[发明专利]一种大型核反应堆熔融池自然对流换热试验系统及方法

摘要

一种大型核反应堆熔融池自然对流换热试验系统及方法，该系统包括大型熔融池自然对流换热试验件，提供高温熔融物的熔盐加热炉，与试验件和熔盐炉连接的氮气源，以及冷却水回路；试验系统还包括配套的配电设备、仪控设备和数据测量采集设备；冷却水回路中，离心水泵驱动冷却水箱里的水通过试验件的冷却通道带走衰变热源，被加热的冷却水通过板式换热器和冷却塔恢复到初始水温后再回到冷却水箱；直至熔融池温度达到稳态时试验结束，将试验件里的废液排入到废液池；本发明还提供了试验方法；本发明通过开展大型核反应堆熔融池自然对流换热试验，获得反应堆严重事故条件下的熔融池换热数据进行安全设计。

主权项

1.一种大型核反应堆熔融池自然对流换热试验系统，其特征在于：包括大型熔融池自然对流换热试验件(1)，试验件(1)包括内部加热系统和冷却通道，在试验件(1)内安装第一热电偶(101)和第一压力表(111)，用于监测试验件(1)内的温度和压力变化；高温熔融物的熔盐加热炉(2)依次通过高温熔盐液下泵(501)、第一高温球阀(901)和相应熔盐管道与试验件(1)相连，管道上安装第二热电偶(102)和高温电磁流量计(121)，用于测量试验件(1)熔盐注入口处的熔盐温度和流量；在熔盐加热炉(2)上安装第一温度表(103)和第二压力表(112)，用于监测熔盐加热炉(2)内的温度和压力变化；在使用熔盐作熔融物时补充氮气进行高温防氧化保护，氮气源(3)分别通过第一氮气减压阀(902)和第二氮气减压阀(903)以及相应氮气管道与试验件(1)和熔盐加热炉(2)相连，管道上分别安装第一涡街流量计(122)和第二涡街流量计(123)，用于测量氮气流量；废液池(13)通过熔盐管道和第二高温球阀(911)与试验件(1)的排污口相连，试验结束后排出试验件(1)内的熔盐；在熔盐进口管道和排污管道外缠绕加热丝用于试验前后对熔盐管道预热；冷却水回路中，冷却水箱(4)依次通过第一球阀(904)、第一过滤器(601)、第一离心泵(502)和相应管道与试验件(1)的下部进水口连通；水箱上安装第二温度表(104)用于监测水箱内水温变化；第一离心泵(502)的下游管道上有一个三通，三通的垂直分支通过管道与第二球阀(905)连通到冷却水箱(4)构成一个旁通回路，用于协助调节冷却水的流量；在三通的下游管道上依次安装第三压力表(113)、第一电磁流量计(124)和第三热电偶(105)，分别获得管道压力、冷却水流量和入口温度；被试验件(1)加热的冷却水经过板式换热器(7)和冷却塔(8)的冷却恢复到初始水温后再回到冷却水箱(4)；在板式换热器(7)的一次侧进水口，通过管道和第三球阀(906)与试验件(1)上部的冷却水出口相连，在管道上安装第四热电偶(106)获得冷却水出口温度；在板式换热器(7)的一次侧出水口，通过管道和第四球阀(907)与冷却水箱(4)相连，形成一次侧闭合回路；板式换热器(7)的二次侧水流方向与一次侧流向为逆流，二次侧出水口依次通过第五球阀(908)和第二电磁流量计(125)连接到冷却塔(8)的进水口；冷却塔(8)的出水口依次通过第二过滤器(602)、第二离心泵(503)、第六球阀(909)和相应管道，与板式换热器(7)二次侧进水口相连，形成二次侧闭合回路；在二回路管道上安装第五热电偶(107)、第二电磁流量计(125)和第四压力表(114)分别获得二回路冷却水温度、流量和管道压力；此外在第三球阀(906)的下游管道上有一个三通，三通的垂直分支通过管道与第七球阀(910)连接到第四球阀(907)上游构成一个旁通回路，用于协助调节冷却水的流量；试验系统还包括配套的配电设备(14)、仪控设备(15)和数据测量与采集设备(16)。