[發明專利]帶有運動控制的壓力容器下封頭熱流密度淬火測試系統

有效

• 申請號: 201611023185.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106531251B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 徐宏;張池;劉京雷;肖平;張莉;鮑彬彬
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G21C17/06
• 分類號: G21C17/06;G21C17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及核反應堆嚴重事故技術領域，具體的說，是一種帶有運動控制的壓力容器下封頭熱流密度淬火測試系統。

背景技術

核能作為一種綠色、高效的能源，得到了各能源消耗大國的青睞，但三起核泄漏事故依舊讓大多數人談核色變。針對嚴重事故，世界上已提出了許多應對策略，其中，保持壓力容器完整性，將堆芯熔融物滯留在壓力容器內(In-Vessel Retention,IVR)是目前嚴重事故緩解措施研究的重點之一。IVR策略已成功用于許多在運核電站以及在建核電站。

一種實現IVR措施的重要方案是壓力容器外部冷卻，具體方法為：嚴重事故發生條件下，將水注入反應堆腔，水進入壓力容器與保溫層間的冷卻流道，對壓力容器冷卻，帶出堆芯衰變熱，防止壓力容器熔穿。保證IVR成功實施的關鍵是壓力容器壁面各處實際熱流密度必須小于該處臨界熱流密度(CHF)。

為了了解下封頭外壁面傳熱特性及獲得下封頭外壁面臨界熱流密度分布情況，迫切需要一種便捷有效的壓力容器下封頭熱流密度測試裝置與方法。公開號為CN103354102的專利公開了一種嚴重事故下核反應堆壓力容器下封頭熱流密度的模擬測試裝置，解決壓力容器球形下封頭熱流密度分布問題。但該裝置在實驗中一次只能獲得單個角度處的臨界熱流密度值，且為了獲得不同角度處臨界熱流密度值，需要使用不同的加熱功率。

另外在一般的淬火裝置中，浸沒過程一般為手動控制，浸沒速度無法控制，導致需要淬火部件，尤其是高度較高的測試部件，不同位置浸沒的先后發生時間沒法控制，影響測試結果的可重復性，給實驗造成誤差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種帶有運動控制的壓力容器下封頭熱流密度淬火測試系統，該系統帶有運動控制部件，可以保證淬火過程的可重復性。可經一次性實驗得到下封頭不同角度壁面處的臨界熱流密度值，且克服了大尺寸試樣加熱功率不足問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種帶有運動控制的壓力容器下封頭熱流密度淬火測試系統，其包括：密封水槽，液位計，支架，滑桿，步進電機，測試封頭，水溫控制系統，冷凝和壓力調節系統，數據采集系統和可視化觀測系統；其特征在于：測試封頭與滑桿通過法蘭和螺紋連接，滑桿與支架通過滑動軌道滑動連接，步進電機與支架通過螺栓連接，步進電機與滑桿通過齒輪和齒條的嚙合進行連接，支架通過螺栓固定于密封水槽上方，液位計與密封水槽通過管路連接；水溫控制系統由熱電偶，溫控器，自耦變壓器和電加熱棒組成，熱電偶與溫控器電連接，溫控器與自耦變壓器電連接，自耦變壓器與電加熱棒電連接；冷凝和壓力調節系統由壓力測試表，冷凝器和排氣閥組成，壓力測試表與密封水槽連通，冷凝器與密封水槽通過數根管路連接，排氣閥置于冷凝器上方；數據采集系統由測試封頭中的熱電偶，數據采集器和PC機組成，熱電偶與數據采集器電連接，數據采集器與PC機電連接；可視化觀測系統由高速攝像機和照亮光源LED燈組成，置于密封水槽透視窗口處。

密封水槽用于盛裝對測試封頭進行相變冷卻的冷卻水，較好地，密封水槽形狀為圓筒形，減少密封水槽中冷卻水的流動死角。

密封水槽筒體上正對兩側面開有透視窗口，用于測試封頭的可視化觀測，較好地，透視窗口材料采用透光性較好的石英/有機玻璃。

密封水槽筒體上部裝有進水閥，底部裝有放水閥，在無需拆除密封水槽蓋的情況下可實現冷卻水的快速盛裝與排放。

液位計用于監測密封水槽中的水位，安裝在密封水槽筒體側壁。

滑桿的內部端伸入密封水槽中，與測試封頭通過法蘭和螺紋連接，可實現快拆；外部端端部焊接一把手，作為下落限位裝置。

較好地，滑竿采用中空管，減小質量和導熱率，便于測試封頭內熱電元件導線的布置。

步進電機用于驅動滑桿，滑桿外壁帶有齒條，步進電機驅動與齒條嚙合的齒輪，可精確控制滑桿移動速度及測試封頭在密封水槽中的高度。

支架固定于密封水槽上方，用于固定步進電機，并保證測試封頭垂直入水。

水溫控制系統用于維持密封水槽中水溫，該系統包括：兩置于密封水槽中的浸沒式電加熱棒，置于冷卻水中的若干熱電偶，溫控器和自耦變壓器；其特征在于：熱電偶與溫控器電連接，溫控器與自耦變壓器電連接，自耦變壓器與電加熱棒電連接。在人為設定好要求溫度后，水溫控制系統可自動調節維持冷卻水溫度。

冷凝和壓力調節系統用于維持密封水槽中水位和氣壓，該系統包括：冷凝器，壓力測試表，排氣閥。