度较大，造成模拟试验装置的比表面积比原型偏大，即在相同的容积下，试验装置的换热表面积更大，这导致在试验中散热损失的比例远大于原型。

为了减小散热，准确模拟原型的热边界条件，现有试验装置通常采用在设备及管道的外壁面包裹保温棉的方法，阻止热量流失。但该方法存在两个方面的问题。一是保温效果有限。当外界环境温度较低时，即使包裹了保温棉，试验装置散热损失仍然很大。二是无法进行适应性调节。当试验工况或外界环境温度变化时，散热损失的大小会随之变化，无法保证试验在相同的热边界条件下进行。

基于此，研究并开发设计一种控制反应堆一回路模拟试验装置热边界的装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：试验装置采用在设备及管道的外壁面包裹保温棉的方式保温效果有限，无法根据试验工况或外界环境变化对散热损失进行适应性调节，目的在于提供一种控制反应堆一回路模拟试验装置热边界的方法及装置，解决反应堆一回路模拟试验装置的发热部件、非发热部件的热损失补偿问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种控制反应堆一回路模拟试验装置热边界的装置，包括反应堆模拟体、堆芯模拟体，反应堆模拟体上设有压力测量装置，反应堆模拟体的进口端分别设有反应堆进口温度测量装置和流量测量装置，反应堆模拟体的出口端设有反应堆出口温度测量装置。

现有反应堆一回路模拟试验装置的反应堆模拟体散热损失一般采用在反应堆模拟体外包裹保温棉，且同时提高堆芯模拟体的电功率来消除反应堆模拟体散热损失带来的影响，但是在具体实施过程中，散热损失难以测量，无法达到热补充的目的。

基于此，发明采用在反应堆模拟体的进口端设置反应堆进口温度测量装置、流量测量装置、在反应堆模拟体上设置压力测量装置，反应堆模拟体的出口端设置反应堆出口温度测量装置，获得反应堆模拟体的进出口温度、系统压力和流量。

通过上述采集的数据计算获得反应堆模拟体中获得实际加热功率，调节堆芯模拟体的电功率，使测得的反应堆模拟体的实际加热功率与该工况下的堆芯模拟体的功率相同，或使测得的反应堆模拟体的实际加热功率与该工况下的堆芯模拟体的功率的差值相对误差小于等于2％，则反应堆模拟体上的散热损失得到全部补偿，满足绝热边界条件。

本技术方案中涉及到的反应堆模拟体、堆芯模拟体的结构及其原理为核领域的公知技术，不再详述。反应堆模拟体其主要作用是模拟压水堆原型中的压力容器，压力容器中的堆芯部分采用堆芯模拟体进行模拟，具体模拟方法为采用电加热来模拟核释热。

本技术方案中反应堆进口温度测量装置、反应堆出口温度测量装置可为温度计或温度传感器等，压力测量装置可为压力传感器、流量测量装置可为流量计具体可为文丘里流量计等。

进一步地，还包括蒸汽发生器，蒸汽发生器的进口端设有蒸汽发生器入口温度测量装置，蒸汽发生器与反应堆模拟体之间通过管道连接。

进一步地，所述蒸汽发生器的出口端与反应堆模拟体的进口端之间设有主循环泵，在主循环泵、蒸汽发生器的进出口腔室、管道的外表面均匀布置有缠绕式电加热系统。

缠绕式电加热系统可对反应堆一回路模拟系统中的对应段进行加热，使反应堆出口温度与蒸汽发生器入口温度的差在允许范围内，允许误差范围具体可为小于等于1℃或反应堆出口温度与蒸汽发生器入口温度相等，则散热段的热损失被补偿，绝热条件建立。

采用缠绕式电加热系统可对反应堆一回路模拟试验装置中非发热部件中热边界进行控制。

进一步地，所述缠绕式电加热系统包括缠绕在管道壁的电加热丝，电加热丝的表面覆盖有保温棉，电加热丝与管道壁之间设有云母带，电加热丝的两端与直流电源连接。