一种安全壳抑压排热试验系统
阅读说明：本技术 一种安全壳抑压排热试验系统 (Containment suppression heat extraction test system ) 是由 孙露 汪广怀 王畅 师二兵 刘辰 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种安全壳抑压排热试验系统,包括安全壳模拟体、抑压水池模拟体、气体膨胀池模拟体、喷淋组件和水箱,所述安全壳模拟体与蒸汽供应管路连通,安全壳模拟体的蒸汽出口通过管路与抑压水池模拟体连通；所述抑压水池模拟体的蒸汽出口通过管路与气体膨胀池模拟体连通；所述喷淋组件的进水端、气体膨胀池模拟体和抑压水池模拟体均分别与水箱连通,喷淋组件的出水端设于安全壳模拟体的内顶部；所述各管路上分别设置有阀门。本发明的有益效果为：本发明所述系统针对核动力系统堆舱内高能管道破口事故设计,可模拟多种试验工况,研究不同组合及不同参数对系统性能影响。(The invention discloses a containment suppression heat extraction test system which comprises a containment simulation body, a suppression water pool simulation body, a gas expansion pool simulation body, a spraying assembly and a water tank, wherein the containment simulation body is communicated with a steam supply pipeline, and a steam outlet of the containment simulation body is communicated with the suppression water pool simulation body through a pipeline; the steam outlet of the suppression water pool simulation body is communicated with the gas expansion pool simulation body through a pipeline; the water inlet end of the spray assembly, the gas expansion pool simulator and the suppression pool simulator are respectively communicated with the water tank, and the water outlet end of the spray assembly is arranged at the inner top of the containment simulator; and valves are respectively arranged on the pipelines. The invention has the beneficial effects that: the system disclosed by the invention is designed aiming at high-energy pipeline break accidents in the nuclear power system reactor cabin, and can simulate various test working conditions and research the influence of different combinations and different parameters on the system performance.)
技术领域
本发明属于核动力装置(包括核动力破冰船、浮动电站等)安全壳(堆舱)环境压力控制试验领域，具体涉及一种安全壳抑压排热试验系统。
背景技术
在安全壳发生高能管道破口(如失水事故、蒸汽管道断裂事故)后，高温高压的流体喷放进入安全壳，导致安全壳内压力迅速上升。对于小型核动力装置如破冰船、浮动电站等，受总体资源约束，无法像电站那样配置大容积安全壳及超大流量喷淋系统或非能动安全壳冷却系统；且喷淋系统启动及非能动安全壳冷却系统建立自然循环均需要一定时间，其排热速率也远低于破口时质能释放的速率，无法满足堆舱快速降压的要求。因此，一些小型核动力装置如浮动电站等通过设置抑压系统来应对喷放初期的压力峰值，通过喷淋来实现安全壳的长期冷却。
为确保抑压系统及喷淋系统能满足事故后安全壳降温降压的目的，在系统设计时，需要评估抑压及喷淋系统的性能，因此需要设计一套试验装置以对系统的性能进行试验。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于分析及评估多种工况下系统性能的安全壳抑压排热试验系统。
本发明采用的技术方案为：一种安全壳抑压排热试验系统，其特征在于，包括安全壳模拟体、抑压水池模拟体、气体膨胀池模拟体、喷淋组件和水箱，所述安全壳模拟体与蒸汽供应管路连通，安全壳模拟体的蒸汽出口通过管路与抑压水池模拟体连通；所述抑压水池模拟体的蒸汽出口通过管路与气体膨胀池模拟体连通；所述喷淋组件的进水端、气体膨胀池模拟体和抑压水池模拟体均分别与水箱连通，喷淋组件的出水端设于安全壳模拟体的内顶部；所述各管路上分别设置有阀门。
按上述方案，所述抑压水池模拟体通过管路与气体膨胀池模拟体连通，该管路上安装有水池出口阀。
按上述方案，所述安全壳模拟体的上部和下部连接第一管路和第二管路，第一管路的出口和第二管路的出口汇入第三管路，第三管路上连通有均分别与抑压水池模拟体的第四管路和第五管路；所述第一管路上设置有第一安全壳蒸汽出口阀，第二管路上设置有第二安全壳蒸汽出口阀；第四管路上配置有第一水池蒸汽入口阀，第五管路上配置有第二水池蒸汽入口阀。
按上述方案，所述抑压水池模拟体的侧部安装有摄影仪。
按上述方案，所述第三管路分别通过第六管路和第七管路与气体膨胀池模拟体连通；第六管路上安装有第一气体膨胀池蒸汽入口阀和第二气体膨胀池蒸汽入口阀。
按上述方案，所述水箱的出口连通有供水管路；所述喷淋组件包括喷淋泵和喷淋头，所述喷淋泵安装在供水管路上，喷淋泵的出口经喷淋管路与喷淋头连通，喷淋头安装在安全壳模拟体内；喷淋管路上安装有第二阀件。
按上述方案，所述喷淋泵的出口通过第一供水支路与气体膨胀池模拟体的底部连通，第一供水支路上安装有第一充水入口阀；所述喷淋泵的出口通过第二供水支路与抑压水池模拟体的底部连通，第二供水支路上安装有第二充水入口阀。
按上述方案，所述蒸汽供应管路上沿流体流动方向依次配置有第一阀件和调节阀组；蒸汽供应管路上还连通有蒸汽供应支路，蒸汽供应支路上旁路截止阀和旁路调节阀。
按上述方案，安全壳模拟体、抑压水池模拟体、气体膨胀池模拟体的顶部均分别安装有蒸汽排放支路，每个蒸汽排放支路上对应安装蒸汽排放阀；安全壳模拟体、抑压水池模拟体、气体膨胀池模拟体的底部均分别设有排水支路，每个排水支路上对应安装排水阀；安全壳模拟体、抑压水池模拟体、气体膨胀池模拟体均分别配置有安全阀。
本发明的有益效果为：本发明所述系统针对核动力系统堆舱内高能管道破口事故设计，可模拟多种试验工况，研究不同组合及不同参数对系统性能影响，具体如下：(1)、本系统可通过调节蒸汽输入流量，模拟不同类型破口事故；(2)、可通过切换抑压水池及气体膨胀池，模拟不同抑压水池及气体膨胀池设置方案；(3)、可通过调整安全壳蒸汽出口，评估抑压系统接口位置对抑压性能影响；可通过调整抑压水池水汽比，评估抑压水池的抑压性能；可通过调整抑压喷管形状及喷射方向，评估不同喷管性能；可通过调整喷淋头，评估喷淋系统雾化及降温降压性能；(4)、可以开展抑压系统和喷淋系统耦合试验，评估安全壳压力峰值抑制及长期排热综合性能。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
其中：1、旁路截止阀；2、旁路调节阀；3、第一阀件；4、调节阀组；5、安全壳模拟体；6、第一蒸汽排放阀；7、第一排水阀；8、第一安全壳蒸汽出口阀；9、第一安全阀；10、第二安全壳蒸汽出口阀；11、抑压水池模拟体；12、摄影仪；13、第二排水阀；14、第一水池蒸汽入口阀；15、第二水池蒸汽入口阀；16、第二蒸汽排放阀；17、第二安全阀；18、水池出口阀；19、第二充水入口阀；20、气体膨胀池模拟体；21、第一气体膨胀池蒸汽入口阀；22、第二气体膨胀池蒸汽入口阀；23、第三排水阀；24、第三蒸汽排放阀；25、第一充水入口阀；26、第二阀件；27、喷淋泵；28、水箱；29、喷淋头；30、第三安全阀。
具体实施方式
为了使本发明专利的技术途径、运行过程及功能易于理解，下面将结合具体实施案例进行进一步的阐述。
如图1所示的一种安全壳抑压排热试验系统，包括安全壳模拟体5、抑压水池模拟体11、气体膨胀池模拟体20、喷淋组件和水箱28，所述安全壳模拟体5与蒸汽供应管路连通，安全壳模拟体5的蒸汽出口通过管路与抑压水池模拟体11连通；所述抑压水池模拟体11的蒸汽出口通过管路与气体膨胀池模拟体20连通；所述喷淋组件的进水端、气体膨胀池模拟体20和抑压水池模拟体11均分别与水箱连通，喷淋组件的出水端设于安全壳模拟体5的内顶部；所述各管路上分别设置有阀门。
优选地，所述抑压水池模拟体11通过管路与气体膨胀池模拟体20连通，该管路上安装有水池出口阀18。
本发明中，蒸汽供应管路与蒸汽源连通，为所述安全壳模拟体5提供蒸汽；所述蒸汽供应管路上沿流体流动方向依次配置有第一阀件3和调节阀组4；蒸汽供应管路上还连通有蒸汽供应支路，蒸汽供应支路上旁路截止阀1和旁路调节阀2。
本发明中，安全壳模拟体5的顶部安装有第一蒸汽排放支路，第一蒸汽排放支路上安装有第一蒸汽排放阀6；安全壳模拟体5的顶部还配置有第一安全阀9；安全壳模拟体5的底部还设有第一排水支路，第一排水支路上安装有第一排水阀7。
优选地，所述安全壳模拟体5的上部和下部连接第一管路和第二管路，第一管路的出口和第二管路的出口汇入第三管路，第三管路上连通有均分别与抑压水池模拟体11的第四管路和第五管路。本实施例中，所述第一管路上设置有第一安全壳蒸汽出口阀8，第二管路上设置有第二安全壳蒸汽出口阀10；第四管路上配置有第一水池蒸汽入口阀14，第五管路上配置有第二水池蒸汽入口阀15。
优选地，所述抑压水池模拟体11的侧部安装有摄影仪12。
本发明中，所述抑压水池模拟体11的顶部设有第二蒸汽排放支路，第二蒸汽排放支路上安装有第二蒸汽排放阀16；抑压水池模拟体11的顶部安装有第二安全阀17；抑压水池模拟体11的底部连通有第二排水支路，第二排水支路上安装有第二排水阀13。
优选地，所述第三管路分别通过第六管路和第七管路与气体膨胀池模拟体20连通；第六管路上安装有第一气体膨胀池蒸汽入口阀21和第二气体膨胀池蒸汽入口阀22。
本发明中，所述气体膨胀池模拟体20的顶部设有第三蒸汽排放支路，第三蒸汽排放支路上安装有第三蒸汽排放阀24；气体膨胀池模拟体20的顶部安装有第三安全阀30；气体膨胀池模拟体20的底部连通有第三排水支路，第三排水支路上安装有第三排水阀23。
优选地，所述水箱28的出口连通有供水管路；所述喷淋组件包括喷淋泵27和喷淋头29，所述喷淋泵27安装在供水管路上，喷淋泵27的出口经喷淋管路与喷淋头29连通，喷淋头安装在安全壳模拟体5内；喷淋管路上安装有第二阀件26。
优选地，所述喷淋泵27的出口通过第一供水支路与气体膨胀池模拟体20的底部连通，第一供水支路上安装有第一充水入口阀25；所述喷淋泵27的出口通过第二供水支路与抑压水池模拟体11的底部连通，第二供水支路上安装有第二充水入口阀19。
本发明中，水箱28在试验前为抑压水池模拟体11或气体膨胀池模拟体20进行充水，试验过程中为喷淋系统提供冷却水。本发明的工作原理如下：
1、旁路截止阀1、旁路调节阀2、阀件3开启，通过蒸汽调节阀组4和旁路调节阀2调节进入安全壳模拟体5内蒸汽流量，模拟不同破口事故后的质能释放过程。
2、安全壳模拟体5内的混合蒸汽可通过不同位置出口进入抑压水池模拟体11(通过第一安全壳蒸汽出口阀8或第二安全壳蒸汽出口阀10以及第一水池蒸汽入口阀14或第二水池蒸汽入口阀15进入抑压水池模拟体11)，通过与抑压水池模拟体11内的蒸汽进行直接接触冷凝，完成安全壳模拟体5的快速泄压；不凝性气体经过水池出口阀18进入气体膨胀池模拟体20，进行进一步泄压，蒸汽冷凝过程可通过抑压水池模拟体11上的可视化窗口由摄影仪12进行拍摄。
3、通过切换第一水池蒸汽入口阀14及第二水池蒸汽入口阀15，研究不同形式及不同方向喷管的快速泄压性能。通过调节抑压水池模拟体11内液位研究不同水汽比及浸没深度对抑压喷管快速泄压性能影响。抑压水池模拟体11及气体膨胀池模拟体20可通过第一水池蒸汽入口阀14、第二水池蒸汽入口阀15、第一气体膨胀池蒸汽入口阀21、第二气体膨胀池蒸汽入口阀22进行功能切换，将卧式池作为抑压水池模拟体11，立式池作为气体膨胀池模拟体20，研究水池不同形式对抑压性能影响，也可开展不同喷管形式、喷射方向及水池内不同浸没深度及水汽比等试验研究。
4、阀件26开启，喷淋泵27从水箱28取水，经过喷淋头29雾化，对安全壳模拟体5进行喷淋降温降压，模拟安全壳模拟体5长期排热过程，可通过调整喷淋头29，研究喷淋头29雾化性能及排热性能。
本发明中，安全壳模拟体5、抑压水池模拟体11、气体膨胀池模拟体20分别设置安全阀，防止试验过程中超压；分别设置蒸汽排放阀，用于试验后排气；分别设置排水阀，用于试验后排空容器内积水。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
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