[实用新型]一种燃料厂房氢气控制实验台架

摘要

本实用新型提供了燃料厂房氢气控制实验台架，其中，该燃料厂房氢气控制实验台架包括燃料厂房模拟体、燃料组件模拟体、注气系统、注水系统、喷淋系统、冷却回路、测量系统和处理控制系统，燃料厂房模拟体具有上部房体和乏燃料池，上部房体中模拟分布有氦气、蒸汽及空气，且上部房体上设有可开闭的逃生窗口，注气系统具有供氦部件和蒸汽发生器。本实用新型提供的燃料厂房氢气控制实验台架和燃料厂房氢气控制方法，其利用小比例实验平台，对部分失水和全部失水的核电站严重事故工况下燃料厂房内氢气分布特性进行实验研究，获取关键实验数据，更好地实现控制氢气风险。 1

主权项

1.一种燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，包括：

燃料厂房模拟体，具有上部房体和连通于所述上部房体下侧的乏燃料池，所述上部房体中模拟分布有氦气、蒸汽及空气，所述上部房体上开设有可开闭的逃生窗口；

燃料组件模拟体，设于所述乏燃料池中，用于模拟产生衰变热；

注气系统，具有分别与所述乏燃料池连通的供氦部件和蒸汽发生器，所述蒸汽发生器用于朝所述乏燃料池注入蒸汽，所述供氦部件用于产生氦气以模拟替代氢气并朝所述乏燃料池注入氦气；

注水系统，与所述乏燃料池连通，用于朝所述乏燃料池注水；

喷淋系统，与所述上部房体的顶部连通，用于朝所述燃料组件模拟体喷淋水分，以使所述上部房体产生局部温度梯度和压力梯度，增强所述上部房体中气体的混合和对流，破坏氦气富集层，避免氦气在所述上部房体内积聚到局部较高浓度；

冷却回路，用于对所述乏燃料池的池水进行冷却；

测量系统，用于测量和记录物理参数，所述物理参数包括所述上部房体内的氦气浓度、气体温度、气体压力和气流速度、所述乏燃料池的水温和水池液位、所述燃料组件模拟体的表面温度和加热功率、所述冷却回路的水温、水流量和管道压力，以及所述喷淋系统的水温、水流量和喷淋压力；

以及处理控制系统，用于接收所述物理参数，并控制所述供氦部件的供氦量、所述蒸汽发生器的蒸汽量、所述注水系统的注水量、所述喷淋系统的喷淋量及所述冷却回路的冷却效率，且通过实验，多次获得多组所述物理参数，以保证实验数据有效性，进行误差分析与消除。

2.如权利要求1所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，还包括储水箱和储水管路，所述储水管路依序连通有过滤器和用于开启或关闭所述储水管路的给水阀，所述喷淋系统和所述注水系统分别与所述给水阀连通。

3.如权利要求2所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述注水系统包括与所述给水阀连通的注水管路，所述注水管路上依序连通有用于驱动所述注水管路中水流的给水泵和用于开启或关闭所述注水管路的注水阀，所述乏燃料池设有注水口，所述注水阀与所述注水口连通。

4.如权利要求2所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述乏燃料池的底部设有排水口，所述排水口连通有排水通道。

5.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述上部房体上设有喷淋接口，所述喷淋系统包括与所述给水阀连通的喷淋管路，所述喷淋管路上依序连通有用于驱使所述喷淋管路中喷水流动的增压泵、用于开启或关闭所述喷淋管路的喷淋阀和贯穿所述喷淋接口而置于所述上部房体内的喷嘴，所述测量系统包括设于所述喷淋管路上且用于计量所述喷淋管路中的水流量的喷淋流量计。

6.如权利要求5所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述喷嘴的数量设为四个，其中两个所述喷嘴之间形成10度～20度的夹角，该两所述喷嘴的喷射液雾所覆盖的范围直径为0.8m～1m；另外两个所述喷嘴之间形成25度～35度的夹角，该两所述喷嘴的喷射液雾所覆盖的范围直径为1.2m～1.4m。

7.如权利要求6所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，各所述喷嘴的喷孔直径相同且直径为1.5mm～1.7mm，所述喷嘴在1bar压力下的流量为1.5L/min～1.7L/min。

8.如权利要求6所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述喷嘴设于所述乏燃料池的上方，且距离厂房地面为2.2m～2.6m，距离所述燃料组件模拟体的表面为3.2m～3.6m。

9.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述上部房体上开设有方便实验人员进行放置所述燃料组件模拟体及进行测量工作的操作门。

10.如权利要求9所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述操作门的外表面上覆盖有用于使所述操作门的热阻与所述上部房体的墙体热阻相当的岩棉。

11.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述燃料组件模拟体包括长期卸料组件和新卸料组件，所述长期卸料组件由4×5根长期加热棒组成，每根所述长期加热棒的功率为0.4～0.5KW，所述新卸料组件由4×1根新加热棒组成，每根所述新加热棒的功率为4～5KW。

12.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述乏燃料池设有冷却进水口和冷却出水口，所述冷却回路包括用于朝所述乏燃料池供给冷却水并接收经热交换后的池水的热交换器和与所述热交换器连通且往所述热交换器输送冷却水的冷却塔，所述热交换器通过冷却进水管与所述冷却进水口连通，所述热交换器通过冷却出水管与所述冷却出水口连通，所述冷却进水管上设有用于驱动冷却水的冷却泵和用于开启或关闭所述冷却进水管的冷却阀，所述测量系统包括设于所述冷却出水管上且用于计量经热交换后的池水流量的冷却流量计。

13.如权利要求12所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述冷却塔通过回路管道与所述热交换器连通，所述回路管道上设有用于驱动冷却水的回路泵和用于开启或关闭所述回路管道的回路阀。

14.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述供氦部件通过供氦管路与所述乏燃料池连通，所述供氦管路上设有用于调节氦气流量的流量调节阀和加热氦气的加热装置，所述测量系统包括设于所述供氦管路上且用于计量所述供氦管路的氦气流量的氦气流量计。

15.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述测量系统包括用于测量所述上部房体内的氦气浓度的质谱仪，所述质谱仪通过取样管路与所述乏燃料池连通。

16.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述测量系统包括多个分别用于测量所述上部房体内的气体温度、测量所述乏燃料池的水温、测量所述燃料组件模拟体的表面温度、测量所述冷却回路的水温和测量所述喷淋系统的水温的温度传感器。

17.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述测量系统包括多个分别用于测量所述上部房体内的气体压力、测量所述冷却回路的管道压力、测量所述喷淋系统的喷淋压力和所述乏燃料池的水池液位的压力传感器。

18.如权利要求2～4任一项所述的燃料厂房氢气控制实验台架，其特征在于，所述测量系统还包括设于所述上部房体的顶部且用于测量所述上部房体内的气流速度的粒子成像测速系统。