[發(fā)明專利]反應(yīng)堆專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能模擬器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710301386.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN107093474B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張妍;昝元峰;閆曉;卓文彬;黃志剛;李朋洲;韓群霞;朱小麗;何燦陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G21C17/00
• 分類號(hào): G21C17/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

本發(fā)明公開了反應(yīng)堆專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能模擬器，包括用于冷卻劑的模擬實(shí)驗(yàn)的冷卻劑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、蒸汽冷凝系統(tǒng)、非能動(dòng)安注及余熱排出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、再循環(huán)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、卸壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、失水事故實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、以及熱工參數(shù)采集控制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從高功率正常運(yùn)行狀態(tài)、全壓破口噴放、高壓注入、系統(tǒng)卸壓、中壓安注、低壓注入至建立低壓下的長(zhǎng)期自然循環(huán)共七個(gè)階段全過程的連續(xù)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了從高功率正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入全廠斷電階段建立非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)直至事故后72小時(shí)的連續(xù)實(shí)驗(yàn)研究，具有設(shè)計(jì)參數(shù)高、參數(shù)范圍廣，全面涵蓋了目前新型反應(yīng)堆的非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)，裝置的調(diào)節(jié)性和控制性好，模擬事故序列的可調(diào)性、可控性優(yōu)良。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型反應(yīng)堆在失水事故狀態(tài)和全廠斷電事故狀態(tài)下的非能動(dòng)穩(wěn)態(tài)特征、瞬時(shí)特性等現(xiàn)象的新型反應(yīng)堆專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及反應(yīng)堆專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能模擬器。

背景技術(shù)

隨著反應(yīng)堆研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)其安全性的要求越來越高，新型反應(yīng)堆在專設(shè)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入非能動(dòng)技術(shù)，對(duì)于發(fā)生失水事故或全廠斷電事故時(shí)，非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)能夠立即響應(yīng)，避免了人為干預(yù)，提高了反應(yīng)堆的固有安全性。這種非能動(dòng)技術(shù)用于反應(yīng)堆安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是通過發(fā)生事故后，堆芯和安全系統(tǒng)注入設(shè)備間的高度差以及安全系統(tǒng)中流體的密度差形成的自然力，來驅(qū)動(dòng)流體進(jìn)入反應(yīng)堆實(shí)現(xiàn)對(duì)堆芯的冷卻，從而有效緩解事故進(jìn)程。對(duì)于失水事故而言，這種非能動(dòng)安全系統(tǒng)對(duì)堆芯的冷卻能力和自然驅(qū)動(dòng)能力均與破口位置、破口尺寸、系統(tǒng)觸發(fā)時(shí)間和運(yùn)行方式等密切相關(guān)，特別是失水事故下的破口臨界流量、系統(tǒng)降壓速率會(huì)耦合影響非能動(dòng)安全系統(tǒng)的注入冷卻效果，從而可能會(huì)出現(xiàn)堆芯坍塌甚至包殼溫度持續(xù)上升的情況，不利于對(duì)事故進(jìn)展的可控性。目前，對(duì)于失水事故后非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)的運(yùn)行特性及其對(duì)堆芯的冷卻效果尚未進(jìn)行過深入的實(shí)驗(yàn)研究。為了深入了解制約非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力性能的因素，提高其在失水事故下的冷卻效果，迫切需要了解非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能、運(yùn)行特性和規(guī)律，建立失水事故條件下非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能實(shí)驗(yàn)裝置和方法，以此模擬失水事故中的三代反應(yīng)堆在非能動(dòng)安全系統(tǒng)運(yùn)行工況下的冷卻效果，從而掌握和了解不同失水事故條件下非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和規(guī)律，以此為依據(jù)采取相應(yīng)的運(yùn)行操作方式和安全應(yīng)對(duì)措施，盡可能地提高對(duì)堆芯的冷卻能力，保證事故初期堆芯的安全性和完整性。

失水事故涉及復(fù)雜的熱工水力過程，包括破口臨界噴放、高壓注入系統(tǒng)蒸汽-水兩相循環(huán)和水-水單相循環(huán)、反應(yīng)堆卸壓、堆芯汽液兩相流動(dòng)、再循環(huán)建立等流動(dòng)狀態(tài)，是破口系統(tǒng)、卸壓系統(tǒng)、安注系統(tǒng)、再循環(huán)系統(tǒng)和冷卻劑系統(tǒng)等分階段共同作用的結(jié)果，各系統(tǒng)、設(shè)備和事故進(jìn)程存在相互影響和耦合，特別是小破口發(fā)生初期，堆芯上部閃蒸而后進(jìn)入汽液兩相流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，堆芯出現(xiàn)液位坍塌可能造成包殼溫度持續(xù)上升，是判斷堆芯安全的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)過程，從飽和壓力起始點(diǎn)開始實(shí)驗(yàn)往往會(huì)跳過這一階段不能保守反映出失水事故下堆芯的安全性。因此，相對(duì)于新型反應(yīng)堆的非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究，目前已有的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)手段較為簡(jiǎn)易，不具備開展失水事故條件下從破口噴放到建立穩(wěn)定再循環(huán)全過程的系統(tǒng)熱工水力綜合特性研究的能力。部分研究人員采用采用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)失水事故過程進(jìn)行模擬計(jì)算和分析，模擬分析的過程中進(jìn)行了大量的假設(shè)和簡(jiǎn)化，其模擬分析計(jì)算的可靠性還有待于在失水事故條件下非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供反應(yīng)堆專設(shè)安全系統(tǒng)熱工水力綜合性能模擬器，解決現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能單一，通過簡(jiǎn)化計(jì)算得到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：