一种压水堆一回路教学演示模型的制作方法

本实用新型涉及压水反应堆物理模型领域，尤其涉及到一种压水堆一回路教学演示模型，它可以从原理上模拟压水堆一回路主设备运行、控制棒动作以及低压安全注入等过程。

背景技术：

目前，世界在役核电站仍以大型压水堆为主。压水反应堆一回路系统结构复杂，除了堆芯及压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主泵等主要设备外，棒控系统及安全注入系统也是核反应堆一回路重要组成部分。目前国内教学用的压水反应堆模型大都是静态实物模型或仿真机模型，无法演示反应堆的动态行为，包括反应堆功率升降过程中控制棒的提升或下插、失水事故下冷却水的安全注入等过程。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对目前核反应堆工程专业实践教学中所用的压水堆模型存在的不足，设计了一种压水堆一回路教学演示模型。

压水堆一回路教学演示模型，该装置分为三部分：一回路部分、二回路部分、控制棒控制部分。一回路部分由压力容器（1）、稳压器（7）、一定质量活塞（18）、蒸汽发生器（9）、第三截止阀（10）、闸阀（11）、水泵（12）、电加热管（15）、温度计（17）和管道（5）组成。二回路部分由高位水箱（8）、第二截止阀（6）、蒸汽发生器（9）、低位水箱（13）和管道组成。控制棒控制部分由控制棒（2）、定滑轮（4）、滑动变阻器（16）组成。

一回路部分，打开第一截止阀（3）通过高位水箱（8）向一回路系统注水，水被压力容器（1）内的电加热管（15）加热，用水泵（12）驱动形成循环。其中稳压器（7）用于调节回路中的压力，蒸汽发生器（9）将一回路水的热量传递给二回路。

二回路部分，打开第二截止阀（6）通过高位水箱（8）向蒸汽发生器（9）注水，一部分水将被加热，流向低位水箱（13）。出于安全考虑，不必让二回路产生蒸汽，只是演示其工作原理。

控制棒控制部分，通过手动操作定滑轮（4）调节控制棒（2）在压力容器（1）内的位置，带动滑动变阻器（16）调节电加热管（15）的功率，功率变化从温度计（17）中可以看出。

压力容器中的燃料组件用电加热器代替，压力容器采用实际压力容器结构设置。可以通过调节稳压器上端的活塞（18）质量来调节一回路压力。蒸汽发生器采用卧式直流式，不仅简化了结构，还减小了主泵功率。

滑轮一边连接控制棒组件，另一边连接滑动变阻器。由旋转机器带动滑轮，带动控制棒的升降，同时通过滑动变阻器的电阻变化改变电加热器功率。当控制棒组件下降时，滑动变阻器电阻变大，电加热器功率降低。此过程模拟了控制棒组件的功能。

高位水箱相对高度高于其他设备，当注入冷却剂（水）时，由重力驱动，处于自然状态。此过程模拟了低压安注的功能。

本实用新型的有益效果：该装置参考了现有压水堆核电站一回路系统的结构及工作原理，并经过了简化，可作为一种实验模型和辅助教学手段，用来直观形象动态的演示压水堆一回路的运行过程和原理。同时该装置成本低廉，容易操作，通过简单的操作便可以了解一回路运行过程、控制棒控制反应堆功率过程、事故情况下低压安注的过程。

附图说明

图1为压水堆一回路动态演示模型示意图

图2为压水堆一回路动态演示模型控制棒调节部分示意图

图中：1-压力容器、2-控制棒、3-第一截止阀、4-定滑轮、5-管道、6-第二截止阀、7-稳压器、8-高位水箱、9-蒸汽发生器、10-第三截止阀、11-闸阀、12-水泵、13-低位水箱、14-电源、15-电加热管、16-滑动变阻器、17-温度计、18-一定质量活塞。

具体实施方式

如图1所示，打开第一截止阀（3）通过高位水箱（8）向一回路系统注水，水被压力容器（1）内的电加热管（15）加热，用水泵（12）驱动形成循环。其中稳压器（7）用于调节回路中的压力，蒸汽发生器（9）将一回路水的热量传递给二回路。同时打开第二截止阀（6）通过高位水箱（8）向蒸汽发生器（9）注水，一部分水将被加热流向低位水箱（13）。

如图2所示，通过手动操作定滑轮（4）调节控制棒（2）在压力容器（1）内的位置，带动滑动变阻器（16）调节电加热管（15）的功率，功率变化从温度计（17）中可以看出。

如图1所示，打开第一截止阀（3），由于高位水箱高于其他设备，在重力驱动下对电加热管进行冷却。