[發(fā)明專利]用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109841289A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高彬;張圣君;沈峰;孟現(xiàn)珂;費(fèi)立凱;何丹丹;彭翊
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開了一種用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置包括：安全殼模擬體；壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)、氦氣供應(yīng)系統(tǒng)與安全殼模擬體相連；蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)與安全殼模擬體相連；換熱管試驗(yàn)件置于安全殼模擬體內(nèi)；強(qiáng)迫循環(huán)回路與換熱管試驗(yàn)件相連形成能動(dòng)熱量導(dǎo)出循環(huán)；自然循環(huán)回路與換熱管試驗(yàn)件相連形成非能動(dòng)熱量導(dǎo)出循環(huán)，強(qiáng)迫循環(huán)回路和自然循環(huán)回路可選擇性地工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集安全殼模擬體內(nèi)的參數(shù)。本發(fā)明的用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，可以模擬安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的事故環(huán)境，以便于對安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核能安全技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

安全殼是核電廠為了防止放射性裂變產(chǎn)物釋放的最后一道安全屏障，在目前第三代核電站的設(shè)計(jì)中都包含有安全殼非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故觸發(fā)其動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)水箱可以維持非能動(dòng)運(yùn)行，通過對鋼制安全殼表面進(jìn)行噴淋冷卻有效帶走堆芯余熱，從而保證安全殼結(jié)構(gòu)安全，操縱人員可以72小時(shí)內(nèi)無需進(jìn)行干預(yù)。然而日本福島核事故的結(jié)果表明，在地震和海嘯雙重破壞的極端情況下，事故發(fā)生后長達(dá)7天都未能恢復(fù)場外供電。如果72小時(shí)后仍無法恢復(fù)電力供應(yīng)，核電站會(huì)因噴淋水箱無水而導(dǎo)致非能動(dòng)余熱排出失效，大約仍有約11MW的堆芯衰變熱(按AP1000堆型估算)無法安全有效導(dǎo)出，將對安全殼產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

針對當(dāng)前核電站安全殼余熱導(dǎo)出系統(tǒng)存在工作時(shí)長有限的短板，為了應(yīng)對長期全廠斷電事故導(dǎo)致的安全殼內(nèi)熱量無法導(dǎo)出問題，有必要開發(fā)一種通過非能動(dòng)方式、不需廠外支援即可實(shí)現(xiàn)長期的、安全可靠的安全殼內(nèi)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，作為對現(xiàn)有安全殼非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，將極大地提升核電站應(yīng)對極端事故能力，實(shí)質(zhì)性消除大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放的可能。

這種應(yīng)用于核電站安全殼的熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)是一個(gè)由安裝于安全殼內(nèi)的內(nèi)置換熱器和安全殼外的空冷器及其相連管路構(gòu)成的閉式循環(huán)系統(tǒng)，其基于內(nèi)置換熱器與空冷器內(nèi)的工質(zhì)密度差和高度差形成穩(wěn)定的自然循環(huán)驅(qū)動(dòng)力，將安全殼內(nèi)的熱量持續(xù)帶出，并最終排放到大氣環(huán)境中。為確定該系統(tǒng)的技術(shù)方案，有必要對其運(yùn)行過程中涉及的物理現(xiàn)象和系統(tǒng)特性進(jìn)行深入的研究，目前并無相關(guān)試驗(yàn)裝置，使得研究人員難以獲得該熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置便于對安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，包括：安全殼模擬體；壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)，所述壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)與所述安全殼模擬體相連；氦氣供應(yīng)系統(tǒng)，所述氦氣供應(yīng)系統(tǒng)與所述安全殼模擬體相連；蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，所述蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)與所述安全殼模擬體相連；換熱管試驗(yàn)件，所述換熱管試驗(yàn)件置于所述安全殼模擬體內(nèi)；強(qiáng)迫循環(huán)回路，所述強(qiáng)迫循環(huán)回路與所述換熱管試驗(yàn)件相連形成能動(dòng)熱量導(dǎo)出循環(huán)；自然循環(huán)回路，所述自然循環(huán)回路與所述換熱管試驗(yàn)件相連形成非能動(dòng)熱量導(dǎo)出循環(huán)，所述強(qiáng)迫循環(huán)回路和所述自然循環(huán)回路可選擇性地工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集所述安全殼模擬體內(nèi)和所述強(qiáng)迫循環(huán)回路、所述自然循環(huán)回路上的參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，通過設(shè)計(jì)強(qiáng)迫循環(huán)回路和自然循環(huán)回路，可以模擬安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的事故環(huán)境，以便于對安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究，以確保安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)在投入使用時(shí)的安全性和可靠性。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于安全殼熱量非能動(dòng)導(dǎo)出系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置，所述換熱管試驗(yàn)件包括順次相連的進(jìn)口段、換熱測試段和出口段，所述進(jìn)口段和所述出口段均適于與所述強(qiáng)迫循環(huán)回路、所述自然循環(huán)回路連通，所述換熱測試段位于所述安全殼模擬體內(nèi)的試驗(yàn)測試區(qū)域內(nèi)。