[发明专利]一种氢气燃烧环境下的设备可用性试验装置及试验方法

说明书

本发明公开的一种氢气燃烧环境下的设备可用性试验装置及试验方法，其特征在于所述试验装置为试验舱(1)，所述试验舱(1)内包括设备平台(2)、供气系统、预热系统(5)、点火系统(8)、气体浓度测量系统(6)、温度测量系统(9)和超压保护系统(7)；本发明获得的温度曲线的峰值和半峰时间与目标环境的相应参数比较分析证明该试验方法形成的环境条件对设备影响与安全壳实际环境是等效的，从而验证试验方法获取环境与安全壳环境的等效性。

技术领域

本发明属于压水堆核电厂安全壳内事故处理领域，特别是严重事故及其条件下设备可用性鉴定、论证及分析领域。

背景技术

压水堆核电厂发生严重事故时，由于堆芯的锆水反应产生大量的氢气释放至安全壳中，这些氢气在安全壳中被点燃时，会产生瞬时的高温。核电厂设计中考虑了相应设备和仪表来保证严重事故下的安全壳边界完整性，从而保障公众健康，对于这些设备和仪表，必须确定其在上述严苛环境下能否执行既定功能。

通常采用试验方法来论证设备和仪表在严重事故环境条件下的可用性。然而，受到空间效应、热构件等的影响，在试验中，安全壳内的氢气燃烧环境条件(目标环境)很难完全复现。美国电力研究院曾经开展过大尺寸的设备可用性氢气燃烧试验，但无法在单一工况中同时实现温度高峰值和较大半峰时间(峰值在一半高度以上的持续时间)。

查询国内已授权专利，与严重事故设备可用性相关的有两项发明专利，其中，核电厂严重事故仪表可用性分析方法(CN201210567101)描述了严重事故仪表可用性分析的整体性流程，并未涉及如何开展具体的试验来论证严重事故可用性。一种瞬态高温对仪表影响的判断方法(CN201210524190)描述了一种采用计算分析手段来辅助论证仪表可用性的方法，而本专利采用的是试验的方法。另外，一种研究核电厂安全壳内氢气燃烧的实验装置(201610898495.3)正在开展专利审查，其专利内容为具体的氢气燃烧试验装置设置，并不涉及具体的试验方法。因此，对于如何采用试验方法来论证核电厂严重事故下的可用性，并无相关专利。

基于此，本发明公开了一种新型的试验方法，可以在同一次试验中保证瞬时的高峰值，燃烧峰宽均符合安全壳环境条件的要求，从而确保试验中氢气燃烧传递给设备的能量与安全壳环境是等效的。

发明内容

在开展设备仪表的严重事故下可用性试验时，通过本专利的试验方法，确保获得的试验温度变化与核电厂安全壳内实际环境相当，即能够在单一工况内同时产生所需的氢气燃烧峰值及燃烧峰宽。

一种氢气燃烧环境下的设备可用性试验装置，所述试验装置为试验舱(1)，所述试验舱(1)内包括设备平台(2)、供气系统、预热系统(5)、点火系统(8)、气体浓度测量系统(6)、超压保护系统(7)和温度测量系统(9)；

所述设备平台(2)设置在所述试验舱(1)的中上部，所述设备平台(2)用于放置试验设备；

所述供气系统为可燃气体供气系统(4)和助燃气体供气系统(3)构成，所述可燃气体供气系统(4)能够以可调节的流量向所述试验舱(1)提供氢气，所述助燃气体供气系统(3)能够以可调节的流量向所述试验舱(1)提供氧气；

所述点火系统为均匀分布在所述试验舱(1)内的若干点火器，用于触发氢气燃烧；

所述预热系统(5)用于在试验前将所述试验舱(1)温度提高到燃烧基础温度；

所述气体浓度测量系统(6)设置在所述设备平台上方，用于测量所述试验舱(1)内的气体浓度；

所述超压保护系统(7)设置于所述试验舱(1)的顶部，用于释放所述试验舱(1)内的超压气体。

所述温度测量系统(9)设置在所述设备平台上方及试验设备表面，用于测量所述试验舱(1)内的环境温度及设备温度。

优选的，所述供气系统(3和4)的供气出口采用分布式布置，能够保证持续燃烧的温度均匀。