本發(fā)明涉及核電安全測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

安全殼作為核電廠包容核裂變產(chǎn)物的最后一道屏障，在發(fā)生大破口失水事故(loca，lostofcoolantaccident)后期，應(yīng)確保具有規(guī)定的密封性，因此事故后核電廠的設(shè)計應(yīng)具備保持堆芯完整性和移除燃料元件衰變熱的能力。對于cpr1000機組而言，loca事故后，應(yīng)確保主要的專設(shè)安全系統(tǒng)，即安全注入系統(tǒng)(ris)和安全殼噴淋系統(tǒng)(eas)功能可實現(xiàn)性，使得堆芯處于長期冷卻的安全狀態(tài)。然而，事故過程中高能冷卻劑從破口噴射，在其影響區(qū)域內(nèi)，不可避免地造成管道及設(shè)備的保溫、涂漆等掉落，這些碎片會在水流夾帶作用下，遷移至地坑。地坑過濾器作為再循環(huán)階段保護(hù)專設(shè)安全系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，不能完全攔截所有的碎片，細(xì)小的纖維和顆粒仍會擺脫濾床的束縛而進(jìn)入堆芯。

近年來，根據(jù)國際經(jīng)驗反饋，在事故后復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中，物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)，會形成化學(xué)產(chǎn)物，產(chǎn)生新的碎片源項。這些穿透地坑過濾器的化學(xué)產(chǎn)物和細(xì)小纖維、顆粒進(jìn)入堆芯后，會在燃料組件防屑板及格架處沉積，存在堵塞堆芯、引發(fā)超設(shè)計基準(zhǔn)事故的風(fēng)險。這一系列現(xiàn)象稱之為“堆內(nèi)下游效應(yīng)”。

因此，有必要研究壓水堆cpr1000機組在極端失水事故后，遷移至壓水堆堆芯的各類碎片對cpr1000機組中燃料組件的堵塞行為，并對上述堵塞行為作出風(fēng)險評價。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)，能夠采用試驗?zāi)M各類碎片對cpr1000機組中燃料組件的堵塞行為，并對上述堵塞行為作出風(fēng)險評價。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)，所述試驗系統(tǒng)包括水池、用于模擬eas系統(tǒng)噴淋的第一主管道、用于模擬ris系統(tǒng)注入的第二主管道以及燃料組件模擬件；其中，

所述水池依次通過所述第一主管道和所述第二主管道與所述燃料組件模擬件形成連通的主回路，且所述水池中安裝有可拆卸的地坑過濾器，使得預(yù)留于所述水池中包括一定試驗碎片的水經(jīng)所述地坑過濾器過濾后并可通過至少一設(shè)置于所述第一主管道在靠近所述水池一側(cè)上的循環(huán)泵驅(qū)動在所述主回路上循環(huán)流動；其中，所述試驗碎片包括纖維碎片、顆粒碎片和化學(xué)產(chǎn)物；所述地坑過濾器位于所述水池與所述第一主管道之間的連接處；

所述第一主管道上還設(shè)有管道式加熱器、盤管式冷卻器、溫度計和第一電磁流量計，且所述第一主管道在靠近所述第二主管道一側(cè)上還設(shè)有與所述水池形成旁路導(dǎo)通的第一分管道；其中，所述第一分管道上還設(shè)有第一電動調(diào)節(jié)閥；所述第一電磁流量計與每一循環(huán)泵均實現(xiàn)信號互聯(lián)；

所述第二主管道上設(shè)有第二電磁流量計、第三電磁流量計以及設(shè)置于所述第二電磁流量計和所述第三電磁流量計之間與所述水池形成旁路導(dǎo)通的第二分管道；其中，所述第二分管道上還設(shè)有第二電動調(diào)節(jié)閥；所述第二電磁流量計與所述第一電動調(diào)節(jié)閥以及所述第三電磁流量計與所述第二電動調(diào)節(jié)閥各自對應(yīng)實現(xiàn)信號關(guān)聯(lián)；

所述燃料組件模擬件與外部數(shù)據(jù)采集裝置相連。

其中，所述地坑過濾器由兩個六棱柱形濾筒組成。

其中，所述燃料組件模擬件包括由透明材料制作而成的試驗柱以及安裝在所述試驗柱內(nèi)且1/2長度的afa-3g燃料組件。

其中，所述試驗系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述水池中的電動攪拌器、差壓計、濁度儀和ph計。

其中，所述試驗系統(tǒng)還包括與所述水池相連且用于配置所述試驗碎片中化學(xué)產(chǎn)物的配置槽。

其中，所述試驗系統(tǒng)還包括與所述水池相連且用于生產(chǎn)滿足rcc-m要求的a級純水的純水機。

其中，所述試驗系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述配置槽與所述純水機之間連通管道上的攪渾泵。

其中，所述第一主管道和所述第二主管道上均設(shè)有用于攔截所述試驗碎片中纖維碎片的袋式過濾器。

其中，所述循環(huán)泵有兩個，且兩個所述循環(huán)泵并接在所述第一主管道上。

其中，所述試驗碎片的添加順序依次為顆粒碎片、化學(xué)產(chǎn)物和纖維碎片。

其中，所述試驗碎片中纖維碎片為圓柱體的玻璃纖維；所述試驗碎片中顆粒碎片為10μm的碳化硅；所述試驗碎片中化學(xué)產(chǎn)物為alooh。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明通過在水池中投入一定量的試驗碎片，并控制不同電動調(diào)節(jié)閥的開關(guān)，實現(xiàn)調(diào)整水流流過第二主管道上電磁流量計的大小來模擬cpr1000機組中ris系統(tǒng)和eas系統(tǒng)投運工況時壓水堆堆芯的各類碎片對燃料組件模擬件的堵塞行為，并可以對上述堵塞行為作出風(fēng)險評價。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。

圖1為本發(fā)明實施例提供的研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)中1/2燃料組件的應(yīng)用場景圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，為本發(fā)明實施例中，提供的一種研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)，該試驗系統(tǒng)包括水池1、用于模擬eas系統(tǒng)噴淋的第一主管道2、用于模擬ris系統(tǒng)注入的第二主管道3以及燃料組件模擬件4；其中，

水池1依次通過第一主管道2和第二主管道3與燃料組件模擬件4形成連通的主回路，且水池1中安裝有可拆卸且位于水池1與第一主管道2之間連接處的地坑過濾器5，使得預(yù)留于水池1中包括一定試驗碎片的水經(jīng)地坑過濾器5過濾后并可通過至少一設(shè)置于第一主管道2在靠近水池2一側(cè)上的循環(huán)泵6驅(qū)動在主回路上循環(huán)流動；其中，試驗碎片包括纖維碎片、顆粒碎片和化學(xué)產(chǎn)物，該試驗碎片可以已經(jīng)配置完成后直接混入水池2中，或者現(xiàn)場配置通過不同的投料平臺或輸出管道進(jìn)入水池2中；在一個實施例中，纖維碎片為圓柱體的玻璃纖維、顆粒碎片為10μm的碳化硅、化學(xué)產(chǎn)物為alooh，且添加順序依次為顆粒碎片、化學(xué)產(chǎn)物和纖維碎片；地坑過濾器5由兩個六棱柱形濾筒組成；

第一主管道2上還設(shè)有管道式加熱器21、盤管式冷卻器22、溫度計23和第一電磁流量計24，且第一主管道2在靠近第二主管道3一側(cè)上還設(shè)有與水池2形成旁路導(dǎo)通的第一分管道25；其中，第一分管道25上還設(shè)有第一電動調(diào)節(jié)閥26；第一電磁流量計24與每一循環(huán)泵6實現(xiàn)信號互聯(lián)；

第二主管道3上設(shè)有第二電磁流量計31、第三電磁流量計32以及設(shè)置于第二電磁流量計31和第三電磁流量計32之間與水池2形成旁路導(dǎo)通的第二分管道33；其中，第二分管道33上還設(shè)有第二電動調(diào)節(jié)閥34；第二電磁流量計31與第一電動調(diào)節(jié)閥26以及第三電磁流量計32與第二電動調(diào)節(jié)閥34各自對應(yīng)實現(xiàn)信號關(guān)聯(lián)；

燃料組件模擬件4與外部數(shù)據(jù)采集裝置相連；其中，燃料組件模擬件4包括由透明材料(如pvc聚氯乙烯、ps聚苯乙烯等)制作而成的試驗柱以及安裝在試驗柱內(nèi)且1/2長度的afa-3g燃料組件，使得可以觀察和研究試驗碎片在燃料組件模擬件4防屑板及定位格架處成床后帶來的影響(如圖2所示)，并通過由一臺可編程控制器(plc)和兩臺工業(yè)控制機機組成的外部數(shù)據(jù)采集裝置，實現(xiàn)由plc完成現(xiàn)場過程測量與控制，上位機pc負(fù)責(zé)監(jiān)測plc的運行并采集試驗信號。

應(yīng)當(dāng)說明的是，試驗柱包括下腔室、堆芯支撐板、燃料組件圍板及上腔室；其中，下腔室具有攪渾分配流體作用，使得流體能夠均勻混合并全部進(jìn)入燃料組件。堆芯支撐板尺寸和形狀，完全按照cpr1000機組堆芯支撐板實際情況進(jìn)行模擬，分為4個流水孔和2個定位銷。燃料組件圍板與試驗燃料組件之間的間隙為堆芯內(nèi)燃料組件之間名義間隙的1/2，同時圍板外殼為數(shù)據(jù)測量及采集系統(tǒng)提供測量通道。上腔室保持與試驗回路有效銜接。

在本發(fā)明實施例中，整個試驗系統(tǒng)的流量控制分為主回路和旁路回路兩個部分；其中，主回路通過采用變頻電機驅(qū)動的循環(huán)泵6，該循環(huán)泵6上的變頻電機受第一電磁流量計24測量值控制，通過引入負(fù)反饋連鎖，實現(xiàn)對再循環(huán)系統(tǒng)流量的控制；旁路回路通過第一電動調(diào)節(jié)閥26與第二電磁流量計31測量值關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對主回路流量的合理分配，確保試驗流量的穩(wěn)定性。當(dāng)然，第二電動調(diào)節(jié)閥34與第三電磁流量計32測量值關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)破口流量的控制。由此可見，可以通過控制第二主管道3的流量大小以及第一主管道2的旁路回路來模擬cpr1000機組在極端失水事故后，ris系統(tǒng)注入及eas系統(tǒng)噴淋不同投運工況下，各類碎片對燃料組件模擬件4的堵塞行為并作出風(fēng)險評價。

為了進(jìn)一步降低試驗碎片的顆粒度大小，因此該試驗系統(tǒng)還包括設(shè)置于水池1中的電動攪拌器、差壓計、濁度儀和ph計，該電動攪拌器配備變頻電機，使其轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)可調(diào)，防止試驗碎片在水池1的死角沉積。當(dāng)然，在一個實施例中，電動攪拌器有兩臺，均設(shè)置于水池2的上方。

為了實現(xiàn)試驗碎片中化學(xué)產(chǎn)物現(xiàn)場配置，因此該試驗系統(tǒng)還包括與水池1相連且用于配置試驗碎片中化學(xué)產(chǎn)物的配置槽7。

為了確保試驗的客觀性和準(zhǔn)確性，因此該試驗系統(tǒng)還包括與水池1相連且用于生產(chǎn)滿足rcc-m要求的a級純水的純水機8。

為了能夠開展強堿性化學(xué)溶液的配制，可模擬cpr1000機組極端失水事故后，安全殼內(nèi)的化學(xué)環(huán)境，因此該試驗系統(tǒng)還包括設(shè)置于配置槽7與純水機8之間連通管道上的攪渾泵9。

為了攔截主回路中纖維碎片，研究纖維碎片的旁路行為，為堆外下游效應(yīng)及其他科研課題提供客觀數(shù)據(jù)支撐，因此第一主管道2和第二主管道3上均設(shè)有用于攔截試驗碎片中纖維碎片的袋式過濾器10。

為了實現(xiàn)循環(huán)泵6主備切換使用功能，因此循環(huán)泵6有兩個，且兩個循環(huán)泵6并接在所述第一主管道2上。

綜上可知，從本發(fā)明實施中的研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)中，得出該試驗系統(tǒng)具有以下幾個子系統(tǒng)功能：

(a)再循環(huán)子系統(tǒng)，循環(huán)泵6驅(qū)動水池1中的水通過由水池1、第一主管道2、第二主管道3和燃料組件模擬件4形成連通的主回路上流動，實現(xiàn)來回循環(huán)；

(b)水池攪拌子系統(tǒng)，為再循環(huán)子系統(tǒng)提供水源，是纖維、顆粒、化學(xué)產(chǎn)物等碎片添加和觀察平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對碎片的不斷攪渾，防止碎片沉積，主要由水池1、電動攪拌器、差壓計、濁度儀和ph計等組成；

(c)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，實現(xiàn)對燃料組件模擬件4防屑板、各格架間壓損數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和記錄，主要由燃料組件模擬件4和外部數(shù)據(jù)采集裝置形成；

(d)流量控制子系統(tǒng)，保障試驗流量處于給定值附近，確保試驗在恒定流量下展開，主要由各電動調(diào)節(jié)閥、各電磁流量計等組成；

(e)化學(xué)液體制備子系統(tǒng)，實現(xiàn)對強堿性化學(xué)藥品的制備，以滿足試驗化學(xué)環(huán)境的需要，主要由配置槽7、攪渾泵9等組成；

(f)去離子水制備子系統(tǒng)，采用市場成熟的純水機8，可提供滿足試驗要求的a級純水；

(g)加熱及冷卻子系統(tǒng)，第一主管道2上采用管道式加熱器21及盤管式冷卻器22組合，并在出口設(shè)置溫度計23，實時監(jiān)測回路溫度，并將該測量參數(shù)與冷卻劑控制閥聯(lián)動，實現(xiàn)對試驗回路的溫度的精確控制。

對本發(fā)明實施例中的研究cpr1000地坑濾網(wǎng)堆內(nèi)下游效應(yīng)的試驗系統(tǒng)的具體模擬工況做進(jìn)一步說明：

-雙列ris系統(tǒng)投運，無eas旁路分流，無試驗樣機：通過拆卸水池1中的地坑過濾器5使得水池1中無試驗樣機，且關(guān)閉第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成無eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量放大，形成雙列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中；

-單列ris系統(tǒng)投運，無eas旁路分流，無試驗樣機：通過拆卸水池1中的地坑過濾器5使得水池1中無試驗樣機，且關(guān)閉第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成無eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量變小，形成單列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中；

-雙列ris系統(tǒng)投運，無eas旁路分流，含試驗樣機：通過裝配地坑過濾器5至水池1中使得水池1中含有試驗樣機，且關(guān)閉第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成無eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量變大，形成雙列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中；

-單列ris系統(tǒng)投運，無eas旁路分流，含試驗樣機：通過裝配地坑過濾器5至水池1中使得水池1中含有試驗樣機，且關(guān)閉第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成無eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量變小，形成單列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中；

-雙列ris系統(tǒng)投運，有單列或雙列eas旁路分流，含試驗樣機：通過裝配地坑過濾器5至水池1中使得水池1中含有試驗樣機，且打開第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量變大，形成雙列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中；

-單列ris系統(tǒng)投運，有單列或雙列eas旁路分流，含試驗樣機：通過裝配地坑過濾器5至水池1中使得水池1中含有試驗樣機，且打開第一分管道25上的第一電動調(diào)節(jié)閥26形成無eas旁路分流，并調(diào)節(jié)第二電動調(diào)節(jié)閥34使得通過第二主管道3上流經(jīng)第三電磁流量計32的流量變小，形成單列ris系統(tǒng)注入燃料組件模擬件4中。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明通過在水池中投入一定量的試驗碎片，并控制不同電動調(diào)節(jié)閥的開關(guān)，實現(xiàn)調(diào)整水流流過第二主管道上電磁流量計的大小來模擬cpr1000機組中ris系統(tǒng)和eas系統(tǒng)投運工況時壓水堆堆芯的各類碎片對燃料組件模擬件的堵塞行為，并可以對上述堵塞行為作出風(fēng)險評價。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。