[发明专利]可实验运行的压水堆及其蒸汽发生器动态仿真模型

说明书

技术领域

本发明属于核电能源技术领域，特别涉及一种能够进行教学实验、模拟压水堆正常运行及失水事故的压水堆及其蒸汽发生器动态仿真模型。

背景技术

核电站是一个庞大的系统工程，由于核岛的封闭性，即便是到了核电厂也不太可能见到具体的堆芯结构，这就造成了核电专业的学生与其所学对象严重分隔，很多学生直到毕业也没有见过核反应堆。目前，核电教学用于演示核反应堆原理的演示模型多为塑料或泡沫制造的静态模型，只能够显示核岛内设备构成，但是不能演示一回路中的冷却剂流动过程，一、二回路的传热过程，蒸汽发生器中蒸汽的产生过程，以及堆芯失水再淹没过程。

发明内容

本发明针对现有压水堆核电站静态模型的缺点，提供一种可实验运行的压水堆及其蒸汽发生器动态仿真模型。

本发明采用的技术方案为：

由蒸汽发生器、压力容器、稳压器、管路、测量系统以及加热元件构成，其特征在于，蒸汽发生器的下封头采用半球形，由隔板分成进水室和出水室；所述进水室通过进水管路与压力容器的上部连接，所述出水室通过出水管路与压力容器的下部连接；在所述进水管路上通过设置旁路，与稳压器连接；稳压器的顶部通过管路分别与4根液柱压力计的顶部连接，4根液柱压力计的底部分别与压力容器侧壁上沿高度方向均匀分布的4个出口连接；该模型采用自然循环，压力容器中的电加热棒加热一回路中的冷却剂，冷却剂通过蒸汽发生器把热量传给二回路的工质，使二回路的水产生蒸汽。

所述的蒸汽发生器、稳压器、压力容器以及管路均由玻璃制成。

所述一回路的冷却剂和二回路中的工质为水。

所述压力容器中，以电加热棒模拟核反应堆燃料组件，且所述电加热棒的功率可调。

所述蒸汽发生器侧壁上、压力容器内部、进水管路上、出水管路上均设置热电偶。

所述出水管路上设置手动调节角阀，在出水管路的旁路上设置泄露阀。

设置循环水箱，循环水箱的出口分别与一回路和二回路的进水口连接；在循环水箱的出口与入口之间设置喷射泵，且喷射泵的一个出口与蒸汽发生器的顶部入口连接；通过喷射泵产生的负压，使二回路中的工质在低于100℃下沸腾。

本发明的有益效果是：为增强核电专业学生及相关工作人员对压水堆核电厂核岛部分主要部件的了解，以及一、二回路之间的传热过程的理解，通过建立动态透明模拟反应堆来配合教学，以可调节功率的电加热棒模拟核反应堆燃料组件，采用耐热耐压的玻璃容器及管路来模拟反应堆的堆芯压力容器、稳压器、蒸汽发生器、传热U形管等管路，同时配备了监控传感器和电加热调节装置。本模型可以完成四种实验教学：一回路热臂流速实验；压力容器空泡份额实验；电加热棒表面传热系数实验；堆芯失水再淹没过程演示实验。本模型结构简单，成本低，易于实施，既安全可靠，又能让学生亲自操作，从而增强学生对核反应堆的感性与理性认识，达到教学、科研目的。

附图说明

图1是本发明所述的可实验运行的压水堆及其蒸汽发生器动态仿真模型的结构图；

图2是本发明所述的管路布置系统图；

图3是U形管排列图。

图中标号：

1-蒸汽发生器；2-稳压器；3-压力容器；4-蒸汽发生器进水口；5-蒸汽发生器出水口；6-第八热电偶；7-一回路进水口；8-手动调节角阀；9-泄漏阀；10-二回路压力计；11-第六热电偶；12-第七热电偶；13-一回路压力计；14-安全阀；15-墨水注射器；16-第五热电偶；17-第四热电偶；18-第三热电偶；19-第二热电偶；20-第一热电偶；21-第一液柱压力计；22-第二液柱压力计；23-第三液柱压力计；24-第四液柱压力计；25-喷射泵；26-循环水箱出口；27-蒸汽发生器顶部；28-循环水箱入口；29-二回路进水口。

具体实施方式

本发明提供了一种可实验运行的压水堆及其蒸汽发生器动态仿真模型，下面结合附图以及具体实验步骤和原理对本发明做进一步说明。

如图1所示，根据压水堆原理，本实验仪器由蒸汽发生器、稳压器、压力容器三个主要设备，以及管道、阀门、测量系统和加热元件构成。