用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体制造技术

本发明专利技术公开了用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，包括反应堆压力容器实验模拟体本体和堆芯检测装置，反应堆压力容器实验模拟体本体包括压力容器模拟体以及位于压力容器模拟体内腔的吊兰模拟体，在吊兰模拟体中设置有堆芯组件模拟体，压力容器模拟体包括上封头、中间圆柱筒体和下封头，堆芯组件模拟体包括包壳管和电加热元件，包壳管的顶部为封闭端，其底部为开口端，且包壳管的底部向下延伸并穿出下封头，堆芯检测装置的数据采集端从包壳管的开放端插入包壳管中。本发明专利技术设计出用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，使用于堆芯组件模拟体的检测装置不会因为采集路径而影响反应堆压力容器筒体和堆芯之间的密封性能。

【技术实现步骤摘要】
用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体
本专利技术涉及核动力领域，具体涉及用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体。
技术介绍
失水事故指反应堆主回路压力边界发生破口或者破裂，一部分或者大部分冷却剂泄露的事故。失水事故是核反应堆安全中关键的研究内容，作为核电厂设计基准事故之一，该事故发生概率较大，并涉及到复杂的热工水力现象，比如破口临界流、堆芯液位坍塌时堆芯冷却效果降低；甚至可能出现堆芯裸露，堆芯处于非充分冷却过程，导致燃料包壳温度上升，影响堆芯热工安全。失水事故发生后，核反应堆的安全系统启动往堆芯进行注水，重新淹没堆芯，防止燃料包壳温度进一步上升到达熔点后破裂引起包壳内的核反应裂变气体释放甚至堆芯烧毁。先进核反应堆的研发目标是通过设计及优化安全系统，降低堆芯的熔堆概率，不断提高反应堆的安全性能，实现核能的安全使用。因此，掌握开展失水事故条件下的核反应堆热工水力实验获得事故工况下的堆芯安全特性，验证先进核反应堆安全系统的设计方案对先进核反应堆系统的研发至关重要。为了测量核反应堆发生失水事故时，反应堆压力容器内冷却剂的温度、压力和液位等参数的变化规律以及反应堆燃料元件的安全特性，现设计出了反应堆压力容器实验模拟体。反应堆压力容器实验模拟体包括模拟原型反应堆压力容器的压力容器模拟体以及位于压力容器模拟体内腔的吊兰模拟体，在吊兰模拟体中设置有堆芯组件模拟体，压力容器模拟体包括依次焊接的上封头、中间圆柱筒体和下封头，堆芯组件模拟体包括堆芯燃料元件模拟体和用于固定各个堆芯燃料元件模拟体的定位格架，堆芯燃料元件模拟体包括电加热元件和包壳管构成。电加热元件主要模拟核反应堆燃料元件的核裂变反应热量，通过控制电加热元件的加热功率模拟不同的核功率。电加热元件的外径与核反应堆燃料元件二氧化铀芯块外径尺寸一致，加热长度及位置也与原型相同。电加热元件布置在包壳管中，包壳管穿过吊篮模拟体。吊篮模拟体的主要功能有两个：一，固定和支撑堆芯；二，隔离及导流作用。从一回路进入反应堆压力容器模拟体的冷却剂沿吊篮模拟体外壁向下流动，翻转180°后从堆芯下部进行堆芯，实现了原型反应堆。在反应堆压力容器实验模拟体中设置堆芯检测装置和压力容器检测装置，以在相关部位设置相应的测压组件、测温组件以及液位测量组件等，对压力容器模拟体内部的温度、压力和液位等参数的变化规律以及反应堆燃料元件的安全特性参数等进行采集，以便于实验者精确掌控压力容器模拟体内部的相关参数信息。现设计出的反应堆压力容器实验模拟体中，采用的测温、测压以及液位检测结构中，各个用于堆芯组件模拟体的检测装置的信号采集端均需要穿过反应堆压力容器筒体、吊篮模拟体以及堆芯燃料元件模拟体才能对堆芯内冷却剂的温度进行测量。为了防止反应堆压力容器筒体内的流体漏流道压力容器外或者串流进入堆芯，需要对反应堆压力容器筒体和吊篮模拟体上便于检测装置穿过的通孔部位进行高温高压密封。但是由于吊篮模拟体位于对反应堆压力容器筒体内部，从整体装配上来说，先将采集装置的采集部位依次穿过反应堆压力容器筒体、吊篮模拟体以及堆芯燃料元件模拟体后，再对相应部位进行密封，由于结构上的限制，导致对应部位的密封装置安装起来及其不变，且其密封成本高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，解决需要对反应堆压力容器筒体和吊篮模拟体上便于检测装置穿过的通孔部位进行高温高压密封，但是由于结构上的限制，导致对应部位的密封装置安装起来及其不变，且其密封成本高的问题。因此本专利技术设计出用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，在可以精确测量核反应堆发生失水事故，采集到反应堆压力容器内冷却剂的温度、压力和液位等参数的变化规律以及反应堆燃料元件的安全特性的同时，使用于堆芯组件模拟体的检测装置不会因为采集路径而影响反应堆压力容器筒体和堆芯之间的密封性能，无需对堆芯组件模拟体的检测装置安装密封装置，降低了密封成本。本专利技术通过下述技术方案实现：用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，包括反应堆压力容器实验模拟体本体和堆芯检测装置，所述反应堆压力容器实验模拟体本体包括压力容器模拟体以及位于压力容器模拟体内腔的吊兰模拟体，在吊兰模拟体中设置有堆芯组件模拟体，压力容器模拟体包括依次焊接的上封头、中间圆柱筒体和下封头，堆芯组件模拟体包括包壳管、置于包壳管中的电加热元件以及用于固定各个包壳管的定位格架，所述堆芯检测装置用于采集实验时堆芯组件模拟体内部的参数信息，所述包壳管的顶部为封闭端，其底部为开口端，且包壳管的底部向下延伸并穿出下封头，包壳管与下封头上便于包壳管底部穿出的通孔密封焊接，所述堆芯检测装置的数据采集端从包壳管的开放端插入包壳管中。依次焊接的上封头、中间圆柱筒体和下封头的组成反应堆压力容器筒体。采用传统的堆芯检测装置，需要穿过反应堆压力容器筒体、吊篮模拟体以及堆芯燃料元件模拟体才能对堆芯内冷却剂的温度、压力以及冷却剂的液位进行测量。而为了防止反应堆压力容器筒体内的流体漏流道压力容器外或者串流进入堆芯，需要对反应堆压力容器筒体、吊篮模拟体上被堆芯检测装置贯穿的两个部位均进行高温高压密封。而本专利技术所设计的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，将堆芯中堆芯燃料元件模拟体的包壳管底部设置成开放端，并向下延伸以穿出下封头，同时将包壳管与下封头上便于包壳管底部穿出的通孔密封焊接，而堆芯检测装置的温度、压力、冷却剂液位等参数采集端从开口端插入包壳管中，以进行包壳管内部的相应参数采集，从而使堆芯检测装置无需贯穿反应堆压力容器筒体和吊篮模拟体，继而避免了贯穿部位密封失效等不利情况的产生，而是使反应堆压力容器筒体与吊篮模拟体之间、吊篮模拟体与包壳管之间均为独立的密封腔室，从而防止反应堆压力容器筒体内的流体漏流道压力容器外或者串流进入堆芯。综上所述，本专利技术设计出用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，在可以精确测量核反应堆发生失水事故，采集到反应堆压力容器内冷却剂的温度、压力和液位等参数的变化规律以及反应堆燃料元件的安全特性的同时，使用于堆芯组件模拟体的检测装置不会因为采集路径而影响反应堆压力容器筒体和堆芯之间的密封性能，无需对堆芯组件模拟体的检测装置安装密封装置，降低了密封成本。进一步地，所述堆芯检测装置包括堆芯内冷却剂测温组件，所述堆芯内冷却剂测温组件的堆芯热电偶的测温端从包壳管的开口端插进去，且测温端的末端从包壳管的管壁穿出，穿出长度为0.1～5mm，位于同一个包壳管内的堆芯热电偶有若干个，且其所采集温度的部位沿包壳管的轴线分布。测温端的末端从包壳管的管壁穿出，便于通过将测温端穿出的部位焊接在包壳管上，以将测温端进行固定。进一步地，所述堆芯检测装置包括堆芯内冷却剂测压组件，所述堆芯内冷却剂测压组件的堆芯引压管Ⅰ的一端接入智能压力变送器的信号接收端，堆芯引压管Ⅰ的另一端从包壳管的开口端插进去，且此端的末端从包壳管的管壁穿出，穿出长度为0.1～5mm。同理，堆芯引压管Ⅰ的末端从包壳管的管壁穿出，便于通过将堆芯引压管Ⅰ穿出的部位焊接在包壳管上，以将测温端进行固定。进一步地，所述堆芯检测装置包括堆芯内液位测量组件，所述堆芯内液位测量组件包括两组堆芯引压管Ⅱ，所述堆芯引压管Ⅱ的一端均接入智能压力变送器的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，包括反应堆压力容器实验模拟体本体和堆芯检测装置，所述反应堆压力容器实验模拟体本体包括压力容器模拟体以及位于压力容器模拟体内腔的吊兰模拟体(3)，在吊兰模拟体中设置有堆芯组件模拟体，压力容器模拟体包括依次焊接的上封头(18)、中间圆柱筒体(1)和下封头(19)，堆芯组件模拟体包括包壳管(12)、置于包壳管(12)中的电加热元件(11)以及用于固定各个包壳管(12)的定位格架(13)，所述堆芯检测装置用于采集实验时堆芯组件模拟体内部的参数信息，其特征在于：所述包壳管(12)的顶部为封闭端，其底部为开口端，且包壳管(12)的底部向下延伸并穿出下封头(19)，包壳管(12)与下封头(19)上便于包壳管(12)底部穿出的通孔密封焊接，所述堆芯检测装置的数据采集端从包壳管(12)的开放端插入包壳管(12)中。

【技术特征摘要】
1.用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，包括反应堆压力容器实验模拟体本体和堆芯检测装置，所述反应堆压力容器实验模拟体本体包括压力容器模拟体以及位于压力容器模拟体内腔的吊兰模拟体(3)，在吊兰模拟体中设置有堆芯组件模拟体，压力容器模拟体包括依次焊接的上封头(18)、中间圆柱筒体(1)和下封头(19)，堆芯组件模拟体包括包壳管(12)、置于包壳管(12)中的电加热元件(11)以及用于固定各个包壳管(12)的定位格架(13)，所述堆芯检测装置用于采集实验时堆芯组件模拟体内部的参数信息，其特征在于：所述包壳管(12)的顶部为封闭端，其底部为开口端，且包壳管(12)的底部向下延伸并穿出下封头(19)，包壳管(12)与下封头(19)上便于包壳管(12)底部穿出的通孔密封焊接，所述堆芯检测装置的数据采集端从包壳管(12)的开放端插入包壳管(12)中。2.根据权利要求1所述的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，其特征在于：所述堆芯检测装置包括堆芯内冷却剂测温组件(7)，所述堆芯内冷却剂测温组件(7)的堆芯热电偶(14)的测温端从包壳管(12)的开口端插进去，且测温端的末端从包壳管(12)的管壁穿出，穿出长度为0.1～5mm，位于同一个包壳管(12)内的堆芯热电偶(14)有若干个，且其所采集温度的部位沿包壳管(12)的轴线分布。3.根据权利要求1所述的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，其特征在于：所述堆芯检测装置包括堆芯内冷却剂测压组件(8)，所述堆芯内冷却剂测压组件(8)的堆芯引压管Ⅰ(15)的一端接入智能压力变送器的信号接收端，堆芯引压管Ⅰ(15)的另一端从包壳管(12)的开口端插进去，且此端的末端从包壳管(12)的管壁穿出，穿出长度为0.1～5mm。4.根据权利要求1所述的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，其特征在于：所述堆芯检测装置包括堆芯内液位测量组件(9)，所述堆芯内液位测量组件(9)包括两组堆芯引压管Ⅱ(16)，所述堆芯引压管Ⅱ(16)的一端均接入智能压力变送器的信号接收端，堆芯引压管Ⅱ(16)的另一端均从包壳管(12)的开口端插进去，且此端的末端均从包壳管(12)的管壁穿出，穿出长度为0.1～5mm，堆芯引压管Ⅱ(16)测量同一个包壳管(12)内部两个轴向高度的压力信息。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，其特征在于：所述堆芯检测装置还包括燃料元件壁温测量组件，所述燃料元件壁温测量组件包括两个壁温热电偶(17)，所述壁温热电偶(17)的温度采集端均从包壳管(12)的开口端插入包壳管(12)中，其中一个固定在包壳管(12)的内壁上，另一个固定在电加热元件(13)的外壁上，且两个壁温热电偶(17)的采集端处于包壳管(12)的同一径向上。6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于压水堆失水事故的反应堆压力容器实验模拟体，其特征在于：还包括压力容器检测装置，所述压力容器检测装置包括压力容器内冷却剂测温组件(4)、压力容器内冷却剂测压组件(5)和压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭传新，昝元锋，卓文彬，闫晓，白雪松，张妍，鲁晓东，黄志刚，
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