CN102915776B - 非能动安全壳热量导出***试验方法 - Google Patents

非能动安全壳热量导出***试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于反应堆设计技术，具体涉及一种非能动安全壳热量导出***试验方法。该方法通过模拟事故后安全壳内环境，测量非能动安全壳热量导出***的运行参数，计算非能动安全壳热量导出***的换热能力，验证非能动安全壳热量导出***是否满足设计要求。本发明可以为非能动安全壳热量导出***的工程应用提供可靠的试验依据。

Description

非能动安全壳热量导出***试验方法
技术领域
本发明属于反应堆设计技术，具体涉及一种非能动安全壳热量导出***试验方法。
背景技术
非能动安全壳热量导出***(PCS***)用于在超设计基准事故工况下安全壳的长期排热，包括与全厂断电和喷淋***故障相关的事故。PCS***也用于严重事故工况(如果超设计基准事故发展到堆芯明显恶化的严重事故)的事故缓解。在核电站发生超设计基准事故(包括严重事故)工况时，将安全壳压力和温度降低至可接受的水平，以保持安全壳的完整性。PCS***利用内置入安全壳内的换热器组与安全壳的高温控器对流换热和辐射换热，通过换热器管内水的流动，连续不断的将安全壳内的热量带到安全壳外，在安全壳外设置换热水箱，并在换热水箱内安装冷凝器，引走从换热器组导出的安全壳内热量，利用水的温度差导致的密度差实现非能动安全壳热量排出，PCS***的基本结构如图1所示，在安全壳内部设置换热器组1，换热器组1的循环管路经过设置在安全壳外的换热水箱2内的冷凝器3，与换热水箱2进行热交换，循环管路上设有隔离阀，换热水箱2还分别与导热水箱4和用于控制液位高度的膨胀水箱5连接。
由于PCS***是新型的、先进的非能动换热***，但从未在核电厂中有实际应用，故在首个机组调试期间应验证该***的可运行性；此外，为保证PCS***在核电厂运行寿期内的可靠性，应对PCS***进行相应的定期试验或进行相应的安全评价，确保PCS***功能可在发生事故时有效缓解事故后果并保证安全壳完整性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非能动安全壳热量导出***的调试和定期试验的执行方法，确定非能动安全壳热量导出***的安装、运行与***设计功能一致，保证***的安全性。
本发明的技术方案如下：一种非能动安全壳热量导出***试验方法，包括如下步骤：
(1)建立非能动安全壳热量导出***，并通过围挡装置，将非能动安全壳热量导出***的换热器围挡在一个相对密闭的空间中；
(2)从围挡装置的上方吹入模拟安全壳内极限环境的湿热空气，并在必要时调整湿热空气温度；
(3)待换热器所在密闭环境中均匀充满湿热空气后，开启非能动安全壳热量导出***的隔离阀，非能动安全壳热量导出***开始工作；
(4)通过调整湿热空气吹入量及湿热空气的温度，维持围挡范围内环境条件为非能动安全壳热量导出***功能下安全壳环境条件；
(5)非能动安全壳热量导出***稳定运行一段时间后，测定循环空气流动速度、经过换热器前后空气的湿度与温度、非能动安全壳热量导出***内水流量、循环水经过换热器前后温度；
(6)通过测得参数计算非能动安全壳热量导出***的换热能力。
进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其中，步骤(2)和步骤(4)中通过启动安装在围挡装置内的电加热器提高湿热空气的温度。
进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其中，当进行非能动安全壳热量导出***初次调试试验时，非能动安全壳热量导出***开始工作后，步骤(4)中应减少加入湿热空气流量，以免湿热空气的加入流动成为加速空气自然对流的助力，影响试验结果。
进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其中，当进行非能动安全壳热量导出***定期试验或安全评价时，非能动安全壳热量导出***开始工作后，步骤(4)中可通过风机强制对流的方式加强湿热空气在围挡范围内的流动。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的非能动安全壳热量导出***试验方法可通过模拟事故后安全壳内环境，验证非能动安全壳热量导出***非能动循环可以自动建立及满足首个机组验证要求，并能在整个核电厂寿期内均可有效导出安全壳内热量，满足设计要求。本发明可以为非能动安全壳热量导出***的工程应用提供可靠的试验依据。
附图说明
图1为非能动安全壳热量导出***的基本结构示意图；
图2为非能动安全壳热量导出***的一种试验原理示意图；
图3为非能动安全壳热量导出***的另一种试验原理示意图。
具体实施方式
由于非能动安全壳热量导出***(PCS***)为非能动技术，发生全场断电时，在没有操纵员干预的情况下，***自动投入运行，利用自然循环实现安全壳长期排热。因此，调试试验要验证***可通过自然循环的方式实现安全壳长期排热。
对于PCS***初次调试试验，因需验证PCS***功能的可用性，应更真实模拟PCS***冷却安全壳内空气情况，PCS***开始工作后，加入湿热空气流量应减少到最小，以免湿热空气的加入流动成为加速空气自然对流的助力，影响试验效果。对于PCS***定期试验或安全评价需要，验证重点为换热器效率，需要加强湿热空气的流动，可通过风机强制对流的方式加快试验进程。基于这些要求，本发明通过两个实施例加以说明。
实施例1
如图2所示，试验***包括用于密闭换热器1的围挡装置6，围挡装置6内设有电加热器7。该围挡装置的结构适用于PCS***初次调试试验。试验方法如下：
(1)建立非能动安全壳热量导出***，并通过围挡装置6，将非能动安全壳热量导出***的换热器1围挡在一个相对密闭的空间中。
(2)从围挡装置6的换热器上方吹入模拟安全壳内极限环境的湿热空气，并在必要时启动电加热器7调整湿热空气温度。安全壳内极限环境下空气特性主要为具有放射性、温度高、湿度大，但放射性对于PCS***的热量导出功能没有影响，故不必模拟放射性环境。
(3)待换热器所在密闭环境中均匀充满湿热空气后，开启非能动安全壳热量导出***的隔离阀8，非能动安全壳热量导出***开始工作。
(4)将加入湿热空气流量减少到最小，并适当调节湿热空气的温度，维持围挡范围内环境条件为非能动安全壳热量导出***功能下安全壳环境条件。
(5)非能动安全壳热量导出***稳定运行一段时间后(例如30分钟)，测定循环空气流动速度、经过换热器前后空气的湿度与温度(即图2中C点和D点位置)、非能动安全壳热量导出***内水流量、循环水经过换热器前后温度(即图2中A点和B点位置)。本实施例中，在C点位置进行空气经换热器前的温度和湿度测量，在D点进行空气经换热器后的温度和湿度测量，以及空气流量测量；在B点位置进行水经换热器前的温度测量，在A点进行水经换热器后的温度测量，以及水流量测量。
(6)通过测得参数计算非能动安全壳热量导出***的换热能力。
根据测得值可得出：
水侧导出热量：q＝c水·(QA·TA-QBTB)(kW)
其中：
QA：A点流量(可通过流速算出)
TA：A点温度
QB：B点流量(可通过流速算出)
TB：B点温度
C水：水的比热
空气侧输出热量：q‘＝c水·(QC·ΨC·TC－QD·ΨD·TD)+c空气·(QC·(1-ΨC)·TC-QD·(1-ΨD)·TD)(kW)
其中：
QC：C点流量(可通过流速算出)
TC：C点温度
QD：D点流量(可通过流速算出)
TD：D点温度
C水：水的比热
C空气：空气的比热
ΨC：C点湿度
ΨD：D点湿度
q与q’之差应在可接受范围内，且q应不小于设计值。而整个非能动安全壳热量导出***由x组这样的换热器组成，故整体热量导出能力为xq(kW)。
以上计算方法为本领域的公知技术。
实施例2
如图3所示，试验***包括用于密闭换热器1的围挡装置9，围挡装置9内设有电加热器7和风机10。该围挡装置的结构适用于PCS***定期试验。试验方法如下：
(1)建立非能动安全壳热量导出***，并通过围挡装置9，将非能动安全壳热量导出***的换热器1围挡在一个相对密闭的空间中。
(2)从围挡装置9的换热器上方吹入模拟安全壳内极限环境的湿热空气，并在必要时启动电加热器7调整湿热空气温度。安全壳内极限环境下空气特性主要为具有放射性、温度高、湿度大，但放射性对于PCS***的热量导出功能没有影响，故不必模拟放射性环境。
(3)待换热器所在密闭环境中均匀充满湿热空气后，开启非能动安全壳热量导出***的隔离阀8，非能动安全壳热量导出***开始工作。
(4)通过风机强制对流的方式加快湿热空气的流动，并适当调节湿热空气的温度，维持围挡范围内环境条件为非能动安全壳热量导出***功能下安全壳环境条件。
(5)非能动安全壳热量导出***稳定运行一段时间后，测定循环空气流动速度、经过换热器前后空气的湿度与温度(即图3中C点和D点位置)、非能动安全壳热量导出***内水流量、循环水经过换热器前后温度(即图3中A点和B点位置)。本实施例中，在C点位置进行空气经换热器前的温度和湿度测量，在D点进行空气经换热器后的温度和湿度测量，以及空气流量测量；在B点位置进行水经换热器前的温度测量，在A点进行水经换热器后的温度测量，以及水流量测量。
(6)通过测得参数计算非能动安全壳热量导出***的换热能力。(计算方法同实施例1)
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种非能动安全壳热量导出***试验方法，包括如下步骤：
(1)建立非能动安全壳热量导出***，并通过围挡装置，将非能动安全壳热量导出***的换热器围挡在一个相对密闭的空间中；
(2)从围挡装置的上方吹入模拟安全壳内极限环境的湿热空气，并调整湿热空气温度；
(3)待换热器所在密闭环境中均匀充满湿热空气后，开启非能动安全壳热量导出***的隔离阀，非能动安全壳热量导出***开始工作；
(4)通过调整湿热空气吹入量及湿热空气的温度，维持围挡范围内环境条件为非能动安全壳热量导出***功能下安全壳环境条件；
(5)非能动安全壳热量导出***稳定运行一段时间后，测定循环空气流动速度、经过换热器前后空气的湿度与温度、非能动安全壳热量导出***内水流量、循环水经过换热器前后温度；
(6)通过测得参数计算非能动安全壳热量导出***的换热能力。
2.如权利要求1所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(4)中通过启动安装在围挡装置内的电加热器提高湿热空气的温度。
3.如权利要求1或2所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其特征在于：当进行非能动安全壳热量导出***初次调试试验时，非能动安全壳热量导出***开始工作后，步骤(4)中应减少加入湿热空气流量，以免湿热空气的加入流动成为加速空气自然对流的助力，影响试验结果。
4.如权利要求1或2所述的非能动安全壳热量导出***试验方法，其特征在于：当进行非能动安全壳热量导出***定期试验或安全评价时，非能动安全壳热量导出***开始工作后，步骤(4)中通过风机强制对流的方式加强湿热空气在围挡范围内的流动。
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