核電站非能動冷卻系統演示裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，包括安裝基座以及通過循環管路相互連通的加熱單元、冷卻水箱和演示單元，冷卻水箱位于演示單元與加熱單元的上方并且其頂部開口與大氣連通；加熱單元包括加熱罐和1個以上電加熱管，靠近加熱罐進水口和出水口的管道上分別安裝有進水電磁閥和出水電磁閥；演示單元包括透明的演示視窗和安裝于演示視窗中的水流演示組件；本實用新型專利技術通過兩個閥門封閉加熱單元形成一個密閉的壓力環境，加熱單元用于模擬核反應堆，電加熱管將加熱罐內部的水加熱，加熱罐內部與外部即形成一個壓差環境，該壓差即為非能動系統的初始動力，該非能動系統工作效率高、能耗低并且具有演示作用，可用于研究和知識普及。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種演示裝置，具體涉及一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，屬于非能動裝置

技術介紹
目前，常用核電站超設計基準事故緩解方法都是通過能動方式對安全殼內進行噴淋或對反應堆堆腔進行注水，以降低安全殼和壓力容器的溫度和壓力。但是，現有方法都對冷源和電源等支持系統的依賴性很高，一旦核電站發生全廠斷電或最終熱阱喪失等超設計基準事故，就會因為不能及時引入外部冷源和電源而無法對安全殼進行冷卻，導致最為嚴重的核泄漏事故。雖然有些核電站本著多樣性設計理念，也設置了應急柴油機作為電源，但著并不能完全滿足冷卻系統的用電需求，而且也無法保證冷源，所以仍舊無法確保安全殼的安全。為解決上述問題，西屋公司在已開發的非能動先進壓水堆AP600的基礎上開發了AP1000。AP1000是AdvancedPassivePWR的簡稱，1000為其功率水平(百萬千瓦級)，該堆型為西屋公司設計的3代核電堆型。2015年中國進入核電重啟的關鍵之年，以華龍一號、AP1000和CAP1400為代表的三代核電技術將引領中國未來核電規模化發展的主流。AP1000的主要安全系統，如余熱排出系統、安注系統、安全殼冷卻系統等，均采用非能動設計，系統簡單，不依賴交流電源，無需能動設備即可長期保持核電站安全，非能動式冷卻顯著提高安全殼的可靠性、安全裕度大，針對嚴重事故的設計可將損壞的堆芯保持在壓力容器內，避免放射性釋放。由于對上述非能動系統的研究尚處于起步階段，如何提高非能動系統的效率為業界的主要研究方向。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，非能動系統工作效率高、能耗低并且具有演示作用，便于研究核電站故障時使用的非能動冷卻系統和開展非能動冷卻系統的知識普及工作。實現本技術目的所采用的技術方案為，一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，包括安裝基座以及通過循環管路相互連通的加熱單元、冷卻水箱和演示單元，加熱單元、冷卻水箱和演示單元均位于安裝基座上，冷卻水箱位于演示單元與加熱單元的上方，冷卻水箱的頂部開口與大氣連通；所述循環管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加熱單元與冷卻水箱通過上升管路連通，冷卻水箱與演示單元通過第一下降管路連通，演示單元與加熱單元通過第二下降管路連通，第二下降管路和上升管路靠近加熱單元的部位上分別安裝有進水閥和出水閥；所述加熱單元包括加熱罐和位于加熱罐中的1個以上電加熱管；所述演示單元包括透明的演示視窗和安裝于演示視窗中的水流演示組件，演示視窗連通第一下降管路與第二下降管路。所述進水閥和出水閥均為電磁閥。還包括控制單元，所述控制單元由控制器、人機界面、固態繼電器、壓力變送器、水位傳感器和2個溫度變送器構成，水位傳感器安裝于冷卻水箱的底部，2個溫度變送器分別安裝于加熱罐頂部的出水口處和冷卻水箱底部的出水口處，人機界面、壓力變送器、水位傳感器和2個溫度變送器均連接控制器的輸入端，進水閥和出水閥均連接控制器的輸出端，控制器通過固態繼電器控制電加熱管。所述加熱罐內部安裝有3個并聯的電加熱管，電加熱管安裝于加熱罐內腔的頂部。所述水流演示組件包括葉輪、主軸、2個支架和2個限位塊，主軸的兩端分別通過2個支架固定于演示視窗中，葉輪安裝于主軸上并且與主軸間隙配合，2個限位塊均緊密固定于主軸上并且位于葉輪的上下兩側。所述支架為三角支架，支架與主軸過盈配合，支架的三足抵緊演示視窗的管壁。所述演示視窗為直徑大于循環管路管徑的法蘭管，演示視窗與第一下降管路和第二下降管路均法蘭連接，位于演示視窗兩端的法蘭之間安裝有2根以上支撐柱。所述第一下降管路上安裝有節流閥，冷卻水箱的底部安裝有排水閥。所述安裝基座包括底座、門式框架和透明外殼，門式框架安裝于底座上，透明外殼固定于門式框架側面的上部，冷卻水箱放置于門式框架的頂部，演示單元與加熱單元封裝于門式框架內。所述水流演示組件為布條或直徑大于循環管路管徑的石蠟塊。由上述技術方案可知，本技術提供的核電站非能動冷卻系統演示裝置，包括安裝基座、加熱單元、冷卻水箱和演示單元，加熱單元、冷卻水箱和演示單元通過循環管路相互連通，形成一個完整的非能動循環演示回路；循環管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，第二下降管路和上升管路靠近加熱單元的部位上分別安裝有進水閥和出水閥，通過兩個閥門封閉加熱單元，在加熱單元內部形成一個密閉的壓力環境，加熱單元用于模擬核反應堆，加熱單元包括加熱罐和1個以上電加熱管，加熱罐為用不銹鋼按一定比例縮小制成的外形與核反應堆相同的容器，電加熱管相當于核燃料，模擬核反應堆內由核燃料產生熱量這一物理過程，未加熱時，兩個閥門封閉的部分(主要為加熱罐內部)為一壓力平衡的環境，當電加熱管得電發熱時，電加熱管將加熱罐內部的水加熱，加熱罐內部的水升溫后密度降低、水壓降低，而加熱罐外部水壓不變，由于加熱罐的進出水口均被閥門封閉，加熱罐內部與外部即形成一個壓差環境，該壓差即為非能動系統的初始動力，由于兩個閥門的封堵從而保證外部水不會破壞加熱罐內部壓差環境，因此加熱罐內部的溫差超過20°即可提供非能動系統的初始動力，常溫下加熱罐頂部的水加熱至65°時即可觀察到明顯的水循環，加熱單元以及兩個閥門的設計大大降低了形成非能動系統的初始動力的加熱溫度，使得該系統應用于實際核電站中時可極大提高非能動冷卻系統的冷卻效率，具有極高的實用價值；非能動系統的循環效果通過演示單元顯示，演示單元包括透明的演示視窗和安裝于演示視窗中的水流演示組件，演示視窗連通第一下降管路與第二下降管路，當水流動時，水流演示組件在水流的作用下動作，以此演示“非能動”這一物理現象。電加熱管安裝于加熱罐內腔的頂部，使得加熱罐頂部的水被加熱，在加熱罐內部即形成壓差環境，從而降低形成非能動系統的初始動力的加熱溫度。水流演示組件可選用布條或直徑大于循環管路管徑的石蠟塊，采用布條或石蠟塊可精簡演示單元結構，但是由于布條或石蠟塊自身可隨波浮動，因此容易貼附于演示視窗的管壁上，演示效果欠佳；此外，本技術還提供一種水流演示組件，包括葉輪、主軸、2個支架和2個限位塊，主軸的兩端分別通過2個支架固定于演示視窗中，葉輪安裝于主軸上并且與主軸間隙配合，主軸為固定件、葉輪為轉動件，通過主軸限制葉輪在水平方向的移動自由度和在豎直方向上的轉動自由度，2個限位塊均緊密固定于主軸上并且位于葉輪的上下兩側，2個限位塊限制葉輪在主軸上的縱向位置(在豎直方向的移動自由度)，防止葉輪在水流沖刷下上下竄動，因而葉輪只有在水平方向上的轉動自由度，由于葉輪自身具有一定硬度，不過受水流影響變形，因此葉輪的轉動可直觀反映水流的流速，其轉動快慢可直接反應水流流速的大小，從而也直接演示和說明了“非能動”這一物理現象。演示視窗為直徑大于循環管路管徑的法蘭管，為保證其自身結構強度，在其兩端的法蘭之間安裝支撐柱；主軸的固定采用三角支架，三角支架與主軸過盈配合，支架的三足抵緊演示視窗的管壁，結構簡單，易于拆裝，三角支架對水流流動的影響小。為提高系統運行效率，精確控制系統參數，便于非能動系統的研究，裝置中設置控制單元，并且進水閥和出水閥均采用電磁閥，控制單元用于控制電加熱管的加熱溫度和加熱時間，根據壓力變送器和溫度變送器采集的信號控制加熱單元水溫，并且控制進水閥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，其特征在于：包括安裝基座以及通過循環管路相互連通的加熱單元、冷卻水箱和演示單元，加熱單元、冷卻水箱和演示單元均位于安裝基座上，冷卻水箱位于演示單元與加熱單元的上方，冷卻水箱的頂部開口與大氣連通；所述循環管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加熱單元與冷卻水箱通過上升管路連通，冷卻水箱與演示單元通過第一下降管路連通，演示單元與加熱單元通過第二下降管路連通，第二下降管路和上升管路靠近加熱單元的部位上分別安裝有進水閥和出水閥；所述加熱單元包括加熱罐和位于加熱罐中的1個以上電加熱管；所述演示單元包括透明的演示視窗和安裝于演示視窗中的水流演示組件，演示視窗連通第一下降管路與第二下降管路。

【技術特征摘要】
1.一種核電站非能動冷卻系統演示裝置，其特征在于：包括安裝基座以及通過循環管路相互連通的加熱單元、冷卻水箱和演示單元，加熱單元、冷卻水箱和演示單元均位于安裝基座上，冷卻水箱位于演示單元與加熱單元的上方，冷卻水箱的頂部開口與大氣連通；所述循環管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加熱單元與冷卻水箱通過上升管路連通，冷卻水箱與演示單元通過第一下降管路連通，演示單元與加熱單元通過第二下降管路連通，第二下降管路和上升管路靠近加熱單元的部位上分別安裝有進水閥和出水閥；所述加熱單元包括加熱罐和位于加熱罐中的1個以上電加熱管；所述演示單元包括透明的演示視窗和安裝于演示視窗中的水流演示組件，演示視窗連通第一下降管路與第二下降管路。2.根據權利要求1所述的核電站非能動冷卻系統演示裝置，其特征在于：所述進水閥和出水閥均為電磁閥。3.根據權利要求2所述的核電站非能動冷卻系統演示裝置，其特征在于：還包括控制單元，所述控制單元由控制器、人機界面、固態繼電器、壓力變送器、水位傳感器和2個溫度變送器構成，水位傳感器安裝于冷卻水箱的底部，2個溫度變送器分別安裝于加熱罐頂部的出水口處和冷卻水箱底部的出水口處，人機界面、壓力變送器、水位傳感器和2個溫度變送器均連接控制器的輸入端，進水閥和出水閥均連接控制器的輸出端，控制器通過固態繼電器控制電加熱管。4.根據權利要求3所述的核電站非能動...

【專利技術屬性】
技術研發人員：左同興，林萌，劉培生，
申請(專利權)人：武漢藍輝機電設備有限公司，
類型：新型
國別省市：湖北;42