一种换热器、反应堆模拟系统及其最大最小非能动运行能力的试验方法技术方案

本发明专利技术提供了一种实验中使用的换热器、反应堆模拟实验系统及其最大最小非能动运行能力试验方法，试验装置包括反应堆一、第二回路模拟系统，主要设备包括反应堆模拟体、蒸汽发生器、主循环泵、冷凝器、换热器、给水泵以及相应的流量和温度测量装置。试验方法包括回路升温升压方法、非能动运行工况的建立方法、最大非能动运行能力试验方法和最小非能动运行能力试验方法。在本发明专利技术中，以反应堆进出口温差达到允许最大值为最大非能动运行能力的判断依据，以两条环路蒸汽发生器蒸汽产量偏差为达到允许最大值为最小非能动运行能力的判断依据。采用本发明专利技术提供的试验方法，可以获得反应堆冷却剂系统的最大最小非能动运行能力，并由此获得反应堆非能动运行方式的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于反应堆热工水力及安全
，尤其是涉及一种反应堆模拟系统使用的换热器、反应堆模拟系统及其最大最小非能动运行能力的试验方法。
技术介绍
非能动运行是核电站反应堆冷却剂在仅依靠自身密度差和高度差形成的重力压头的驱动下在管道中流动的一种运行方式。由于非能动运行过程中不依赖于外部动力源，可以提高反应堆应对主泵故障等安全性事故的能力，提高了反应堆的固有安全性。但另一方面，由于非能动运行不依赖循环泵，其主动调整能力和容错性相对较差。因此，在反应堆系统使用非能动运行方式前，需要开展大量试验。非能动运行试验通常在堆外非核条件下进行，最为常见的是在一定功率范围内，通过试验验证反应堆系统是否具有设计的非能动运行。由于功率受到限制，在这种条件下得到的试验结果并不能够全面反映反应堆系统的非能动运行能力。在工程实践中，有可能出现在超出设计功率范围的情况下采用非能动运行方式，如果对反应堆非能动运行的极限能力不了解，很可能出现决策失误，导致事故发生。有鉴于此，本专利提出了一种反应堆模拟系统的最大最小非能动运行能力试验方法、试验装置、实验系统，旨在通过模拟试验掌握反应堆系统的最小和最大非能动运行能力，获得非能动运行的最大安全区间。
技术实现思路
本专利技术的目的是为反应堆模拟系统提供一种开展最大和最小非能动运行能力的装置和方法，以获得反应堆模拟系统非能动运行方式的最大应用范围。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种换热器，所述换热器包括壳体和设置在壳体内的传热管束，所述传热管束沿着竖直方向设置，所述传热管束外壁设置向下部延伸的金属杆，金属杆包括连接换热管束的倾斜部分和与倾斜部分相连并且与换热管束平行的平行部分，所述平行部分向下部延伸，在平行部分的端部设置尖部。一种反应堆模拟系统，该系统包括反应堆模拟体、第一回路和第二回路；所述第一回路包括第一环路和第二环路，其中第一环路中，反应堆模拟体出口与第一环路蒸汽发生器的一次侧入口连接，第一环路蒸汽发生器一次侧的出口与第一环路循环泵的入口连接，第一环路循环泵的出口与第一环路流量计的入口连接，第一环路流量计的出口与反应堆模拟体的入口连接；第二环路中，反应堆模拟体出口与第二环路蒸汽发生器的一次侧入口连接，第二环路蒸汽发生器一次侧的出口与第二环路循环泵的入口连接，第二环路循环泵的出口与第二环路流量计的入口连接，第二环路流量计的出口与反应堆模拟体的入口连接；第二回路中，第一环路蒸汽发生器的二次侧出口与第一主蒸汽流量计入口连接，第一主蒸汽流量计出口与第一主蒸汽阀入口连接，第一主蒸汽阀出口与冷凝器入口连接，冷凝器出口与换热器入口连接，换热器出口与给水泵入口连接，给水泵出口与第一给水阀入口连接，第一给水阀出口与第一环路蒸汽发生器的二次侧入口连接；第二环路的蒸汽发生器的二次侧出口与第二主蒸汽流量计入口连接，第二主蒸汽流量计出口与第二主蒸汽阀入口连接，第二主蒸汽阀出口与冷凝器入口连接，冷凝器出口与换热器入口连接，换热器出口与给水泵入口连接，给水泵出口与第二给水阀入口连接，第二给水阀出口与第二环路蒸汽发生器的二次侧入口连接；第一环路中的反应堆模拟体出口和入口分别设置第一温度传感器和第二温度传感器，第二环路中的反应堆模拟体出口和入口分别设置第三温度传感器和第四温度传感器。作为优选，第二环路的反应堆模拟体出口和第二环路蒸汽发生器的一次侧入口之间的管路上设置稳压器。作为优选，第一环路的反应堆模拟体出口和第一环路蒸汽发生器的一次侧入口之间的管路上设置稳压器。作为优选，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将稳压器与反应堆第一回路连通，在给定的堆芯功率下使第一回路冷却剂按照一定的速率进行升温升压；升温过程中，冷却剂在主循环泵的作用下在管道中循环流动，使堆芯的热量能够均匀分配给各部分流体；升温过程中，保持第二回路的给水阀和第一和第二主蒸汽阀关闭；步骤二：待第一回路温度超过第一温度且蒸发器二次侧开始产生蒸汽后，打开第一和第二主蒸汽阀，使蒸汽通过主蒸汽管进入第二回路耗汽系统，对第二回路进行预热；预热完成后，关闭第一和第二主蒸汽阀，使第一回路的温度和压力继续稳定上升；第一回路的温度是通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器测量的温度的算术平均值得到；步骤三：待第一回路温度达到第二温度，压力达到设计的运行压力且各主要参数稳定时，关闭第一回路两条环路的主循环泵，将运行方式由能动切换到非能动；增加堆芯加热功率至P0，使第一回路平均温度至预定值Tav，同时投入给水泵，打开第一、第二给水阀和第一、第二主蒸汽阀，使第二回路的热量逐渐达到平衡，至此P0功率下的非能动运行工况被建立；步骤四：按照一定的速率继续增加堆芯加热功率，同时调节第二回路换热器，使其增大热交换能力；当反应堆进出口温差低于最大允许反应堆进出口温差第一温差时，停止增加堆芯功率，待系统稳定后，记录下此时的堆芯功率P1和反应堆进出口温差ΔT1；反应堆进出口温差等于第二温度传感器与第四温度传感器测量的温度的算术平均值减去反应堆第一温度传感器与第三温度传感器测量的温度的算术平均值；步骤五：继续增加堆芯功率，当反应堆进出口温差低于最大允许反应堆进出口温差第二温差时，停止增加堆芯功率，待系统稳定后，记录下此时的堆芯功率P2和反应堆进出口温差ΔT2；步骤六：继续增加堆芯功率，当反应堆进出口温差接近最大允许反应堆进出口温差时，停止增加堆芯功率，待系统稳定后，记录下此时的堆芯功率P3和反应堆进出口温差ΔT3；步骤七：继续增加堆芯功率，当反应堆进出口温差高于最大允许反应堆进出口温差第三温差时，停止增加堆芯功率，待系统稳定后，记录下此时的堆芯功率P4和反应堆进出口温差ΔT4；步骤八：以功率P为横坐标，反应堆进出口温差ΔT为纵坐标，拟合功率—温差经验关系式P=f(ΔT)，令ΔT为允许最大温差ΔTmax，则可求得最大非能动运行能力Pmax。作为优选，第一温度为100℃，第二温度为200℃。作为优选，第一温差大于第二温差，第二温差大于第三温差。作为优选，第一温差为5℃，第二温差为3℃，第三温差2℃。作为优选，一种利用前面所述的系统测试和计算最小非能动运行能力试验方法，包括如下步骤：步骤一：将稳压器与反应堆第一回路连通，在给定的堆芯功率下使第一回路冷却剂按照一定的速率进行升温升压；升温过程中，冷却剂在主循环泵的作用下在管道中循环流动，使堆芯的热量能够均匀分配给各部分流体；升温过程中，保持第二回路的给水阀和第一和第二主蒸汽阀关闭；待第一回路温度超过第一温度且蒸发器二次侧开始产生蒸汽后，打开第一和第二主蒸汽阀，使蒸汽通过主蒸汽管进入第二回路耗汽系统，对第二回路进行预热；预热完成后，关闭第一和第二主蒸汽阀，使第一回路的温度和压力继续稳定上升；第一回路的温度是通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器测量的温度的算术平均值得到；步骤二：待第一回路温度达到第二温度，压力达到设计的运行压力且各主要参数稳定时，关闭第一回路两条环路的主循环泵，将运行方式由能动切换到非能动；增加堆芯加热功率至P0，使第一回路平均温度至预定值Tav，同时投入给水泵，打开第一、第二给水阀和第一、第二主蒸汽阀，使第二回路的热量逐渐达到平衡，至此P0功率下的非能动运行工况被建立；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器，所述换热器包括壳体和设置在壳体内的传热管束，所述传热管束沿着竖直方向设置，所述传热管束外壁设置向下部延伸的金属杆，金属杆包括连接换热管束的倾斜部分和与倾斜部分相连并且与换热管束平行的平行部分，所述平行部分向下部延伸，在平行部分的端部设置尖部。

【技术特征摘要】
1.一种换热器，所述换热器包括壳体和设置在壳体内的传热管束，所述传热管束沿着竖直方向设置，所述传热管束外壁设置向下部延伸的金属杆，金属杆包括连接换热管束的倾斜部分和与倾斜部分相连并且与换热管束平行的平行部分，所述平行部分向下部延伸，在平行部分的端部设置尖部。2.一种反应堆模拟系统，该系统包括反应堆模拟体、第一回路和第二回路；所述第一回路包括第一环路和第二环路，其中第一环路中，反应堆模拟体出口与第一环路蒸汽发生器的一次侧入口连接，第一环路蒸汽发生器一次侧的出口与第一环路循环泵的入口连接，第一环路循环泵的出口与第一环路流量计的入口连接，第一环路流量计的出口与反应堆模拟体的入口连接；第二环路中，反应堆模拟体出口与第二环路蒸汽发生器的一次侧入口连接，第二环路蒸汽发生器一次侧的出口与第二环路循环泵的入口连接，第二环路循环泵的出口与第二环路流量计的入口连接，第二环路流量计的出口与反应堆模拟体的入口连接；第二回路中，第一环路蒸汽发生器的二次侧出口与第一主蒸汽流量计入口连接，第一主蒸汽流量计出口与第一主蒸汽阀入口连接，第一主蒸汽阀出口与冷凝器入口连接，冷凝器出口与换热器入口连接，换热器出口与给水泵入口连接，给水泵出口与第一给水阀入口连接，第一给水阀出口与第一环路蒸汽发生器的二次侧入口连接；第二环路的蒸汽发生器的二次侧出口与第二主蒸汽流量计入口连接，第二主蒸汽流量计出口与第二主蒸汽阀入口连接，第二主蒸汽阀出口与冷凝器入口连接，冷凝器出口与换热器入口连接，换热器出口与给水泵入口连接，给水泵出口与第二给水阀入口连接，第二给水阀出口与第二环路蒸汽发生器的二次侧入口连接；第一环路中的反应堆模拟体出口和入口分别设置第一温度传感器和第二温度传感器，第二环路中的反应堆模拟体出口和入口分别设置第三温度传感器和第四温度传感器。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，第二环路的反应堆模拟体出口和第二环路蒸汽发生器的一次侧入口之间设置稳压器。4.一种利用权利要求2所述的系统测试和计算最大非能动运行能力试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将稳压器与反应堆第一回路连通，在给定的堆芯功率下使第一回路冷却剂按照一定的速率进行升温升压；升温过程中，冷却剂在主循环泵的作用下在管道中循环流动，使堆芯的热量能够均匀分配给各部分流体；升温过程中，保持第二回路的给水阀和第一和第二主蒸汽阀关闭；步骤二：待第一回路温度超过第一温度且蒸发器二次侧开始产生蒸汽后，打开第一和第二主蒸汽阀，使蒸汽通过主蒸汽管进入第二回路耗汽系统，对第二回路进行预热；预热完成后，关闭第一和第二主蒸汽阀，使第一回路的温度和压力继续稳定上升；第一回路的温度是通过第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器测量的温度的算术平均值得到；步骤三：待第一回路温度达到第二温度，压力达到设计的运行压力且各主要参数稳定时，关闭第一回路两条环路的主循环泵，将运行方式由能动切换到非能动；增加堆芯加热功率至P0，使第一回路平均温度至预定值Tav，同时投入给水泵，打开第一、第二给水阀和第一、第二主蒸汽阀，使第二回路的热量逐渐达到平衡，至此P0功率下的非能动运行工况被建立；步骤四：按照一定的速率继续增加堆芯加热功率，同时调节第二回路换热器，使其增大热交换能力；当反应堆进出口温差低于最大允许反应堆进出口温差第一温差时，停止增加堆芯功率，待系统稳定后，记录下此时的堆芯功率P1和反应堆进出口温差ΔT1；反应堆进出口温差等于第二温度传感器与第四温度传感器测量的温度的算术平均值减去反应堆第一温度传感器与第三温度传感器测量的温度的算术平均值；步骤五：继续增加堆芯功率，当反应堆进出口温差低于最大允许反应堆进出...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建军，黄彦平，唐瑜，谢添舟，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51