[發明專利]反應堆熱工水力模擬試驗裝置及流體動力學特性模擬方法

有效

• 申請號: 201610930458.6
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106340329B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 唐瑜;黃彥平;徐建軍;謝添舟;譚曙時;彭興建
• 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;G21C17/017
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本發明涉及反應堆熱工水力及安全技術領域，具體是反應堆熱工水力模擬試驗裝置及流體動力學特性模擬方法。

背景技術

現有大型核電站或核動力裝置中，各種熱力系統的規模巨大，難以采用全尺寸模擬的方式開展試驗。因此，常采用將原型按照一定的模擬準則進行縮比的系統模擬試驗裝置來研究反應堆系統的熱工水力特性。常用的模擬準則包括幾何相似準則、動力學相似準則及相關無量綱準則數相等準則，其中，動力學相似準則應用時需保證模擬試驗裝置與原型的流體動力學特性一致。由于模擬試驗裝置在結構尺寸上與原型不同，需對試驗裝置進行流體動力學特性模擬，并控制其與原型裝置的動力學一致。現有反應堆熱工水力系統模擬試驗裝置應用時，將流體動力學特性調節成與原型一致時過程較為繁瑣，這嚴重影響了模擬試驗的試驗效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種反應堆熱工水力模擬試驗裝置，其將流體動力學特性調節成與反應堆原型一致時便于實施，能提升模擬試驗的試驗效率。本發明還公開了上述試驗裝置的流體動力學特性模擬方法。

本發明解決上述問題主要通過以下技術方案實現：反應堆熱工水力模擬試驗裝置，包括反應堆模擬體、蒸汽發生器模擬體及主循環泵，所述蒸汽發生器模擬體入口和出口分別通過管道與反應堆模擬體出口、主循環泵入口接通，所述主循環泵出口通過管道與反應堆模擬體入口接通；所述蒸汽發生器模擬體入口與反應堆模擬體出口之間的管道上設有熱段阻力調節件，所述蒸汽發生器模擬體出口與主循環泵入口之間的管道上設有冷段阻力調節件和止回閥，所述止回閥位于冷段阻力調節件與主循環泵之間，所述主循環泵出口與反應堆模擬體入口之間的管道上設有泵路阻力調節件和文丘里流量計，所述泵路阻力調節件位于主循環泵與文丘里流量計之間。本發明應用時將反應堆一回路分為泵路和非泵路進行流體動力學特性模擬，其中，泵路包括主循環泵、止回閥、泵路阻力調節件及連接三者的管道，除泵路以外的一回路其它部分為非泵路。在強迫循環工況下，依靠主循環泵運轉產生穩定流量，對非泵路進行分段流體動力學特性模擬。根據流體密度不同，將非泵路分為兩段，第一段包括熱段管道（反應堆模擬體出口至蒸發器模擬體入口管段）和反應堆模擬體，統稱為熱段。第二段包括冷段管道（蒸發器模擬體出口至止回閥入口管段）和蒸汽發生器模擬體，統稱為冷段。在自然循環條件下，依靠本發明所述模擬試驗裝置的冷熱芯高差和密度差引起的重力壓頭產生穩定的自然循環流量，對泵路進行流體動力學特性模擬。其中，冷芯為蒸汽發生器模擬體的幾何中心，熱芯為反應堆模擬體堆芯的幾何中心。

為了使本發明應用時便于測試壓差，進一步的，反應堆熱工水力模擬試驗裝置，還包括熱段壓差變送器、冷段壓差變送器及泵路壓差變送器，所述熱段壓差變送器和泵路壓差變送器兩者正壓端均與泵路阻力調節件和文丘里流量計之間的管道接通，熱段壓差變送器和冷段壓差變送器兩者負壓端均與熱段阻力調節件和蒸汽發生器模擬體之間的管道接通，冷段壓差變送器正壓端和泵路壓差變送器負壓端均與冷段阻力調節件和止回閥之間的管道接通。

進一步的，反應堆熱工水力模擬試驗裝置，還包括穩壓器，所述穩壓器與反應堆模擬體的出口接通。本發明應用時可通過調節穩壓器的水位，來對反應堆模擬體的基準壓力進行調節。

進一步的，所述熱段阻力調節件、冷段阻力調節件及泵路阻力調節件均采用孔板。本發明采用孔板作為阻力調節件，拆裝便捷，且在試驗過程中，其流體動力學特性不會發生變化，可靠性高。

基于上述反應堆熱工水力模擬試驗裝置的流體動力學特性模擬方法，包括非泵路流體動力學特性模擬和泵路流體動力學特性模擬；

所述非泵路流體動力學特性模擬包括以下步驟：

步驟A1、根據反應堆一回路的強迫循環基準工況確定熱段阻力調節件和冷段阻力調節件兩者所需達到的阻力系數值，并調節熱段阻力調節件和冷段阻力調節件達到所需的阻力系數值；

步驟A2、啟動主循環泵，調節流量至基準流量，調節反應堆熱工水力模擬試驗裝置的反應堆模擬體使其溫度和壓力達到基準值；

步驟A3、采集熱段壓降、冷段壓降，并采用文丘里流量計采集流量，然后根據測試值計算出熱段和冷段的阻力系數；

步驟A4、將計算出的熱段和冷段的阻力系數與設定的阻力系數目標值對比，若偏差在允許的誤差范圍內，則流體動力學特性模擬完成，否則，根據偏差的大小調節熱段阻力調節件和冷段阻力調節件，重復步驟A3～A4，直到阻力系數在允許的誤差范圍為止；

所述泵路流體動力學特性模擬包括以下步驟：