一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置，其特征在于：包括本體(1)、三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)；所述本體(1)自內(nèi)而外依次包括圓環(huán)形的固定內(nèi)壁(11)、保溫層(12)、內(nèi)絕緣層(13)、電感線圈(14)、外絕緣層(15)、保護層(16)；所述三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)和電感線圈(14)依次連接。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了核電站堆芯衰變熱的模擬方法。本發(fā)明專利技術(shù)提供的核電站堆芯衰變熱的模擬裝置，使用工業(yè)常用三相自耦變壓器、三相通用變頻器作為主要控制儀器，容易加工，操作簡單方便，能夠滿足模擬核電站衰變熱所需要的電加熱功率，為研究核電站衰變熱對堆芯的影響奠定了基礎(chǔ)，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景和科研價值。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置和方法
本專利技術(shù)屬于核電設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置和方法。
技術(shù)介紹
核電站反應(yīng)堆在停堆之后，產(chǎn)熱量在初期下降速度很快，而在后期下降速度較慢。雖然停堆后的產(chǎn)熱功率只有正常運轉(zhuǎn)功率的百分之幾，但這些熱量足以導(dǎo)致堆芯熔毀，進而導(dǎo)致放射性物質(zhì)泄漏，造成重大核事故。核電站反應(yīng)堆停堆后所產(chǎn)生的熱量來源有兩個，一個是剩余裂變物質(zhì)產(chǎn)生的裂變熱，另一個是衰變物質(zhì)所產(chǎn)生的衰變熱。而前者在停堆幾十秒后就變得非常小，從而可以忽略不計。因此，衰變熱是核電站堆芯余熱的主要來源。為了避免堆芯融毀、預(yù)防核災(zāi)難發(fā)生，有必要研究堆芯在衰變熱作用下?lián)p壞程度。事實上，核電站反應(yīng)堆即使在停堆之后，堆芯仍具有很強的放射性和巨大的危險性，所以目前不具備直接研究衰變熱對堆芯影響的條件，只能在模擬衰變熱的情況下，研究衰變熱對核電站堆芯的影響。然而，目前還沒有文獻披露涉及核電站堆芯衰變熱的模擬方法和裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：為了能夠更好的研究衰變熱對核電站堆芯的影響，本專利技術(shù)的目的在于提供一種核電站堆芯衰變熱的模擬方法和裝置。技術(shù)方案：本專利技術(shù)提供的一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置，包括本體(1)、三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)；所述本體(1)自內(nèi)而外依次包括圓環(huán)形的固定內(nèi)壁(11)、保溫層(12)、內(nèi)絕緣層(13)、電感線圈(14)、外絕緣層(15)、保護層(16)；所述三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)和電感線圈(14)依次連接。作為優(yōu)選，所述三相自耦變壓器(2)為提供380V～250kV連續(xù)變壓的變壓器；所述三相通用變頻器(3)為提供500Hz～10000Hz中頻電流的變頻器。作為另一種優(yōu)選，所述固定內(nèi)壁(11)的厚度為20～50mm，其材質(zhì)為木材、塑料或有機玻璃。作為另一種優(yōu)選，所述保溫層(12)為3～5層石棉布。作為另一種優(yōu)選，所述內(nèi)絕緣層(13)為3～5層無堿玻璃絲布。作為另一種優(yōu)選，所述電感線圈(14)為1層纏繞于內(nèi)絕緣層(13)上的裸露銅絞線。作為另一種優(yōu)選，所述外絕緣層(15)為3～5層無堿玻璃絲布。作為另一種優(yōu)選，所述保護層(16)為3～5層硅鈦防火布。本專利技術(shù)還提供了一種利用上述裝置對核電站堆芯衰變熱的模擬方法，包括以下步驟：(1)根據(jù)待模擬的衰變熱衰變模式，確定所需的時間間隔，再確定在每個時間間隔內(nèi)相應(yīng)的電感加熱功率；(2)調(diào)節(jié)三相通用變頻器，獲得所需的中頻電流；再調(diào)節(jié)三相自耦變壓器，在每個時間間隔內(nèi)設(shè)置能產(chǎn)生上述電感加熱功率的電壓，產(chǎn)生上述衰變熱模式的電感加熱功率，從而對待模擬的衰變熱衰變模式的核電站堆芯衰變熱進行模擬。有益效果：本專利技術(shù)提供的核電站堆芯衰變熱的模擬裝置，使用工業(yè)常用三相自耦變壓器、三相通用變頻器作為主要控制儀器，容易加工，操作簡單方便，能夠滿足模擬核電站衰變熱所需要的電加熱功率，為研究核電站衰變熱對堆芯的影響奠定了基礎(chǔ)，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景和科研價值。具體而言，本專利技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下突出的優(yōu)勢：(1)本專利技術(shù)采用中頻電磁感應(yīng)加熱的方式來模擬核電站堆芯衰變熱，中頻電磁感應(yīng)加熱為內(nèi)熱方式，可以用來加熱5kg～60000kg的金屬材料，具有加熱速度快、加熱質(zhì)量范圍廣的特點，方法切實可行。(2)由于電感線圈本身不產(chǎn)生熱量，故具有較長的使用壽命，因此可以避免電阻式加熱所需要的經(jīng)常維護費和更換加熱電阻線圈的費用，從而可以極大的降低使用成本。(3)因為電磁感應(yīng)加熱為內(nèi)熱方式，人體可以接觸該裝置表面，從而可以避免傳統(tǒng)加熱方式所造成的燒傷、燙傷事故，可以有效保證使用人員的安全。(4)該裝置采用工業(yè)用三相自耦變壓器和三相通用變頻器，可以實現(xiàn)對輸入電壓、電流的精確控制。(5)該裝置還具有兩層絕緣層和一層保護層，從而能夠保證該裝置長期、安全穩(wěn)定的運行。附圖說明圖1為本專利技術(shù)核電站堆芯衰變熱的模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式實施例1核電站堆芯衰變熱的模擬方法和裝置，包括：主體1；三相自耦變壓器2，該工業(yè)用變壓器可以實現(xiàn)380V～250kV連續(xù)變壓；三相通用變頻器3，該工業(yè)通用變頻器可以得到500Hz～10000Hz中頻電流。其中，主體1包括：圓環(huán)形固定內(nèi)壁11，其直徑D、高度H、壁厚可根據(jù)需要設(shè)置，壁厚優(yōu)選20～50mm，固定內(nèi)壁11材料為木材、塑料或有機玻璃均可；保溫層12，保溫層12纏繞在固定內(nèi)壁11外側(cè)，保溫層12材料為石棉布，纏繞3～5層；內(nèi)絕緣層13，內(nèi)絕緣層13纏繞在保溫層12外側(cè)，內(nèi)絕緣層13材料為無堿玻璃絲布，纏繞3～5層；電感線圈14，電感線圈14纏繞在絕緣層13外側(cè)，電感線圈14材料為裸露銅絞線，纏繞1層，其粗細和纏繞匝數(shù)可根據(jù)需要設(shè)置；外絕緣層15，外絕緣層15纏繞在電感線圈14外側(cè)，外絕緣層15材料為無堿玻璃絲布，纏繞3～5層；保護層16，保護層16材料纏繞在外絕緣層15外側(cè)，保護層16材料為硅鈦防火布，纏繞3～5層；利用上述裝置對核電站堆芯衰變熱的模擬，包括以下步驟：(1)主體1采用：圓環(huán)形固定內(nèi)壁11，直徑D＝600mm、高度H＝800mm，壁厚30mm，固定內(nèi)壁11材料為有機玻璃；保溫層12，保溫層12纏繞在固定內(nèi)壁11外側(cè)，保溫層12材料為石棉布，纏繞4層；內(nèi)絕緣層13，內(nèi)絕緣層13纏繞在保溫層12外側(cè)，內(nèi)絕緣層13材料為無堿玻璃絲布，纏繞5層；電感線圈14，電感線圈14纏繞在絕緣層13外側(cè)，電感線圈14材料為裸露銅絞線，纏繞1層，纏繞80匝，粗細為50mm2；外絕緣層15，外絕緣層15纏繞在電感線圈14外側(cè)，外絕緣層15材料為無堿玻璃絲布，纏繞3層；保護層16，保護層16材料纏繞在外絕緣層15外側(cè)，保護層16材料為硅鈦防火布，纏繞5層。將三相自耦變壓器與外接三相電源相連，再將三相通用變頻器與三相自耦變壓器相連，再將電感線圈一端與三相通用變頻器相連，另外一端與外接電源相連，構(gòu)成回路。(2)模擬核電站停堆之后24小時內(nèi)的衰變熱情況，以一個小時為時間間隔，認為該衰變模式在每個小時內(nèi)的衰變功率如下所示：4MW、2MW、1.3MW、1MW、800kW、666.6kW、571.4kW、500kW、444.4kW、400kW、363.6kW、333.3kW、307.6kW、285.7kW、266.7kW、250kW、235.3kW、222.2kW、210.5kW、200kW、190.5kW、181.8kW、173.9kW、166.7kW。(3)首先調(diào)節(jié)三相通用變頻器，產(chǎn)生電流頻率為1000Hz的中頻電流,然后調(diào)節(jié)三相自耦變壓器，在每個小時內(nèi)電壓依次設(shè)置為：250kV、125kV、83.3kV、62.5kV、50kV、41.7kV、35.7kV、31.3kV、27.8kV、25kV、22.7kV、20.8kV、19.2kV、17.9kV、16.7kV、15.6kV、14.7kV、13.9kV、13.2kV、12.5kV、11.9kV、11.4kV、10.9kV、10.4kV，就可以得到上述衰變熱模式的電感加熱功率，從而就可以對該種模式的核電站堆芯衰變熱進行模擬。實施例2使用該專利技術(shù)裝置和方法可以模擬2011年3月11日發(fā)生在日本福島核電站核事故的堆芯衰變熱對堆芯影響情況，從而可以為以后的核事故預(yù)防提供經(jīng)驗。由于福島核電站的堆芯尺寸非常大本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種核電站堆芯衰變熱的模擬裝置，其特征在于：包括本體(1)、三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)；所述本體(1)自內(nèi)而外依次包括圓環(huán)形的固定內(nèi)壁(11)、保溫層(12)、內(nèi)絕緣層(13)、電感線圈(14)、外絕緣層(15)、保護層(16)；所述三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)和電感線圈(14)依次連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種核電站堆芯衰變熱的模擬方法，其特征在于，采用核電站堆芯衰變熱的模擬裝置進行模擬，所述模擬裝置包括本體(1)、三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)；所述本體(1)自內(nèi)而外依次包括圓環(huán)形的固定內(nèi)壁(11)、保溫層(12)、內(nèi)絕緣層(13)、電感線圈(14)、外絕緣層(15)、保護層(16)；所述三相自耦變壓器(2)、三相通用變頻器(3)和電感線圈(14)依次連接后再與外接三相電源連接構(gòu)成回路；所述三相自耦變壓器(2)為提供380V～250kV連續(xù)變壓的變壓器；所述三相通用變頻器(3)為提供500Hz～10000Hz中頻電流的變頻器；根據(jù)待模擬的反應(yīng)堆確定固定內(nèi)壁(11)的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：褚洪巖，孫偉，蔣金洋，
申請(專利權(quán))人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32