[發明專利]一種核反應堆穩壓器安全閥水封試驗系統及其試驗方法

有效

• 申請號: 201711455892.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108181099B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 向延;巫英偉;王明軍;譚冰;田文喜;秋穗正;蘇光輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/003
• 分類號: G01M13/003;G01M3/28
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種核反應堆穩壓器安全閥水封試驗系統及方法，該回路可以進行真空、空氣以及多組分不凝性氣體下的低壓、中壓水力水封實驗，揭示水力水封結構的水封過程和水力水封機理現象。該回路主要包含去離子制水系統、加熱水箱、熱水泵、壓力容器、真空泵、不凝性氣體、排氣卸壓口、水封實驗段、控制及采集系統等。實驗壓力范圍為0.1?1.0MPa，溫度范圍為0?180℃。本發明的實驗回路能夠實現水封結構實驗現象的可視。回路壓力容器采用一體化設計，同時安裝有多處傳感裝置。本發明具有安全性高、實驗數據精度高、易于安裝維修等優點。

技術領域

本發明屬于核動力設備性能驗證性試驗研究技術領域，具體涉及一種核反應堆穩壓器安全閥水封試驗系統及其試驗方法。

背景技術

核電站穩壓器是將一回路壓力維持在整定值，調節一回路壓力的重要設備。在穩壓器安全閥上游設有水封結構，目的是減少穩壓器汽相空間的氫氣通過安全閥泄漏至卸壓箱，減少安全閥下游管線以及穩壓器安全閥接管嘴承受的水力載荷以及減緩安全閥溫度波動。早在19世紀末期，英國湍流專家Reynolds就研究了U型管水封如何阻止下水道穢氣進入房中，利用U型管水密封來阻止下水道臭氣進入浴室和廁所中是建筑行業中的通常做法。由于氫氣的分子量很小，具有很強的逃逸性，氫氣很容易從閥門的縫隙中泄露到核電站廠房內，可能導致不可預見的影響和事故。因此，有必要在安全閥前端設置水封阻止氫氣向外泄露，針對水封結構中復雜的傳熱冷凝現象，在反應堆啟動階段安全閥前段的水封情況需要實驗驗證。

穩壓器安全閥水力水封試驗主要研究在高壓情況下由于管外與空氣形成的自然對流換熱導致管內蒸汽的珠狀冷凝和膜狀冷凝，從而在收集槽內累積形成水封液面的現象。現階段國內外針對蒸汽冷凝形成水封的現象的實驗很少，水封的應用一般為冷態水封，如ZL201510402043.7中關于閘門結構水封實驗裝置和方法的闡述，主要用于水工閘門水封狀態下的變形和封水特性的研究。對于熱態帶壓情況下的冷凝自水封現象的研究較為匱乏，在核反應堆中水封現象較為重要，因此，本專利提供研究此現象的實驗裝置和實驗方法。

發明內容

本發明的目的是針對上述試驗裝置或試驗系統不適用或不滿足核工程領域對穩壓器安全閥水力水封試驗研究的需求，提供一種能夠最大限度還原反應堆穩壓器安全閥水力水封現象的試驗系統及其試驗方法，本發明所述系統能夠獲得水封結構處液位、壓力、溫度，同時又可以獲得穩壓器內不凝結氣體對水封形成的影響，為核反應堆在起堆過程中穩壓器內安全閥水封情況的判定提供依據。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種核反應堆穩壓器安全閥水封試驗系統，包括去離子制水系統1、連接去離子制水系統的第一流量控制閥801的第一補水泵201，第一補水泵201另一端連接加熱水箱3，加熱水箱3低端連接有第一排污閥802，同時加熱水箱3內置有多組加熱棒，每組加熱棒功率為60kW；加熱水箱3外部連接有測量其液位的第一差壓變送器1001；加熱水箱3出口設置第一溫度傳感器901；他們在回路中起到為試驗回路提供低于飽和溫度的去離子水，同時保證加熱水箱內加熱棒的正常穩定工作，以上組成了試驗系統的水源及預加熱模塊；

加熱水箱3下游連接有高溫泵202，高溫泵202連接第二流量控制閥803，第二流量控制閥803控制反應堆穩壓器模擬體壓力容器4的流量，壓力容器4低端設置有第二排污閥804，控制壓力容器內的水存量；壓力容器4下半部裝有加熱棒以及整流板，加熱棒總功率為200kW；壓力容器4中部設置有第二溫度傳感器902，監測壓力容器內水溫；壓力容器4上半部和下半部分分別連接有第二差壓變送器1002的低壓端和高壓端，檢測壓力容器4坍塌液位；壓力容器4斜上方連接有水封結構試驗段5，為實驗主要試驗段；壓力容器4頂部裝有壓力傳感器11和導波雷達液位計12，用于檢測壓力容器4內坍塌液位、混合液位，保證加熱棒的安全運行，壓力容器4外層包裹保溫棉，以上組成了系統的壓力容器模塊；