本發(fā)明屬于輻照試驗，具體地說，涉及一種用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)及設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L，商用反應(yīng)堆作為重要的能源供應(yīng)方式，其經(jīng)濟(jì)性和安全性成為發(fā)展的核心目標(biāo)。因此，研究更安全的新型反應(yīng)堆和開發(fā)耐事故燃料，以提高反應(yīng)堆的耐事故性能，成為商用反應(yīng)堆發(fā)展的重要方向。在設(shè)計基準(zhǔn)事故中，冷卻劑喪失事故(loca)，特別是小破口失水事故(sbloca)，因其可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果而被視為必須深入研究的重點(diǎn)。國內(nèi)外針對商用壓水堆的loca事故，已進(jìn)行了大量整體效應(yīng)試驗和分離效應(yīng)試驗，以評估反應(yīng)堆在此類事故中的響應(yīng)和性能。然而，在輻照環(huán)境下，特別是在壓水堆條件下進(jìn)行l(wèi)oca事故的性能輻照試驗仍較為稀缺。盡管國內(nèi)已建設(shè)有高溫水環(huán)境回路等試驗設(shè)施，但尚未形成能夠全面模擬loca事故的輻照試驗條件，這在一定程度上限制了我們對反應(yīng)堆在極端條件下行為特征的理解和預(yù)測能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)及設(shè)計方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：一種用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，包括試驗裝置及循環(huán)回路，所述試驗裝置與所述循環(huán)回路之間可開閉連接；所述循環(huán)回路包括低溫低壓區(qū)、低溫高壓區(qū)及高溫高壓區(qū)，通過主循環(huán)系統(tǒng)、二次水冷卻系統(tǒng)及三次冷卻水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱工條件的模擬；所述試驗裝置設(shè)置于所述高溫高壓區(qū)，所述試驗裝置包括，試驗段；

3、換熱流道，用于換熱并降低出口溫度，所述換熱流道的長度大于所述試驗段；

4、所述循環(huán)回路與所述試驗裝置均連接放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)，用于檢測及處理裂變產(chǎn)物。

5、進(jìn)一步地，所述的循環(huán)回路包括：去離子水系統(tǒng)，所述去離子水系統(tǒng)設(shè)置在所述低溫低壓區(qū)，用于產(chǎn)生化容調(diào)控所需的去離子水；

6、化容控制系統(tǒng)，所述化容控制系統(tǒng)設(shè)置在所述低溫高壓區(qū)，用于調(diào)控滿足所述輻照試驗的水化學(xué)條件。

7、進(jìn)一步地，所述試驗裝置從底部到流體出口方向，依次設(shè)置電加熱模塊，第一汽液分離模塊、所述試驗段、所述換熱流道、第二汽液分離模塊；

8、所述試驗裝置的試驗產(chǎn)出物的出口部設(shè)有裝置水出口，用于收集并處理在試驗過程中產(chǎn)生的放射性液體。

9、進(jìn)一步地，所述循環(huán)回路設(shè)置電加熱器與所述電加熱模塊協(xié)同工作，具體為：

10、所述電加熱器設(shè)置于所述循環(huán)回路中且與所述試驗裝置的進(jìn)口端連接，用于預(yù)熱進(jìn)入所述試驗裝置前的流體；

11、所述電加熱模塊用于在試驗過程中根據(jù)需要對試驗段及其前的流體進(jìn)行進(jìn)一步的加熱。

12、進(jìn)一步地，所述的循環(huán)回路還包括換熱器組，所述換熱器組的進(jìn)口端與所述試驗裝置的出口部連接，用于與試驗過程中冷卻劑的換熱。

13、進(jìn)一步地，所述換熱器組包括至少兩個功率不同的換熱器，且至少兩個所述換熱器并聯(lián)。

14、進(jìn)一步地，次級冷卻水系統(tǒng)與三級冷卻水系統(tǒng)之間設(shè)置可拆卸式板式換熱器。

15、進(jìn)一步地，所述放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)包括第一放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)以及第二放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)，所述第一放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)與所述試驗裝置的出口部相連，用于處理試驗過程中產(chǎn)生的放射性產(chǎn)物；

16、所述第二放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)連接至循環(huán)回路，用于監(jiān)測并處理所述循環(huán)回路中可能攜帶的放射性產(chǎn)物。

17、進(jìn)一步地，一種用于loca事故模擬輻照試驗的設(shè)計方法，所述模擬輻照試驗的工況包括有放射性產(chǎn)物泄漏和無放射性產(chǎn)物泄漏；

18、當(dāng)在進(jìn)行燃料破損試驗進(jìn)程之前檢測到所述模擬輻照試驗有放射性產(chǎn)物泄漏時，所述方法包括：s11、通過循環(huán)回路的電加熱器使得進(jìn)入所述試驗裝置的流體的溫度等于壓水堆運(yùn)行的溫度；

19、s12、進(jìn)入所述試驗裝置后，經(jīng)過電加熱模塊及第一汽液分離裝置進(jìn)入試驗樣品區(qū)域；

20、s13、所述試驗裝置的流體經(jīng)過試驗段后，在換熱流道內(nèi)與研究堆介質(zhì)換熱；

21、s14、與研究堆介質(zhì)換熱后經(jīng)過第二汽液分離模塊，試驗所產(chǎn)生的氣體隨著所述試驗裝置上部導(dǎo)出至所述放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)。

22、進(jìn)一步地，當(dāng)在進(jìn)行燃料破損試驗進(jìn)程中檢測到所述模擬輻照試驗有放射性產(chǎn)物泄漏時，所述方法包括：s21、在所述輻照試驗產(chǎn)生裂變氣體的輻照試驗前，所述循環(huán)回路持續(xù)冷卻裝置；

23、s22、當(dāng)進(jìn)行燃料破損模擬試驗進(jìn)程時，當(dāng)檢測到第一設(shè)定濃度的裂變氣體釋放時，切斷所述試驗裝置與所述循環(huán)回路的連通，

24、s23、所述試驗裝置內(nèi)流體經(jīng)過電加熱模塊及第一汽液分離裝置進(jìn)入所述試驗段；

25、s24、所述試驗試劑經(jīng)過所述試驗段后，在所述換熱流道內(nèi)與研究堆介質(zhì)換熱，通過所述第二汽液分離模塊產(chǎn)生不凝性氣體，并導(dǎo)出至所述放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)；

26、s25、液體在試驗裝置內(nèi)換熱并下降至所述試驗裝置底部，構(gòu)成自然循環(huán)條件。

27、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

28、1)本發(fā)明提供了一種用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)及設(shè)計方法，可模擬原型堆水化學(xué)環(huán)境，基于不同事故進(jìn)程燃料所處條件，開展模擬事故輻照試驗；

29、2)本發(fā)明創(chuàng)新性的將高溫高壓水回路分為三個區(qū)間，分別為低溫低壓區(qū)間、低溫高壓區(qū)間、高溫高壓區(qū)間，且高溫高壓區(qū)間主要位于輻照裝置內(nèi)，減小了回路設(shè)計建設(shè)難度，發(fā)生極限事故也可利用輻照裝置壓力管將放射性產(chǎn)物完全收集；

30、3)次級水回路系統(tǒng)與三級水回路系統(tǒng)利用成熟的可拆卸板式換熱器106，可極大緩解主循環(huán)系統(tǒng)多換熱器并聯(lián)帶來的參數(shù)耦合復(fù)雜性，同時減小二次水系統(tǒng)與三次水系統(tǒng)的復(fù)雜性；

31、4)本發(fā)明主循環(huán)系統(tǒng)采用多個換熱器105以及可拆卸板式換熱器106，可滿足單棒loca和較大棒束的loca不同功率輻照試驗?zāi)M；

32、5)本發(fā)明提出的試驗裝置創(chuàng)新性的采用了集成設(shè)計方法，內(nèi)置長換熱流道2、汽液分離模塊1和4及電加熱模塊5等設(shè)計，可以依據(jù)待模擬事故試驗工況，調(diào)整裝置內(nèi)蒸汽-水等環(huán)境條件，增強(qiáng)可模擬試驗的工況范圍；

33、6)本發(fā)明提出的試驗裝置創(chuàng)新性的設(shè)計了頂部氣腔部分，針對性的設(shè)計放射性產(chǎn)物沉積輔助系統(tǒng)，構(gòu)建正常運(yùn)行工況下，燃料狀態(tài)監(jiān)測手段以及事故工況下，裂變氣體等產(chǎn)物收集和處理。

34、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

技術(shù)特征：

1.一種用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，包括試驗裝置及循環(huán)回路，所述試驗裝置與所述循環(huán)回路之間可開閉連接；

2.如權(quán)利要求1所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，其特征在于，

9.一種用于loca事故模擬輻照試驗的設(shè)計方法，其特征在于，所述方法基于如上述權(quán)利要求1-8所述的用于loca事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)，

10.如權(quán)利要求9所述的用于loca事故模擬輻照試驗的設(shè)計方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于LOCA事故模擬輻照試驗的系統(tǒng)及設(shè)計方法，以壓水堆燃料元件LOCA輻照性能試驗為研究對象，建立循環(huán)回路及試驗裝置，模擬原型堆運(yùn)行條件及不同事故進(jìn)程熱工水力條件，開展燃料元件LOCA輻照模擬試驗，本發(fā)明將高溫高壓水系統(tǒng)依據(jù)溫度壓力分為三個區(qū)域，并將三級冷卻循環(huán)系統(tǒng)與可拆卸式板式換熱器結(jié)合，減少換熱器數(shù)量及三級系統(tǒng)之間參數(shù)耦合復(fù)雜性。本發(fā)明采用循環(huán)回路電加熱及堆內(nèi)裝置電加熱結(jié)合方式，控制輻照試驗熱工條件，增大裝置的試驗功率，裝置采用長換熱流道，構(gòu)建自然循環(huán)能力，提高試驗裝置安全性；且本發(fā)明提出分別針對微量及大量的氣體和裂變產(chǎn)物釋放工況的試驗方法，覆蓋多種事故工況范圍的模擬輻照試驗，適用范圍廣。

技術(shù)研發(fā)人員：雷晉,張亮,孫勝,邱立青,王育坤,和佳鑫,許裕恒,金帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國核動力研究設(shè)計院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2