[發明專利]一種超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制裝置

有效

• 申請號: 201610929912.6
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106297918B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 眭曦;臧金光;顧嘉祺;張興武;昝元峰;閆曉;肖澤軍
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明涉及電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制技術，具體涉及一種超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制裝置。

背景技術

超臨界水冷堆是第四代核能系統中唯一入選的水冷堆。由于堆芯結構復雜、出入口冷卻劑密度差較大，堆芯中存在發生異相流動不穩定性的危機。另外，冷卻劑密度的劇烈變化改變了堆芯的慢化截面場，影響堆芯的功率分布，改變了冷卻劑的密度分布，從而形成超臨界水冷堆潛在的特殊的核熱耦合特征，導致流動不穩定性發生幾率的增加以及堆內熱工水力參數振蕩幅度的增大，影響反應堆的熱工水力安全。因此，為了確保超臨界水冷堆的安全運行，需要開展超臨界條件下并聯通道的核熱耦合流動不穩定性實驗研究。

在熱工實驗中，需要以電加熱模擬瞬態核釋熱，以反映實際堆芯中的核熱耦合規律。本文基于工程背景需要，通過技術創新和實驗驗證提出了一種新型的超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制裝置。

發明內容

本發明目的在于提供一種超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制裝置，實現物理計算與熱工現象的耦合試驗模擬，以研究反應堆中強反饋條件下瞬態熱工水力及中子物理參數變化特性，為優化新型堆的經濟性和安全性提供試驗技術手段，自動調節加熱段的功率分布，從而實現利用電加熱模擬瞬態核熱的功率控制，解決了由于堆芯結構出入口冷卻劑密度劇烈變化，影響堆芯的功率分布，增加流動不穩定性發生幾率、堆內熱工水力參數震蕩幅度增大等實驗模擬技術問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制裝置，包括依次連接的核釋熱模擬模塊、測量模塊、數采控制模塊、電源模塊；

核釋熱模擬模塊，控制分段模擬加熱通道的瞬態功率；

測量模塊，測量加熱通道的入口流量、流體的進出口溫度及壓力；

數采控制模塊，包括依次連接的數據采集系統、通用計算模塊、反應性反饋模擬模塊、D/A輸出模塊，數據采集系統將測量模塊采集的信息傳遞至通用計算模塊進行能量方程計算，得到實驗段的溫度參數和流體沿程的密度信息，并通過反應性反饋模擬模塊，獲得功率變化信息，并經D/A輸出模塊將數字信息轉換為模擬量信息；

電源模塊，接收D/A輸出模塊提供的模擬量信息，自動調節分段模擬加熱通道的功率分布。

現有技術中，超臨界水堆由于堆芯結構復雜、出入口冷卻劑密度差較大，導致水冷堆堆芯功率沿軸向非均勻分布，進而引起堆芯水并聯通道流動不穩定性。目前熱工實驗中開展的流動不穩定性研究，一般采用在非均勻壁厚條件下實現對功率非均勻分布的模擬，這種方式對于一個通道只能得到一組固定的功率分布，無法實現對功率分布的瞬態控制和定向調節。

發明人經大量技術創新和實驗驗證發現，采用水并聯通道分段可調節電加熱裝置，對水并聯通道進行分段加熱，且通過本發明控制裝置對每段加熱功率進行獨立瞬態調節，從而滿足反應堆熱工水力實驗研究中對非均勻加熱實驗條件的模擬。

本發明所述的超臨界電加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制方法為：在對水并聯通道分段加熱過程中，采用測量模塊，測量水并聯加熱通道的入口流量、流體的進出口溫度、流體的壓力即流體在加熱通道內的壓力等參數，并將該測得的參數信息傳輸給數采控制模塊，經數采控制模塊數據處理轉換為電源模塊可接收的模擬量信息，電源模塊根據接收的模擬量信息自動調節對應加熱并聯通道分段的功率分布，從而實現利用加熱模擬瞬態核釋熱的功率控制。

其中，數采控制模塊具體數據處理過程為：數采控制模塊包括依次連接的數據采集系統、通用計算模塊、反應性反饋模擬模塊、D/A輸出模塊，測量模塊測量獲得的參數信息轉換后傳遞至通用計算模塊，得到分段加熱每個實驗段的溫度參數和流體的密度信息，然后由反應性反饋模擬模塊求解一維中子輸運方程，得到功率變化信息，然后經D/A輸出模塊將功率變化信息由數字信息轉換為模擬量信息，提供給電源模塊。