[发明专利]零功率反应堆实验模拟装置及其进行临界实验的模拟方法

说明书

本发明的实施例提出一种零功率反应堆实验模拟装置，包括：模拟反应堆和控制台，模拟反应堆用于模拟零功率反应堆进行临界实验，控制台用于控制模拟反应堆进行模拟实验；其中，模拟反应堆包括堆芯容器、堆芯以及回路系统；堆芯设置在堆芯容器中，堆芯包括燃料组件和控制棒组件，燃料组件用于模拟堆芯活性区，控制棒组件用于模拟保护反应堆运行、调节反应堆功率；回路系统与堆芯容器连接，用于为堆芯提供慢化剂和反射层。根据本发明实施例的零功率反应堆实验模拟装置，采用模拟燃料棒代替真实的核燃料棒，利用模拟信号代替堆芯探测器测量信号及其转换信号，便于为操纵人员提供更贴近实际情况、直观的操作实践平台，有助于优化培训或教学效果。

技术领域

本发明涉及临界实验装置模拟技术领域，具体涉及一种零功率反应堆实验模拟装置及其进行临界实验的模拟方法。

背景技术

在零功率反应堆(或称零功率装置)上开展临界实验，模拟反应堆的物理性能，有助于科研人员获取临界数据，同时的，也是进行核电站操纵员培训、大学实验教学的途径。

对于核电站操纵员培训、大学实验教学，通常可采用两种方法：第一种是在零功率装置上开展临界实验，使操纵人员能够切实体验堆芯装料、控制棒驱动等操作流程；第二种是利用仿真模拟方法，通过操作计算机软件模拟临界实验过程。

上述方法均存在不足：第一种方法，采用真实的零功率装置，装置建造成本高、周期长，且高频次运行零功率装置进行临界实验对其使用性能、寿命不利；第二种方法，采用软件模拟，脱了实体操作，难以获得真实体验从而影响培训或教学效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种零功率反应堆实验模拟装置及其进行临界实验的模拟方法，从而提供直观、经济的用于培训或教学的实验模拟装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种零功率反应堆实验模拟装置，包括：模拟反应堆和控制台，所述模拟反应堆用于模拟所述零功率反应堆进行临界实验，所述控制台用于控制所述模拟反应堆进行模拟实验；其中，所述模拟反应堆包括堆芯容器、堆芯以及回路系统；所述堆芯设置在所述堆芯容器中，所述堆芯包括燃料组件和控制棒组件，所述燃料组件用于模拟堆芯活性区，所述控制棒组件用于模拟保护反应堆运行、调节反应堆功率；所述回路系统与所述堆芯容器连接，用于为所述堆芯提供慢化剂和反射层。

可选地，所述燃料组件包括模拟燃料棒和栅格板，所述栅格板用于将多个所述模拟燃料棒定位。

可选地，所述控制棒组件包括安全棒和调节棒，所述安全棒用于实现保护反应堆运行，所述调节棒用于补偿反应性波动。

可选地，所述模拟反应堆还包括控制棒驱动机构，其设置在所述堆芯容器上方，用于驱动所述控制棒组件插入或提出所述堆芯。

可选地，所述控制棒驱动机构包括电机、滑座和丝杠，所述电机带动所述丝杠转动，从而所述丝杠驱动所述滑座上下移动，所述滑座带动所述控制棒组件插入或提出所述堆芯。

可选地，所述回路系统包括容器、管道、泵以及阀，所述容器通过所述管道与所述堆芯容器形成回路，所述容器用于存储所述慢化剂；所述泵用于控制所述慢化剂进入所述堆芯容器，所述阀用于控制所述慢化剂从所述堆芯容器排出。

可选地，当所述模拟反应堆启动临界实验时，所述堆芯设置中子源，其用于为所述模拟反应堆的启动提供外源中子。

可选地，所述堆芯底部设置感应器，用于感应所述模拟燃料棒插入所述堆芯。

可选地，所述控制台包括：操作模块、信号产生模块以及显示模块；所述操作模块用于控制所述模拟反应堆进行反应堆启动、反应堆功率调节以及反应堆停堆运行；所述信号产生模块用于根据所述模拟反应堆的运行状态产生信号；所述显示模块用于显示所述模拟反应堆的运行状态以及所述信号。