[发明专利]一种核电站蒸汽发生器杂质浓集与返回的模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电站模拟实验装置，尤其涉及一种核电站蒸汽发生器杂质浓集与返回的模拟试验装置。

背景技术

蒸汽发生器是压水堆核电站的关键设备之一，蒸汽发生器传热管是一回路压力边界的最为薄弱环节，蒸汽发生器传热管容易受设计、制造和运行等诸多因素的影响出现缺陷而品质下降，引起壁厚仅1mm左右的传热管变形、失效或者破裂，导致一回路放射性介质扩散到二回路冷却系统，造成反应堆一回路失水而被迫降低功率甚至停堆，最终导致放射性物质释放到环境中的严重事故；可见蒸汽发生器传热管的可靠性直接影响到反应堆运行的可靠性、安全性和经济性。

美国西屋公司(Westinghouse)对近几年核电站蒸汽发生器传热管破损的统计数据表明，70％以上的核电站蒸汽发生器传热管腐蚀损坏都是由于蒸汽发生器传热管与管板间缝隙区的杂质浓集引起的。美国电力研究所(EPRI)和压水堆电站合作成立了蒸汽发生器工作组(SGOG)，根据核电站蒸汽发生器运行过程中出现的缝隙腐蚀问题，开展有效的研究，掌握了缝隙杂质浓集的规律，开发了缝隙杂质返回技术，利用换料维修期间降功率运行的过程中实施缝隙杂质返回技术。

在实验室研究中，模拟一回路与二回路能量交换过程是关键，美国电力研究所(EPRI)及欧洲核能研究发达国家采用传热管内通入温度压力更高的水介质来模拟一回路与二回路的传热，因此能量耗费巨大，效率十分低下。本发明中采用电加热棒来直接模拟一回路热源，能量效率高，加热速率快。二回路补水通过预热器加热到设定温度后进入高压釜(模拟蒸汽发生器二次侧)，采用内加热的方式直接对预热器内的水加热，加热速度快，温度控制精确，在我们需要的温度范围内准确连续可调。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站蒸汽发生器杂质浓集与返回的模拟试验装置用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供本发明一种核电站蒸汽发生器杂质浓集与返回的模拟试验装置，其包括一稳压保护单元，其还包括一高压预热单元和一循环处理单元；其中，

所述高压预热单元包括一套管换热器，所述套管换热器利用所述高压预热单元产生的高温高压液体将冷却液体进行预热处理，再将所述预热处理后的液体进行高压处理；

所述循环处理单元包括一冷却过滤装置、一液态水泵入装置和一稳压缓冲装置；所述冷却过滤装置用以将高温的水蒸气降温变为液态水并且过滤回路中的各种颗粒杂质；所述液态水泵入装置用以将常温低压液态水变为常温高压液态水，然后泵入所述套管换热器中；所述稳压缓冲装置用以对回路中液态水的体积进行调整；

所述稳压保护单元包括一气瓶,所述气瓶分别通过一截止阀与所述高压预热单元和循环处理单元相连接。

较佳的，所述高压预热单元还包括一高压釜和一预热器，所述高压釜通过一截止阀与所述套管换热器相连接，所述套管换热器与所述预热器前端相连接，所述预热器后端通过一截止阀与所述高压釜相连接；

所述高压釜内的高温高压液体流经所述套管换热器的外管，将套管换热器内管内的水加热后送入预热器，预热器再将预热后的水送入高压釜内循环处理；所述套管换热器外管与所述冷却过滤装置相连接。

较佳的，所述冷却过滤装置包括一冷却器和一过滤器；

所述冷却器用以将高温的水蒸气降温变为液态水，所述过滤器用以直接过滤掉回路中的各种颗粒杂质；所述冷却器与所述过滤器之间有一个安全装置，所述安全装置用以调整控制整个回路系统的压力。

较佳的，所述循环处理单元还包括一收集箱，用于对回路中液体取样；所述收集箱的入水口端与所述稳压缓冲装置的出水口端相连接。

较佳的，所述液态水泵入装置与收集箱的出水口端相连接，用以将常温低压水经过变为常温高压水，然后泵入所述套管换热器内管中。

较佳的，所述气瓶包括氮气瓶和氦气瓶，所述氮气瓶用以回路除氧，所述氦气瓶用以为所述高压釜中的实验段充氦气。

较佳的，所述试验装置杂质浓集的工作条件为：所述液态水泵入装置为精密柱塞泵，其冲程为20％，流量为12L/h，热负荷为2.68×105KJ/m²·h，预热器和高压釜的温度分别为240℃和280℃，吗啉调节pH为9.6，本体溶液氯离子浓度为1mg/L。

较佳的，在所述杂质的浓集工艺中，杂质浓集因子的计算公式为：

F＝40(c1-c2)/0.364，