[发明专利]一种模拟自然循环反应堆二回路系统的实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟自然循环反应堆二回路系统的实验装置，包括蒸汽发生器模拟体、冷凝器模拟体和给水箱模拟体；所述蒸汽发生器模拟体的蒸汽输出端连接有若干蒸汽分支管线，蒸汽分支管线汇合至蒸汽主管线，蒸汽主管线连接至冷凝器模拟体，冷凝器模拟体通过冷凝回路连接至给水箱模拟体，给水箱模拟体连接有凝水主管线，凝水主管线与若干凝水分支管线连通，凝水分支管线连接至蒸汽发生器模拟体，所述凝水主管线上设置主循环泵。本发明能够实现对反应堆自然循环工况下二回路系统的模拟，用于自然循环反应堆二回路运行特性及参数控制技术研究，以验证设计的合理性和可行性，为先进压水堆反应堆的设计提供必要的数据和技术支撑。

技术领域

本发明涉及反应堆热工水力模拟实验装置，具体涉及一种模拟自然循环反应堆二回路系统的实验装置。

背景技术

近年来，为了满足反应堆的高安全性要求，除了设法提升反应堆的固有安全性，自然循环已逐渐成为新型核反应堆发展的一个重要研究内容，自然循环是指在闭合的回路内依靠上升段和下降段内流体高度差、密度差等自然界物质固有特性驱动流体流动形成的流体循环，不需要外加动力就能将反应堆的热量导出，因此堆芯自然循环可以提高压水反应堆的固有安全性。

二回路系统是压水堆反应堆的重要组成部分，其主要功能是将反应堆一回路系统产生并传递过来的热量转化为汽轮机转动的机械能，并带动发电机组的转动，最终产生电能。反应堆的冷却剂在蒸汽发生器内加热二回路的给水，使之成为饱和蒸汽送汽轮机做功。反应堆运行过程中，蒸汽发生器二次侧水介质变化由入口的过冷水，经由过冷沸腾、饱和沸腾等多种换热方式后转变为过热蒸汽。

自然循环反应堆的二回路系统需要在反应堆正常运行工况下满足机组运行要求，还需要在事故工况下能够顺利带出堆芯余热。但一方面由于反应堆自然循环工况下堆芯一回路流量较低，另一方面蒸汽发生器二次侧一般为并联通道，流动工况复杂，不适当的二回路参数变化易导致蒸汽发生器本身和自然循环反应堆一回路系统流动不稳定性现象的出现。因此，自然循环反应堆二回路系统的设计及运行、控制技术是反应堆研究的关键技术之一。

目前国内外还没有模拟自然循环反应堆二回路系统实验装置的报道，在转入详细工程设计之前，需要针对反应堆建造二回路系统试验模拟装置，开展反应堆自然循环运行特性实验研究，获得自然循环反应堆二回路系统自然循环稳态、瞬态工况运行特性及参数控制技术，使压水堆反应堆系统设计能够应用于工程实施。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了解决上述问题的一种模拟自然循环反应堆二回路系统的实验装置，能够实现对反应堆自然循环工况下二回路系统的模拟，用于自然循环反应堆二回路运行特性及参数控制技术研究，以验证设计的合理性和可行性，为先进压水堆反应堆的设计提供必要的数据和技术支撑。

本发明通过下述技术方案实现：

一种模拟自然循环反应堆二回路系统的实验装置，包括蒸汽发生器模拟体、冷凝器模拟体和给水箱模拟体；所述蒸汽发生器模拟体的蒸汽输出端连接有若干蒸汽分支管线，蒸汽分支管线汇合至蒸汽主管线，蒸汽主管线连接至冷凝器模拟体，冷凝器模拟体通过冷凝回路连接至给水箱模拟体，给水箱模拟体连接有凝水主管线，凝水主管线与若干凝水分支管线连通，凝水分支管线连接至蒸汽发生器模拟体，所述凝水主管线上设置主循环泵。

对于二回路系统原则上不模拟原型系统，即没有汽轮机和发电设备系统，只保证二回路运行参数(如二次侧蒸汽温度、给水温度、给水压力和蒸汽压力等)与原型工况一致。本发明提供的实验装置的工作原理为：在正常工况运行时，蒸汽发生器模拟体产生的蒸汽由多条并联的主蒸汽支管汇集到蒸汽主管线，流经蒸汽主管线后进入冷凝器模拟体，蒸汽主管线上可通过设置流量调节阀等控制蒸汽流经阻力；在冷凝器模拟体内，蒸汽被冷凝成冷凝水，冷凝水经冷凝回路流入给水箱模拟体，给水箱模拟体的水经主循环泵增压后进入蒸汽发生器二次侧凝水主管线，最后由多条凝水分支管线进入蒸汽发生器模拟体二次侧给水管，从而形成完整的二回路循环。