[發明專利]一種堆芯補水箱模擬體的改進結構

有效

• 申請號: 201610380027.7
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105788670B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 魯曉東;張妍;昝元鋒;彭傳新;卓文彬
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C9/016
• 分類號: G21C9/016;G21C15/18
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 王記明

技術領域

本發明涉及核反應堆非能動堆芯冷卻系統中高壓安注系統，具體涉及一種堆芯補水箱模擬體的改進結構。

背景技術

堆芯補水箱（Core Make-up Tank，簡稱CMT）是第三代核反應堆非能動堆芯冷卻系統中高壓安注系統的核心設備，為高壓安注系統存儲大體積的高壓安注流體。在反應堆發生非LOCA事故和LOCA事故后，堆芯補水箱依靠重力作用以非能動的方式向堆芯注入低溫水，同時冷凝通過壓力平衡管以自然循環方式進入堆芯補水箱的飽和狀態的汽水混合物。堆芯補水箱能夠在長時間內向堆芯提供相對高流量的安注。因此，掌握堆芯補水箱的運行特性對于反應堆非能動安全注入系統的設計非常重要。為了獲得堆芯補水箱的運行特性，需要詳細研究堆芯補水箱的重力排水規律、蒸汽在堆芯補水箱的凝結行為、堆芯補水箱安注時的水位變化規律和堆芯補水箱內流體及內外壁軸向溫度分布等。然而堆芯補水箱內的蒸汽冷凝行為會使液位測量時產生虛假液位問題，影響液位測量的精度。此外，通過壓力平衡管進入堆芯補水箱的流體和其內部原有流體存在溫度差，造成流體存在溫度分層問題，增大了堆芯補水箱的能量耗散問題研究難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堆芯補水箱模擬體的改進結構，解決目前的補水箱模擬體存在的液位虛假、流體溫度分層測量的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種堆芯補水箱模擬體的改進結構，包括堆芯補水箱模擬體筒體，在所述堆芯補水箱模擬體筒體的頂部和底部分別安裝有流體進口接管，在所述堆芯補水箱模擬體筒體的底部安裝有流體出口接管，在堆芯補水箱模擬體筒體的側面設置有磁翻板液位計，在堆芯補水箱模擬體筒體的側面還設置有四層測壓組件，測壓組件通過脈沖管線連通，并在相鄰兩層測壓組件之間的脈沖管線上安裝差壓液位計；在堆芯補水箱模擬體筒體的側面還安裝有9組測溫組件。本發明差壓液位計連接堆芯補水箱模擬體筒體兩個不同測壓組件引出的脈沖管線，9組測溫組件安裝在堆芯補水箱模擬體筒體的外側，采用磁翻板液位計和差壓液位計分別測量模擬體的總液位和分段液位，使堆芯補水箱模擬體具有自身校準液位測量的優點，能更加準確地實現模擬體的液位測量，這種新的模擬體結構，不僅僅解決了堆芯補水箱內的蒸汽冷凝行為會使液位測量時產生虛假液位問題，大大提高了液位測量的精度，通過設置的9組測溫組件進行溫度測量，克服了流體溫度分層測量問題，降低了堆芯補水箱的能量耗散問題研究難度。磁翻板液位計的浮子會根據實際水位的變化而相應地跟隨變化，進而給出堆芯補水箱的液位值，該方式能較好地測量穩態下的液位值，但是在快速瞬態情況下，由于浮子運動是慣性系下物體的加速或減速運動，雖然能真實地反應液位的變化趨勢，但其響應速度相對滯后。而差壓液位計采用正負極壓差測量液位，由于壓力以音速傳播，因此在瞬態測量時，響應速度快。但是由于冷凝現象的作用，其引壓頭可能受冷凝后附著的液體影響，使其產生短暫的虛假液位，因此此時可以采用磁翻板液位計測量液位，根據慣性延遲修正，校核并替代差壓液位計的液位，進而獲得堆芯補水箱的此時刻的液位。這種自身校準液位測量方法可以有效地避免虛假液位，既能保證堆芯補水箱液位測量的響應速度，又能保證其測量的精度。

堆芯補水箱在安注投入時，高溫流體通過流體進口接管（9）進入，低溫流體通過流體出口接管（10）流出，此時堆芯補水箱內流體從上往下存在流體溫度分層現象。此時，研究該容器能量耗散問題時，并不能簡單的采用集總參數方法進行計算，即采用某一點的流體溫度和壁面溫度等參數進行計算，而是需要盡量精細地分層進行計算即分布參數方法計算，因此存在流體溫度分層測量的問題。為了解決該問題，本發明在堆芯補水箱設置了9層測溫組件，分別測量流體溫度、內壁面溫度和外壁面溫度，并采用了180°交錯對稱測量布置，該布置方式能有效避免同方向溫度測量布置的單方向溫度偏離問題，從物理上提高布置方式的合理性，進而提高測量的準確性。

所述的四層測壓組件是這樣分布的：以堆芯補水箱模擬體筒體的軸線為圓心，以任意一條半徑所在的外壁為0°起始點，四層測壓組件分別設置在堆芯補水箱模擬體筒體軸線的四個高度位置，且第一層位于180°位置，第二層位于0°位置，第三層位于180°位置，第四層位于0°位置。該交錯對稱布置方式可以削弱同水平面上壓力分布各項異性問題，避免同一軸向面上壓力測量單向偏差的問題。

所述的測溫組件包括貫穿堆芯補水箱模擬體筒體側壁的流體測溫裝置，在流體測溫裝置的兩側分別安裝有內壁溫度測量裝置和外壁溫度測量裝置。