[发明专利]缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统

说明书

本发明公开一种缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统，用于缓解核电厂管道的热分层效应，核电厂管道包括主管道以及与主管道连接的支管道，支管道包括竖向管段与横向管段，竖向管段与主管道连接，横向管段与竖向管段远离主管道的一端连接，横向管段具有敏感区域，缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统包括：热管装置，热管装置沿主管道和支管道下侧外壁面轴向延伸设置，用于将热量输送至敏感区域以消除或缓解热分层效应；测温装置，测温装置设置在横向管段位于敏感区域的外周，用于检测敏感区域的温度。其可减少管道热分层、热循环和热震荡的发生，可降低管道疲劳发生的概率从而提高机组可用率，降低放射性物质释放风险，提升机组的运行安全水平。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统。

背景技术

缩略语和关键术语定义：

热分层(Thermal stratification)：由于流体密度差导致的管道或容器内的温度梯度分布现象。广义的热分层概念也包含热循环与热震荡现象。

热循环(Thermal Cycling)：由于分层水位的变化、流体温度变化或者湍流渗透导致的管道或容器内壁面某处的温度波动现象。

热震荡(Thermal Striping)，由于分层界面的界面波所致的循环温度随时间的高频次波动。

核电厂运行期间会存在很多复杂的热工水力现象，特别是与反应堆冷却剂系统相连的停滞管道上，这些管道一端与反应堆冷却剂系统管道相连，受到高速流体扰动，另一端长期由于封闭(通常设置阀门)流体处于滞止状态。在湍流渗透、阀门泄露、环境散热等因素综合作用，会产生复杂的热工水力现象如热分层、热循环和热震荡，这些现象长期存在将会对系统管道造成热应力和热疲劳影响，甚至对核电厂的安全产生威胁。经验反馈表明国外核电站在十年大修时发现管道敏感部位出现裂纹甚至泄露。因此在核电厂设计、运维过程中应充分考虑这些热工水力现象。

在现有核电厂机组设计中对于降低热分层、热循环和热震荡引起的管道热疲劳主要技术方案有两种：一是设置敏感区域管道的疲劳监测及阀门泄漏监测；二是在机组检修过程中开展体积检查，以验证压力边界完整性。

由于热分层效应引发的管道缺陷问题具有一定长期性和隐蔽性，据国外核电站经验反馈，基准点检查完好的管道，经过十年运维后局部出现了裂纹。针对此技术特点现有技术存在如下问题：

-不论是设置监测或定期开展检查，都需要精准定位敏感位置，前期需要做大量的筛选、分析、试验工作。

-现有技术基于“事后”解决，是发现问题后才开展后续的维修、缓解或替换工作。对电站可用率和安全性提出挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统，用于缓解核电厂管道的热分层效应，所述核电厂管道包括主管道以及与所述主管道连接且连通的至少一个支管道，所述支管道包括竖向管段与横向管段，所述竖向管段与所述主管道连接，所述横向管段与所述竖向管段远离所述主管道的一端连接，所述横向管段具有敏感区域，所述缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统包括：

热管装置，所述热管装置沿所述主管道和所述支管道下侧外壁面轴向延伸设置，用于将热量输送至所述敏感区域以消除或缓解热分层效应；

测温装置，所述测温装置设置在所述横向管段位于所述敏感区域的外周，用于检测所述敏感区域的温度。

在一些实施例中，所述缓解核电厂管道热分层效应的轴向传热系统包括设于所述核电厂管道外周的保温层；

所述热管装置与所述测温装置均设于所述保温层内。