CN108831574A - 一种适用于非能动cap1400安全***的热态试验方法 - Google Patents

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宋春静
夏栓
邱健
施伟
郭丹丹
武心壮
潘如东
向文娟
刘洁
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Abstract

本发明的目的在于提供一种适用于非能动CAP1400压水堆核电站安全***热态试验的试验方法，该设计与传统核电站安全***热态试验不同，非能动CAP1400采用自然循环换热带出堆芯衰变热，作为热阱的安全壳内置换料水箱将一回路的热量通过非能动余热排出热交换器带出。本试验方法是测量安全壳内置换料水箱内自然循环换热引起的水温变化，验证设计使用的换热机理的正确性。该试验方法还测量作为自动卸压***对一回路卸压、排放工质时，对安全壳内置换料水箱结构的冲击载荷，验证满足水箱结构设计要求。

Description

一种适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法
技术领域
本发明涉及核电站安全保护***的调试试验，具体涉及一种适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法。
背景技术
CAP1400核电站的非能动余热排出***和自动卸压***是保证反应堆事故工况时不出现事故升级的重要专设安全设施。非能动余热排出***主要组成部分是非能动余热排出热交换器，安装在安全壳内置换料水箱内，由数百根传热管组成，能够通过自然循环换热和强制循环换热模式将一回路的热量带到安全壳内置换料水箱。水箱由于吸收热量温度上升蒸发，蒸汽可通过自动回收装置带回水箱内，可实现对一回路持续换热冷却。安装在稳压器顶部的自动卸压装置能将一回路工质排放到安全壳内置换料水箱，实现一回路压力可控的降压。
在传统压水堆的余热排出***中，在一回路参数下降到可允许余热排出***可投入的限值之前，只能通过蒸汽发生器来带走主***的热量。CAP1400采用非能动余热排出热交换器可在蒸汽发生器发生故障时自动将一回路带到安全停堆状态。传统压水堆的卸压***是通过卸压箱降压，CAP1400采用自动卸压***可以实现自动、可控的一回路卸压，满足不同阶段的事故应对措施要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法。
该试验装置布置在安全壳内置换料水箱内，热态试验时非能动余热排出热交换器持续带出一回路热量，作为二次侧热阱的安全壳内置换料水箱不同位置水温分布不同，测量水温分布验证换热机理。自动卸压***通过鼓泡器向安全壳内置换料水箱卸压，测量工质排放对结构造成的冲击载荷，验证水箱结构的设计满足要求。
优选地，所述热交换器排出非能动余热包括自然循环换热和强制循环换热两种。
优选地，所述鼓泡器排放到安全壳内置换料水箱引起的冲击载荷分两种：水流冲击载荷及蒸汽冷凝压力脉冲；两种载荷频率不同，使用的压力传感器能监测记录不同频率范围的载荷。
优选地，所有传感器以及电缆都设计成能承受水箱内较高的温度和压力。
优选地，安全壳内置换料水箱内布置多个温度测点，涵盖了安全壳内置换料水箱内不同位置和高度，在非能动余热排出热交换器周围布置较密，远离非能动余热排出热交换器的测点位置能代表整个水箱自然循环换热的局部典型区域。
优选地，测量的冲击载荷来源自自动卸压***排放的工质，工质为两相流。
优选地，安全壳内置换料水箱内布置多个压力测点，布置原则是距离鼓泡器最近的水箱结构壁面。
优选地，温度和压力测点的支撑采用可以吸收由于水箱内水温上升产生的热膨胀，能够承受自动卸压***排放对支撑的冲击。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，非能动余热排出热交换器自然循环和强制循环换热时，通过测量安全壳内置换料水箱内水温变化，验证设计使用的换热机理的正确性。自动卸压***通过鼓泡器向安全壳内置换料水箱卸压，测量工质排放对结构造成的冲击载荷，验证水箱结构的设计满足要求。
2、本发明提供的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，设计的传感器支撑可承受试验产生的热膨胀和冲击，可以满足不同试验时传感器稳定有效采集数据的要求。可支持连续进行试验，不必在试验间隙重新安装调整传感器支撑。
附图说明
图1为符合本发明优选实施例的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法的安全壳内置换料水箱内温度和压力测点布局简图。
图2为符合本发明优选实施例的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法的用于支撑温度和压力传感器的支撑和传感器安装标高简图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和2所示，CAP1400热态试验中进行非能动余热排出热交换器(PRHR)换热试验时，安全壳内置换料水箱内由于PRHR换热水温升高，在水箱内部也会形成自然循环，温度根据与PRHR距离的远近，呈现温度分层。在PRHR周围，换热比较剧烈，可能产生局部沸腾，温度分层比较明显，因此在PRHR周围设置比较多的温度测点，测得足够多的数据能够验证PRHR管外换热机理。距离PRHR较远的位置，水温变化不是很剧烈，因此温度测点不需要像PRHR周围这样密集。选择的温度测点位置可以代表整个水箱内典型区域，数据能验证水箱内自然循环换热的机理，温度测点如图1中T1-T8所示。
CAP1400热态试验中进行自动卸压***排放试验时，工质通过鼓泡器进入安全壳内置换料水箱。由于工质为汽液两相流，高温高压水喷射到安全壳内置换料水箱中，对水箱结构造成冲击载荷，该冲击载荷频率较低；由于蒸汽进入温度较低的水中发生冷凝，会产生冷凝压力脉冲，该脉冲的频率较高。压力传感器布置在接近鼓泡器的水箱壁面上，支撑能承受排放载荷，压力传感器的感压面正对于来流方向，压力测点如图1中P1-P4所示。
图1中P1-P4为测量鼓泡器排放冲击载荷的压力传感器测点，T1-T8为测量非能动余热排出热交换器(PRHR)换热时安全壳内置换料水箱水温分布的温度传感器测点。
图2中温度传感器沿高度方向设置十几个测点，压力传感器沿高度方向设置几个测点，具体传感器个数可根据分析所需进行调整。传感器固定支撑有3种形式，分别为侧向水平支撑形式、单杆顶部和底部焊接支撑形式，和多杆顶部和底部焊接支撑形式。
固定传感器的支撑设计可承受鼓泡器排放冲击载荷，和温度升高引起的热涨。采用侧向水平支撑的支撑形式，水平支撑设计成螺栓连接，并且在热涨作用下，螺栓可在较大的螺栓孔中垂直移动来吸收热涨位移，限制其它两个方向的位移；单杆和多杆顶部和底部焊接的支撑形式，支撑杆顶部***一个直径较大的套筒内，套筒焊接在水箱顶部，支撑杆在套筒内预留一定的空隙来吸收热涨位移。多杆支撑形式在支撑杆之间安装斜撑加固，三种支撑形式如图2所示。
温度和压力传感器支撑和传感器布置的设计满足不会对水箱内水流造成干扰的要求，保证测量数据的可靠性。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本发明提供的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，非能动余热排出热交换器自然循环和强制循环换热时，通过测量安全壳内置换料水箱内水温变化，验证设计使用的换热机理的正确性。自动卸压***通过鼓泡器向安全壳内置换料水箱卸压，测量工质排放对结构造成的冲击载荷，验证水箱结构的设计满足要求。
2、本发明提供的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，设计的传感器支撑可承受试验产生的热膨胀和冲击，可以满足不同试验时传感器稳定有效采集数据的要求。可支持连续进行试验，不必在试验间隙重新安装调整传感器支撑。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对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，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
该试验装置布置在安全壳内置换料水箱内，热态试验时非能动余热排出热交换器持续带出一回路热量，作为二次侧热阱的安全壳内置换料水箱不同位置水温分布不同，测量水温分布验证换热机理。自动卸压***通过鼓泡器向安全壳内置换料水箱卸压，测量工质排放对结构造成的冲击载荷，验证水箱结构的设计满足要求。
2.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，所述热交换器排出非能动余热包括自然循环换热和强制循环换热两种。
3.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，所述鼓泡器排放到安全壳内置换料水箱引起的冲击载荷分两种：水流冲击载荷及蒸汽冷凝压力脉冲；两种载荷频率不同，使用的压力传感器能监测记录不同频率范围的载荷。
4.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，所有传感器以及电缆都设计成能承受水箱内较高的温度和压力。
5.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，安全壳内置换料水箱内布置多个温度测点，涵盖了安全壳内置换料水箱内不同位置和高度，在非能动余热排出热交换器周围布置较密，远离非能动余热排出热交换器的测点位置能代表整个水箱自然循环换热的局部典型区域。
6.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，测量的冲击载荷来源自自动卸压***排放的工质，工质为两相流。
7.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，安全壳内置换料水箱内布置多个压力测点，布置原则是距离鼓泡器最近的水箱结构壁面。
8.如权利要求1所述的适用于非能动CAP1400安全***的热态试验方法，其特征在于，温度和压力测点的支撑采用可以吸收由于水箱内水温上升产生的热膨胀，能够承受自动卸压***排放对支撑的冲击。
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