一种核电站的LOCA测试装置的制作方法

本发明涉及核电安全检测，具体涉及一种核电站的loca测试装置。

背景技术：

1、现阶段的核电厂基本都采用轻水堆作为中心热交换方式，一回路的冷却剂通过堆芯加热，在蒸汽发生器中将热能传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。在冷却系统中，主要的构成部件为冷却剂、压力调节系统和超压保护系统。其中，冷却剂系统主要包括连接反应堆芯与蒸汽发生器之间的大大小小的连接管道。系统正常工作时，冷却剂由泵管道注入，带走反应堆芯的热量，将这些热量带给二回路及三回路后转化为水蒸气驱动汽轮机工作。同时，还能冷却反应堆，防止温度过高而导致堆芯融化，保持反应堆堆芯内压力，避免压力过低堆芯暴沸或者压力过高损害管壳物质边界。冷却剂在反应堆内还配合控制器调节反应速率，以达到整个系统的平稳运行。

2、冷却剂丧失事故(loss of coolant accident，简称loca)，是轻水堆核电厂最重要的设计基准事故(dba)之一。loca的发生即意味着堆芯冷却条件的恶化，堆芯内积蓄的大量热量和裂变产物的衰变热无法导出，其后果可能导致轻水堆核电厂纵深防御体系的四道屏障—元件芯块、包壳、一次压力边界和安全壳功能全部丧失。引起事故的原因也比较多样，包括传导管道破裂、系统故障导致系统反应偏离安全工作范围、人为损害设施导致泄露等。当泄露发生时，为避免损坏安全壳造成核泄漏事故，必须对安全壳进行降温、降压处理，此时喷淋设备会启动确保温度和压力在可承受范围内，确保安全壳的完整性。

3、在loca测试过程中，安全壳首先处于一段高温、高压的环境，之后需要喷淋系统进行降温，不仅包括纯净水降温，还包括通过化学反应中和有害的反应产物，反应过程中持续时间长，环境复杂，对于设备的考验十分严峻，因此在核电设备投入使用前必须对其进行loca鉴定测试，以确保相关设备在发生loca事故时能继续完成预期的安全保障功能。

4、公开号为cn202018832u的中国实用新型专利公开了一种核电站loca试验装置，包括蒸汽锅炉、压缩空气储气罐和蒸汽储存罐，通过固定管道和试验仓相连，能够实现ap1000核电站的loca测试，然而这种设计，在自动化、数字化和可调节方面还有不足，难以准确灵活的模拟loca试验过程中温度和压力的变化情况。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种核电站的loca测试装置，能够根据实验阶段不同，调整实验舱内压力和温度，有利于实验参数的精准调控，避免实验后期系统超调量过大影响实验进程。

2、为实现上述目的，本发明提供一种核电站的loca测试装置，包括实验舱、蒸汽供应机构和气体供应机构，所述蒸汽供应机构包括蒸汽源、以及连接蒸汽源和实验舱的蒸汽进管，所述气体供应机构包括气源、以及连接气源和实验舱的气体进管，还包括控制系统，所述蒸汽进管上设置有第一控制阀组，所述气体进管上都设置有第二控制阀组，所述第一控制阀组和第二控制阀组都包括并联设置的电磁开关阀和电磁比例阀，且电磁开关阀和电磁比例阀都与控制系统控制相连，所述实验舱上还设有分别用于检测舱内温度和压力的实验温度传感器和实验压力传感器，所述实验温度传感器和实验压力传感器都与控制系统信号相连。

3、进一步地，所述实验舱沿高度方向上设有多个位于不同高度的蒸汽进口，且每个蒸汽进口都连接有蒸汽进管。

4、进一步地，所述蒸汽源包括蒸汽储存罐和燃气锅炉，所述燃气锅炉与蒸汽储存罐相连通，所述蒸汽进管连接在蒸汽储存罐上。

5、进一步地，所述蒸汽储存罐中还设有电加热器，所述控制系统与电加热器控制相连。

6、进一步地，所述蒸汽源包括多个蒸汽储存罐，多个蒸汽储存罐之间采用串联管路保持相连通，且串联管路上设有阀门，所述实验舱与多个蒸汽储存罐都相连通。

7、进一步地，所述气源包括气体储藏罐和空气压缩机，所述气体储藏罐与气体进管相连，所述空气压缩机与气体储藏罐相连，用于向气体储藏罐填充高压气体。

8、进一步地，还包括喷淋机构，所述喷淋机构包括液体储藏罐、喷淋管、喷淋流量泵和流量计，所述喷淋管连接液体储藏罐与实验舱，所述喷淋流量泵设置于喷淋管中提供泵送力，所述流量计设置于喷淋管中，且与控制系统信号相连，所述控制系统与喷淋流量泵控制相连。

9、进一步地，还包括排气机构，所述排气机包括连接在实验舱上的排气管路、以及设置于排气管路上的第三控制阀组，所述第三控制阀组包括并联设置的电磁开关阀和电磁比例阀，且电磁开关阀和电磁比例阀都与控制系统控制相连。

10、进一步地，所述控制系统包括上位机主控单元和下位机plc，所述上位机主控单元与下位机plc相连，所述下位机plc分别与第一控制阀组、第二控制阀组、实验温度传感器和实验压力传感器都相连。

11、进一步地，所述气体进管连接在实验舱的顶部。

12、如上所述，本发明涉及的loca测试装置，具有以下有益效果：

13、1.改进了蒸汽供应方式和气体供应方式，利用普通的电磁开关阀和调节灵敏的电磁比例阀实现两种控制模式，调整不同阶段的蒸汽流量和气体流量，并根据相应传感器采集的压力和温度信号进行调节，有利于实验参数的精准调控，避免实验后期系统超调量过大影响实验进程。

14、2.喷淋流量稳定控制，利用变频器组成闭环系统控制喷淋流量泵，可以输出任意值流量，流量控制更加稳定精确。

15、3.选择燃气锅炉与电加热器联合加热蒸汽的方式，前期主要使用燃气锅炉加热完成热冲刺，后期使用电加热使系统稳定保持状态。

16、4.传感器的排布合理，考虑不同长度蒸汽进管的热量损耗，在实验舱蒸汽进入位置使用多个传感器采集温度，利用平均值进行反馈控制，减小系统实验时参数的震荡幅度。

17、5.采用多个蒸汽储存罐串联贯通的方式，能够对于不同位置的蒸汽储存罐实现不同排气速率进行设计，同时兼顾实验的压力、温度需求。

技术特征：

1.一种核电站的loca测试装置，包括实验舱(1)、蒸汽供应机构(2)和气体供应机构(3)，所述蒸汽供应机构(2)包括蒸汽源、以及连接蒸汽源和实验舱(1)的蒸汽进管(21)，所述气体供应机构(3)包括气源、以及连接气源和实验舱(1)的气体进管(31)，其特征在于：还包括控制系统(6)，所述蒸汽进管(21)上设置有第一控制阀组(22)，所述气体进管(31)上都设置有第二控制阀组(32)，所述第一控制阀组(22)和第二控制阀组(32)都包括并联设置的电磁开关阀和电磁比例阀，且电磁开关阀和电磁比例阀都与控制系统(6)控制相连，所述实验舱(1)上还设有分别用于检测舱内温度和压力的实验温度传感器(11)和实验压力传感器(12)，所述实验温度传感器(11)和实验压力传感器(12)都与控制系统(6)信号相连。

2.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：所述实验舱(1)沿高度方向上设有多个位于不同高度的蒸汽进口，且每个蒸汽进口都连接有蒸汽进管(21)。

3.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：所述蒸汽源包括蒸汽储存罐(23)和燃气锅炉(24)，所述燃气锅炉(24)与蒸汽储存罐(23)相连通，所述蒸汽进管(21)连接在蒸汽储存罐(23)上。

4.根据权利要求3所述的loca测试装置，其特征在于：所述蒸汽储存罐(23)中还设有电加热器(28)，所述控制系统(6)与电加热器(28)控制相连。

5.根据权利要求3所述的loca测试装置，其特征在于：所述蒸汽源包括多个蒸汽储存罐(23)，多个蒸汽储存罐(23)之间采用串联管路(29)保持相连通，且串联管路(29)上设有阀门，所述实验舱(1)与多个蒸汽储存罐(23)都相连通。

6.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：所述气源包括气体储藏罐(33)和空气压缩机(34)，所述气体储藏罐(33)与气体进管(31)相连，所述空气压缩机(34)与气体储藏罐(33)相连，用于向气体储藏罐(33)填充高压气体。

7.根据权利要求1所述loca测试装置，其特征在于：还包括喷淋机构(4)，所述喷淋机构(4)包括液体储藏罐(41)、喷淋管(42)、喷淋流量泵(43)和流量计(44)，所述喷淋管(42)连接液体储藏罐(41)与实验舱(1)，所述喷淋流量泵(43)设置于喷淋管(42)中提供泵送力，所述流量计(44)设置于喷淋管(42)中，且与控制系统(6)信号相连，所述控制系统(6)与喷淋流量泵(43)控制相连。

8.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：还包括排气机构(5)，所述排气机包括连接在实验舱(1)上的排气管路(51)、以及设置于排气管路(51)上的第三控制阀组(52)，所述第三控制阀组(52)包括并联设置的电磁开关阀和电磁比例阀，且电磁开关阀和电磁比例阀都与控制系统(6)控制相连。

9.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：所述控制系统(6)包括上位机主控单元(61)和下位机plc(62)，所述上位机主控单元(61)与下位机plc(62)相连，所述下位机plc(62)分别与第一控制阀组(22)、第二控制阀组(32)、实验温度传感器(11)和实验压力传感器(12)都相连。

10.根据权利要求1所述的loca测试装置，其特征在于：所述气体进管(31)连接在实验舱(1)的顶部。

技术总结
本发明涉及一种核电站的LOCA测试装置，包括实验舱、蒸汽供应机构和气体供应机构，所述蒸汽供应机构包括蒸汽源、以及连接蒸汽源和实验舱的蒸汽进管，所述气体供应机构包括气源、以及连接气源和实验舱的气体进管，还包括控制系统，所述蒸汽进管上设置有第一控制阀组，所述气体进管上都设置有第二控制阀组，所述第一控制阀组和第二控制阀组都包括并联设置的电磁开关阀和电磁比例阀，且电磁开关阀和电磁比例阀都与控制系统控制相连，所述实验舱上还设有分别用于检测舱内温度和压力的实验温度传感器和实验压力传感器，所述实验温度传感器和实验压力传感器都与控制系统信号相连。

技术研发人员：杨俊彬,杨海马,孙浩,陈刚,张向鸿,江斌,刘瑾,李筠,张大伟,丁大民,方刚
受保护的技术使用者：上海国缆检测股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12