[發明專利]一種壓力容器外部冷卻試驗系統和方法

有效

• 申請號: 201710675976.2
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107564593B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 鐘達文;孟繼安
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;清華大學
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于壓力容器外部冷卻技術領域的一種壓力容器外部冷卻試驗系統和方法，該試驗系統包括試驗件，高溫熔池，冷卻水供水回路和蒸汽冷卻回路，氮氣源，以及相應的配電柜、儀控設備和數據采集設備。試驗方法是先將高溫熔池內金屬熔化為液態，并在氮氣壓力下輸送至試驗件。試驗件采用葉輪驅動電加熱的液態金屬在試驗件內循環流動，利用液態金屬模擬嚴重事故下堆內熔融物，將熱量傳遞至試驗件下封頭，浸沒在冷卻水中的下封頭外表面將發生沸騰換熱。冷卻水供水回路和蒸汽冷卻回路保障試驗所需的冷卻水。本發明可開展下封頭外側結構表面和流道結構對壓力容器外部冷卻性能的影響，此工作的開展將有助于提高壓力容器外部冷卻的安全裕度。

技術領域

本發明屬于壓力容器外部冷卻技術領域，特別涉及一種壓力容器外部冷卻試驗系統和方法，具體說是在反應堆嚴重事故條件下的大型核電反應堆壓力容器半球下封頭外表面沸騰換熱性能研究。

背景技術

大型核電反應堆在發生嚴重事故條件下，如果堆芯沒有得到充分的冷卻，堆芯產生的衰變熱不斷累積，最終到堆芯熔化。熔化后的熔融物將在重力作用下落入壓力容器下腔室，并熔化下腔室內結構件形成熔融池。將熔融物冷卻和持留在反應堆壓力容器內是緩解事故的關鍵措施。在發生嚴重事故情況下，依靠非能動方式向反應堆堆坑內注水，使壓力容器底部半球形封頭淹沒，在壓力容器外部進行沸騰冷卻，是緩解嚴重事故的一項重要措施。利用壓力容器外側水的沸騰換熱和非能動自然循環流動，將半球形封頭內熔融物的衰變熱帶走，從而保持壓力容器的完整性，避免和延緩后續后果更為嚴重的事故進程的發生以及核泄漏造成的大量放射性物質向環境的釋放。壓力容器外部冷卻技術的關鍵是保證壓力容器半球形外表面的臨界熱流密度(Critical Heat Flux,CHF)高于熔融物熱傳導給下封頭外表面的實際熱流密度。因此，提高壓力容器下封頭外表面的臨界熱流密度日益成為壓力容器外部冷卻技術亟待解決的研究熱點。隨著核電站的大型化和高功率發展，嚴重事故條件下堆內熔融物的衰變熱也相應增加，從而造成壓力容器下封頭外表面的實際熱流密度隨之增大。因此開發更高熱流密度的壓力容器外部冷卻試驗系統顯得尤為迫切。