一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于核电站乏燃料冷却技术领域，特别涉及一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法，该试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、喷淋系统、由高位水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；将其设计成5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件，电加热棒束内部填充均匀分布的加热丝和热电偶，加热丝选用合适电加热功率，模拟乏燃料棒的衰变热功率；用于研究不同喷淋位置、不同喷嘴种类和不同喷淋雾滴中径对乏燃料棒束喷淋冷却效果的影响。研究结果可望填补国内相关领域内的空白，也可以为核电站乏燃料喷淋系统的设计提供支持和依据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法
本专利技术属于核电站乏燃料冷却
，特别涉及一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法，具体涉及一种核电站乏燃料喷淋冷却系统的喷嘴敏感性研究的试验装置。
技术介绍
乏燃料池冷却系统(SFS)是核电站的重要辅助系统之一。压水堆核电站中，在燃料循环末期，已达到燃耗深度的燃料从堆芯卸出，存储到位于安全壳外的乏燃料池中。乏燃料组件的传统冷却方式是在水浸没状态下的流动循环冷却，依靠泵和热交换器带走热量，保证燃料安全。AP1000和CAP1400首次在SFS中增设了喷淋装置(喷嘴和喷淋管路)，应对超设计基准事故或恐怖袭击下乏燃料池受损，池水排空的情况。AP1000乏燃料池喷淋系统由位于乏燃料池东、西墙上的各16个喷嘴及其供水管道、阀门组成，在出现意外工况下向乏燃料池喷淋，以喷淋水蒸发的形式带走乏燃料组件产生的衰变热。乏燃料棒的冷却效果受衰变热、喷嘴位置及喷淋流量、燃料棒位置及燃料棒高度等诸多因素影响。其中，喷嘴的种类、喷淋的位置及喷淋的雾滴中径都会影响冷却效果，而且喷淋冷却涉及到蒸发等相变过程，难以通过模拟计算得到可信的结果。因此，有必要对喷嘴敏感性进行试验研究。本专利技术提供一种研究喷嘴敏感性的实验装置和方法，即以AP1000乏燃料棒及喷淋系统为研究对象，设计5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件，研究不同喷淋位置、不同喷嘴种类和不同喷淋雾滴中径对乏燃料棒束喷淋冷却效果的影响。研究结果可望填补国内相关领域内的空白，也可以为核电站乏燃料喷淋系统的设计提供支持和依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法；其特征在于，所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、喷淋系统、由高位水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；该试验装置的组成结构为：由净水器1、净水器泵2、第一调节阀3、高位水箱4、第二调节阀5、过滤器6、喷淋泵7、第三调节阀8、流量计9及喷嘴10依次连接组成喷淋系统，在喷嘴10正下方，透明维护11和定位格架和密封结构13密封固定，电加热棒束12固定在定位格架和密封结构13上，电加热棒束12分别与接线箱14和热电偶线16连接，接线箱14与电控柜15连接构成控温系统；热电偶线16通过机箱22与显示器21连接成数据采集系统；透明维护11上部连接高位水箱4；透明维护11下部同时连接第一疏水阀17和第二疏水阀18，然后第一疏水阀17与储水箱19连接；第二疏水阀18与水坑20相通。所述电加热棒束由定位格架和密封结构13固定，并设置为5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件，保持其稳定性；在电加热棒束12内部填充均匀分布的加热丝和热电偶，加热丝选用合适电加热功率，以模拟乏燃料棒的衰变热功率；所述热电偶测量电加热棒束温度，各电加热棒发热段的轴向各点功率相同。所述电加热棒束下部设置的定位格架和密封结构13，定位格架用以增强棒束结构的稳定性；密封结构防止喷淋水漏流并保证安全性；电加热棒束周围设有的透明维护11，以防止喷淋水飞溅，同时达到可视化试验；并在透明维护11上部、底部侧壁设有疏水口，使喷淋水通过疏水口汇入到水坑或储水箱。所述数据采集系统采集来自加热棒束内热电偶的温度信号以及流量计的流量信号，然后传输控温系统进行控制。本专利技术的有益效果是通过改变喷嘴的喷淋位置、喷嘴种类以及改变喷淋雾滴中径进行试验，能够确定不同喷淋位置、不同喷嘴种类和不同喷淋雾滴中径对乏燃料棒束喷淋冷却效果的影响，为核电站乏燃料喷淋系统的设计提供支持和依据。附图说明图1为喷嘴敏感性试验装置结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法；下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1所示为喷嘴敏感性试验装置结构示意图。图中所示用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、由水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；具体组成结构为：由净水器1、净水器泵2、第一调节阀3、高位水箱4、第二调节阀5、过滤器6、喷淋泵7、第三调节阀8、流量计9及喷嘴10依次连接组成喷淋系统，在喷嘴10正下方，透明维护11和定位格架和密封结构13密封固定，电加热棒束12固定在定位格架和密封结构13上，电加热棒束12分别与接线箱14和热电偶线16连接，接线箱14与电控柜15连接构成控温系统；热电偶线16通过机箱22与显示器21连接成数据采集系统；透明维护11上部连接水箱4；透明维护11下部同时连接第一疏水阀17和第二疏水阀18，然后第一疏水阀17与储水箱19连接；第二疏水阀18与水坑20相通。其中由5×5电加热棒束12组成模拟局部乏燃料组件，并在电加热棒束12下部设置的定位格架和密封结构13，以保持、增强电加热棒束结构的稳定性；在电加热棒束内部填充均匀分布的加热丝和热电偶，加热丝选用合适电加热功率，模拟乏燃料棒的衰变热功率；所述热电偶测量棒束温度，电加热棒发热段轴向各点功率相同。所述密封结构防止喷淋水漏流并保证安全性；电加热棒束周围设有的透明维护11，以防止喷淋水飞溅，同时达到可视化试验；并在透明维护11上部、底部侧壁设有疏水口和疏水阀，使喷淋水通过疏水口汇入到水坑或储水箱。所述数据采集系统采集来自加热棒束内热电偶的温度信号以及流量计的流量信号，然后传输控温系统进行控制。采用本专利技术所述的用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置研究喷嘴敏感性的实验方法，试验前，选取不锈钢喷嘴，喷嘴位于燃料棒束正上方且喷淋的雾滴中径为950-1050μm；具体实验包括如下步骤：(1)试验前需检查各用电设备的可靠接地、各连接处的密封、测量设备的连接无误；(2)依次开启净水器1的供水阀门、净水泵2及第一调节阀3，向高位水箱4内注去离子水，监控水位计，达到满水位的80％后关闭供水阀门；(3)启动由热电偶线16通过机箱22与显示器21连接成数据采集系统，观察测量设备显示数值是否正常，消除外部环境因素的影响；(4)检查高位水箱4下面的由第二调节阀5、过滤器6、喷淋泵7、第三调节阀8、流量计9及喷嘴10组成的喷淋管路是否正常；第二调节阀5、第三调节阀8是否能全开；(5)开启电加热器，调节加热器输出功率，使每根燃料棒12的功率达到试验工况设定数值；(6)启动喷淋泵7，全开第二调节阀5、调节第三调节阀8的出口到一定开度，当加热棒温度接近设定温度限值时，微调流量计9显示的喷淋流量，观察由接线箱14与电控柜15连接构成控温系统采集的加热棒内壁温度的变化情况，直至加热棒最高温度稳定在温度限值；稳定5-10分钟后，得到了此加热功率下的最小喷淋流量(m3/h)；(7)关闭电加热器，待电加热棒束12冷却至室温后关闭喷淋泵7；(8)在电子台秤上记录储水箱19重量，将打开透明维护11底部通向储水箱19的第一疏水阀17；(9)打开喷淋泵7，将喷淋流量调节至步骤(6)所得最小喷淋流量，试验进行10分钟。(10)关闭喷淋泵7，待试验段内的喷淋水全部流入储水箱19后，在电子台秤上称量其重量，减去步骤(8)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、喷淋系统、由高位水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；该试验装置的组成结构为：由净水器(1)、净水器泵(2)、第一调节阀(3)、高位水箱(4)、第二调节阀(5)、过滤器(6)、喷淋泵(7)、第三调节阀(8)、流量计(9)及喷嘴(10)依次连接组成喷淋系统，在喷嘴(10)正下方，透明维护(11)和定位格架和密封结构(13)密封固定，电加热棒束(12)固定在定位格架和密封结构(13)上，电加热棒束(12)分别与接线箱(14)和热电偶线(16)连接，接线箱(14)与电控柜(15)连接构成控温系统；热电偶线(16)通过机箱(22)与显示器(21)连接成数据采集系统；透明维护(11)上部连接高位水箱(4)；透明维护(11)下部同时连接第一疏水阀(17)和第二疏水阀(18)，然后第一疏水阀(17)与储水箱(19)连接；第二疏水阀(18)与水坑(20)相通。

【技术特征摘要】
1.一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、喷淋系统、由高位水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；该试验装置的组成结构为：由净水器(1)、净水器泵(2)、第一调节阀(3)、高位水箱(4)、第二调节阀(5)、过滤器(6)、喷淋泵(7)、第三调节阀(8)、流量计(9)及喷嘴(10)依次连接组成喷淋系统，在喷嘴(10)正下方，透明维护(11)和定位格架和密封结构(13)密封固定，电加热棒束(12)固定在定位格架和密封结构(13)上，电加热棒束(12)分别与接线箱(14)和热电偶线(16)连接，接线箱(14)与电控柜(15)连接构成控温系统；热电偶线(16)通过机箱(22)与显示器(21)连接成数据采集系统；透明维护(11)上部连接高位水箱(4)；透明维护(11)下部同时连接第一疏水阀(17)和第二疏水阀(18)，然后第一疏水阀(17)与储水箱(19)连接；第二疏水阀(18)与水坑(20)相通。2.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述电加热棒束由定位格架和密封结构(13)固定，并设置为5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件，保持其稳定性；在电加热棒束(12)内部填充均匀分布的加热丝和热电偶，加热丝选用合适电加热功率，以模拟乏燃料棒的衰变热功率；所述热电偶测量电加热棒束温度，各电加热棒发热段的轴向各点功率相同。3.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述电加热棒束下部设置的定位格架和密封结构(13)，定位格架用以增强棒束结构的稳定性；密封结构防止喷淋水漏流并保证安全性；电加热棒束周围设有的透明维护(11)，以防止喷淋水飞溅，同时达到可视化试验；并在透明维护(11)上部、底部侧壁设有疏水口，使喷淋水通过疏水口汇入到水坑或储水箱。4.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述数据采集系统采集来自加热棒束内热电偶的温度信号以及流量计的流量信号，然后传输控温系统进行控制。5.一种权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置的乏燃料水池喷嘴敏感性的试验方法，其特征在于，试验前，选取不锈钢喷嘴，喷嘴位于燃料棒束正上方且喷淋的雾滴中径为950-1050μm；具体实验包括如下步骤：(1)试验前需检查各用电设备的可靠接地、各连接处的密封、测量设备的连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆道纲，王雨，韩一丹，曹琼，王汉，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11