用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置和具有其的試驗(yàn)臺(tái)架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及大型壓水堆非能動(dòng)安全殼試驗(yàn)研宄領(lǐng)域，尤其涉及一種用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置和一種具有該水分配裝置的試驗(yàn)臺(tái)架。
【背景技術(shù)】
[0002]CAP1400非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)(PCS)綜合性能試驗(yàn)中，殼外冷卻水的覆蓋率和流量控制是重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。試驗(yàn)證明，在噴放條件和其他邊界條件不變的情況下，冷卻水覆蓋率和流量對(duì)殼內(nèi)壓力曲線和溫度趨勢(shì)的影響非常顯著且極其迅速。冷卻水覆蓋率和流量本身也是PCS熱態(tài)試驗(yàn)重要的邊界條件和控制目標(biāo)。
[0003]美國(guó)西屋電氣公司(Westinghouse Electric Corporat1n)曾在其非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)大比例試驗(yàn)(LST)臺(tái)架中應(yīng)用過(guò)類似技術(shù)(LST試驗(yàn)的原型堆為AP600)，其LST試驗(yàn)安全殼外冷卻水裝置由90°對(duì)稱布置的四組弧形管道和J型管組成。每組管組由一條支管進(jìn)行供水(共有四條支管)，總水源由安全殼頂部的水箱提供。該水分配裝置摒棄了原型堆的分水斗和圍堰的設(shè)計(jì)形式，采用了全新的、適用于試驗(yàn)臺(tái)架的管路式非能動(dòng)水分配裝置。試驗(yàn)證明，該裝置滿足冷卻水殼外覆蓋的基本現(xiàn)象要求，且避免了采用原型堆縮比例水分配裝置可能對(duì)環(huán)腔氣流產(chǎn)生擾動(dòng)的問(wèn)題，在流量的控制上也更為靈活。
[0004]但是，據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證和文獻(xiàn)記載，此形式的水分配裝置主要存在以下問(wèn)題:
[0005](I)安全殼上封頭靠近中心的部位覆蓋率較低，且冷卻水橫向流動(dòng)明顯；
[0006](2)冷卻水流量中等或偏小的情況下，在起拱線和殼壁部位易形成條帶狀覆蓋，進(jìn)而形成“固有干區(qū)”，導(dǎo)致殼壁局部溫度過(guò)高。且覆蓋率受外壁面結(jié)構(gòu)缺陷影響明顯；
[0007](3)裝置本身不具備流量和覆蓋率“解耦控制”的能力，即，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同流量下相同覆蓋率的控制目標(biāo)(水膜厚度變薄)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題的至少一個(gè)方面，例如，提高試驗(yàn)殼外壁冷態(tài)覆蓋率，提出本實(shí)用新型。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例，提出了一種用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置，包括:供水管；與供水管連通的外圈分配管路，用于為試驗(yàn)殼的除頂部之外的區(qū)域提供冷卻水；多個(gè)外圈J型管，沿外圈分配管路的圓周方向均勻分布；設(shè)置在外圈分配管路下方的二次分配環(huán)路，外圈J型管將外圈分配管路中的水引到二次分配環(huán)路中，二次分配環(huán)路水平布置且內(nèi)側(cè)具有沿圓周方向均勻間隔開(kāi)布置的相同的多個(gè)泄流槽，二次分配環(huán)路中的冷卻水自所述多個(gè)泄流槽溢出。
[0010]可選地，所述泄流槽為V型槽、矩形槽、梯形槽、半圓形槽、橢圓形槽、三角形孔、矩形孔、梯形孔、圓孔、半圓孔、橢圓孔中的一種。
[0011]可選地，上述水分配裝置中，所述泄流槽為V型槽；所述V型槽的槽壁之間的夾角為15度，深度為40mm。進(jìn)一步地，相鄰V型槽的底部之間的距離為35mm。
[0012]可選地，所述外圈分配管路由η個(gè)獨(dú)立外圈支路組成，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路的圓弧長(zhǎng)度相同且連接有相同數(shù)量的外圈J型管，其中η為不小于4的自然數(shù)；所述供水管包括多個(gè)供水支管，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路由對(duì)應(yīng)的一個(gè)供水支管供水，每一個(gè)供水支管上設(shè)置有流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥；所述二次分配環(huán)路設(shè)置有η個(gè)活動(dòng)隔板，在η個(gè)活動(dòng)隔板均插入配合到二次分配環(huán)路內(nèi)時(shí)，所述二次分配環(huán)路被隔離為η個(gè)獨(dú)立的二次分配支路，每一個(gè)二次分配支路與一個(gè)獨(dú)立外圈支路對(duì)應(yīng)，每一個(gè)二次分配支路的圓弧長(zhǎng)度相同。
[0013]進(jìn)一步可選地，每一個(gè)供水支管經(jīng)由在圓周方向上間隔開(kāi)的多個(gè)供水點(diǎn)向?qū)?yīng)的一個(gè)獨(dú)立外圈支路供水。所述多個(gè)供水點(diǎn)可將該獨(dú)立外圈支路等分。進(jìn)一步地，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路由靠近獨(dú)立外圈支路的兩個(gè)端部的兩個(gè)供水點(diǎn)供水。
[0014]可選地，η為6。進(jìn)一步地，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路與10個(gè)外圈J型管連通。
[0015]可選地，所述二次分配環(huán)路還設(shè)置有供活動(dòng)隔板插入的配合插槽。
[0016]可選地，上述水分配裝置中，水分配裝置還包括水分配裝置還包括2η個(gè)內(nèi)圈J型管，用于為試驗(yàn)殼的頂部區(qū)域提供冷卻水，每一個(gè)內(nèi)圈J型管的一端與所述多個(gè)供水支管中一個(gè)對(duì)應(yīng)的供水支管連通，且所有內(nèi)圈J型管的另一端朝向試驗(yàn)殼的頂部區(qū)域出水，所有內(nèi)圈J型管的另一端處于一個(gè)圓上且在圓周方向上彼此間隔開(kāi)；由一個(gè)供水支管提供給兩個(gè)內(nèi)圈J型管的冷卻水所冷卻的試驗(yàn)殼的頂部區(qū)域的部分與由該同一個(gè)供水支管提供給一個(gè)獨(dú)立外圈支路的冷卻水所冷卻的試驗(yàn)殼的除頂部之外的區(qū)域的部分相對(duì)應(yīng)。
[0017]本實(shí)用新型的實(shí)施例還涉及一種適用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架，包括上述的水分配裝置。
[0018]利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，至少可以獲得如下技術(shù)效果之一:
[0019]額定流量下試驗(yàn)殼外壁的冷態(tài)覆蓋率超過(guò)90%，且狀態(tài)穩(wěn)定，水膜厚度周向均勻；
[0020]冷卻水覆蓋率和流量可“解耦控制”，即，可實(shí)現(xiàn)定流量變覆蓋率或定覆蓋率變流量的控制；
[0021 ] 可將冷卻水的初速度控制在零值附近，減小水膜流速引起的失真。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖。
[0023]圖2為圖1中A-A向的水分配裝置的示意性俯視圖。
[0024]圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例的二次分配環(huán)路的示意性俯視圖，其中并未示出泄流槽。
[0025]圖4為在圖3中的方向B觀看的二次分配環(huán)路的內(nèi)側(cè)的局部示意圖。
[0026]圖5為沿圖3中的方向C的截面示意圖，其中并未示出V型槽。
[0027]圖6為說(shuō)明試驗(yàn)殼的頂部區(qū)域和其他區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0029]如圖1-5所示，用于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的縮比例試驗(yàn)臺(tái)架的水分配裝置，包括:
[0030]供水管10 ；
[0031]與供水管10連通的外圈分配管路20，用于為試驗(yàn)殼100 (見(jiàn)圖6)的除頂部之外的區(qū)域提供冷卻水；
[0032]多個(gè)外圈J型管30，沿外圈分配管路20的圓周方向均勻分布；
[0033]設(shè)置在外圈分配管路20下方的二次分配環(huán)路40，外圈J型管30將外圈分配管路20中的水引到二次分配環(huán)路40中，二次分配環(huán)路40水平布置且內(nèi)側(cè)具有沿圓周方向均勻間隔開(kāi)布置的相同的多個(gè)泄流槽42，二次分配環(huán)路中的冷卻水自所述多個(gè)泄流槽溢出。這里的“相同”不僅表示供冷卻水溢流流過(guò)的泄流槽的形狀、大小相同，而且表示供冷卻水溢流流過(guò)的泄流槽在二次分配環(huán)路40的豎直方向上的位置相同。
[0034]在本實(shí)用新型中，雖然泄流槽42以槽來(lái)表述，但是泄流槽也包括孔。
[0035]具體地，所述泄流槽42為V型槽、矩形槽、梯形槽、半圓形槽、橢圓形槽、三角形孔、矩形孔、梯形孔、圓孔、半圓孔、橢圓孔中的一種。以下均以泄流槽42為V型槽為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0036]外圈J型管30流出的冷卻水會(huì)首先進(jìn)入二次分配環(huán)路40(即模擬“圍堰”)中進(jìn)行二次分配，水平安裝的二次分配環(huán)路40能夠?qū)鋮s水進(jìn)行二次分配，確保冷卻水均勻從二次分配環(huán)路40內(nèi)側(cè)的V型槽溢出，從而消除部分外圈J型管30不出水引起的條帶狀干區(qū)。
[0037]V型槽42可以保證冷卻水的初始速度接近零，從而減小因?yàn)樗ち魉僖鸬氖д妗?br>[0038]下面描述V型槽42。在一個(gè)具體的示例中，如圖4所示，V型槽42的槽壁42a、42b之間的夾角為15度，V型槽42的深度為40mm。進(jìn)一步的，相鄰V型槽42的底部之間的距離為35mm。需要注意的是，以上的V型槽42還可以是其他的尺寸。
[0039]如圖2所示，所述外圈分配管路20由η個(gè)獨(dú)立外圈支路22組成，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路22的圓弧長(zhǎng)度相同且連接有相同數(shù)量的外圈J型管30，其中η為不小于4的自然數(shù)；所述供水管10包括多個(gè)供水支管12，每一個(gè)獨(dú)立外圈支路22由對(duì)應(yīng)的一個(gè)供水支管12供水，如圖1所示，每一個(gè)供水支管12上設(shè)置有流量計(jì)(未示出)和流量調(diào)節(jié)閥14 ;所述二次分配環(huán)路40設(shè)置有η個(gè)活動(dòng)隔板46，在η個(gè)活動(dòng)隔板46均插入配合到二次分配環(huán)路40內(nèi)時(shí)，如圖3所示，所述二次分配環(huán)路被隔離為η個(gè)獨(dú)立的二次分配支路44，每一個(gè)二次分配支路44與一個(gè)獨(dú)立外圈支路22對(duì)應(yīng)，每一個(gè)二次分配支路44的圓弧長(zhǎng)度相同。這里的“獨(dú)立”表示在圓周方