[發明專利]壓力容器外部冷卻臨界熱通量的測量方法與裝置

在審

• 申請號: 202010650980.5
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN113919241A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 劉鵬飛;匡波;秦家祿;郭奇全
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征在于，參照實際核電廠原型ERVC流道進行模化設計，建立全高度壓力容器外部冷卻外壁面臨界熱通量試驗裝置；根據模型條件計算反應堆內熔池沿下封頭各角度θ的參考熱流分布q_p(θ)，進而通過功率整形得到特定工況角度θ_m下的加熱熱流分布q_e(θ)以及歸一化熱流分布因子；按照維持歸一化熱流分布因子不變的方式逐步提升加熱功率直至達到臨界狀態，進而獲得壓力容器外部冷卻外壁面各方位角的CHF值和不確定度。

2.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的模化設計，比例為高度比1：1、橫截面積比1：100的等高度縮比模化。

3.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的模型條件包括：反應堆原型幾何尺寸、堆芯材料種類及份額、事故序列。

4.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的參考熱流分布為后續加熱功率整形的輸入條件。

5.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的功率整形，通過選擇試驗工況角度θ_m(0-98°)，根據以下方式計算出加熱熱流分布q_e(θ)，具體為：

i)當0≤θ_m＜74.5°時，

ii)當74.5°≤θ_m＜88°時，

iii)當88°≤θ_m＜98°時，

其中：θ_m為臨界熱通量測量點的位置角度；q_p(θ)為原型的參考熱流分布。

6.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的歸一化熱流分布因子，通過對原型的參考熱流分布q_e(θ)進行歸一化處理得到確定各加熱棒組的加熱功率分布因子。

7.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的逐步提升加熱功率是指：根據歸一化熱流分布因子確定輸入功率形狀，并按此形狀分布按比例逐步提升加熱功率，直至達到該測點θ＝θ_m處臨界熱通量。

8.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的逐步提升加熱功率，通過加熱功率棒分組加熱實現，具體為：分組越多，試驗加熱熱流分布越接近實際反應堆壓力容器下封頭外壁面熱流分布，試驗加熱功率控制和測量系統復雜度相應提升；本裝置中共設置33組，對應于壓力容器下封頭0～98°，約3°區域一組；所有加熱棒組加熱功率控制系統設計成同步控制模式，確保試驗過程中按照上述熱流分布同步提升功率并保持熱流分布形狀因子不變直至達到CHF值時狀態。

9.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的逐步提升加熱功率，其提升的步長根據加熱功率的控制精度和整體加熱時長確定，總體上低功率階段提升步長可設置較高，接近沸騰危機時應降低提升步長以降低CHF測量的不確定度，以試驗工況角度θ_m所在加熱棒組為參考，低功率時提升步長選擇為100kW/m²，當接近沸騰危機時提升步長降為20kW/m²。

10.根據權利要求1所述的壓力容器外部外壁面臨界熱通量的測量方法，其特征是，所述的臨界狀態，根據具體識別特征，包括：加熱功率未變化，但該位置的壁溫持續增加，表明出現傳熱惡化，達到CHF狀態；壁溫突增的順序是由外壁向內延伸；厚壁CHF的溫度飛升典型特征為升溫速率不快但持續飛升，升溫速率約在0.5～1.5℃/s。