[发明专利]安全壳地坑滤网综合性能实验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及核装置的试验装置领域，具体地，涉及一种安全壳地坑滤网综合性能实验系统及方法。

背景技术

上世纪九十年代国外核电站发生的失水事故引发了核电安全当局对现有地坑滤网设计合理性的质疑和对反应堆大破口失水事故下长期再循环阶段相关研究的重视，并开展了系列研究。

核电站的运行事件和随后的研究结果表明，原来针对地坑滤网性能评价方法中，有以下几个方面的认识不足：

1)原来认为小尺寸的碎渣能通过滤网，不会造成滤网堵塞，但实际上由于一些纤维性物质的存在，在地坑滤网表面会形成一个更细的纤维床，该纤维床将对这些小尺寸的碎渣产生很强的过滤作用，并造成其在滤网上的堆积，对地坑滤网性能产生严重的影响；

2)穿过地坑滤网的细小碎渣随反应堆应急冷却系统进入堆芯，可能在燃料组件入口或定位格架处沉积，导致堆芯冷却剂流动受阻，影响堆芯余热安全导出，对核电站安全有严重影响；

3)高能管道断裂产生的碎渣数量比原来预计的会更多，碎渣会更细小(这样更易于迁移)，并且与相同数量的单一种类碎渣相比，不同种类碎渣(如纤维状物质和颗粒状物质)的组合能导致更大的压头损失，进而影响安注、安喷泵的有效汽蚀余量；

4)化学反应也可能产生碎渣，而且这种碎渣都很小，有时还可能产生纤维状物质，化学反应所产生的沉淀会在地坑滤网或燃料组件的纤维床上形成二次沉积，导致地坑滤网或燃料组件的阻力特性进一步恶化。

现有国际上针对地坑滤网性能验证的实验装置存在功能单一，参数低等缺点，不能有效的模拟长期冷却再循环阶段系统流程及实验工质化学环境变化，因此验证分析中采用了较多的保守性假设和分析，不能真实反应地坑再循环阶段实验工质中碎渣的行为，导致实验结果过于保守，给核电站的地坑滤网设计和改造带来了较大的挑战。

现有技术中对安全壳地坑滤网性能研究中的影响分析采用的是分步研究的方法，该方法的主要技术特点在于(1)采用分项实验来分别验证安全壳地坑滤网及燃料组件水力特性，(2)采用化学替代物分析化学效应的影响。该方法在实验及分析上需采用较多的保守性假设，这些保守性假设造成的严苛实验分析结果给核电站地坑滤网的验证和改造带来极大的挑战。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种综合性强的核电站安全壳地坑滤网综合性能实验系统，能够在实验工质的化学环境及温度变化条件下模拟地坑长期冷却再循环工况下的运行环境，获得安全壳地坑滤网的水力特性、碎渣堵塞特性等行为。本发明还提供了对应的安全壳地坑滤网综合性能实验方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

安全壳地坑滤网综合性能实验系统，包括：安全壳地坑模拟水箱，具有工质出口、工质回流入口、加料口；滤网模块，安装在安全壳地坑模拟水箱内，用于对流出工质出口的实验工质进行过滤；加料水箱，通过管线连接到安全壳地坑模拟水箱的加料口；循环泵，通过管线连接到安全壳地坑模拟水箱的工质出口；实验支路，所述实验支路包括燃料组件模拟体，燃料组件模拟体的一端设置有供工质通过的流体入口，另一端设置有供工质通过的流体出口，在燃料组件模拟体内部，流体入口与流体出口连通，燃料组件模拟体的流体入口通过管线连接到所述循环泵、流体出口通过管线连接到所述工质回流入口；安全壳地坑模拟水箱、循环泵、实验支路和它们之间的管线构成安全壳地坑滤网综合性能实验系统的主回路。所述的它们之间的管线包括3条管线，按照工质的流向分别为：安全壳地坑模拟水箱与循环泵之间的管线、循环泵与实验支路之间的管线、实验支路与安全壳地坑模拟水箱之间的管线。安全壳地坑模拟水箱与循环泵之间的管线和循环泵用于模拟核电站安全壳地坑的取水管路。实验支路用于模拟核电站安注系统。

本技术方案中，安全壳地坑滤网综合性能实验系统可以通过调节与控制安全壳地坑模拟水箱中实验工质的化学环境及添加实验用碎渣，实现在不同参数下运行；可开展不同碎渣量组合及化学环境条件下地坑滤网性能综合实验，以及燃料组件堵塞水力特性实验；能够在不同的化学环境、碎渣量情况下模拟地坑长期冷却再循环工况下的运行环境，从而获得安全壳地坑滤网及堆芯燃料组件的水力特性、碎渣堵塞特性等行为，综合性强。

作为本发明的进一步改进，所述安全壳地坑模拟水箱内还设置有电加热元件和冷却器。本技术方案中，安全壳地坑滤网综合性能实验系统可以进一步调节与控制安全壳地坑模拟水箱中实验工质的温度环境；能够更加真实地模拟在不同的化学环境、温度环境、碎渣量下的地坑长期冷却再循环工况下的运行环境，综合性强。