一种核电站堆芯衰变热的模拟装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核电设备领域，特别涉及一种核电站堆芯衰变热的模拟装置和方法。
【背景技术】
[0002]核电站反应堆在停堆之后，产热量在初期下降速度很快，而在后期下降速度较慢。虽然停堆后的产热功率只有正常运转功率的百分之几，但这些热量足以导致堆芯熔毁，进而导致放射性物质泄漏，造成重大核事故。核电站反应堆停堆后所产生的热量来源有两个，一个是剩余裂变物质产生的裂变热，另一个是衰变物质所产生的衰变热。而前者在停堆几十秒后就变得非常小，从而可以忽略不计。因此，衰变热是核电站堆芯余热的主要来源。为了避免堆芯融毁、预防核灾难发生，有必要研宄堆芯在衰变热作用下损坏程度。事实上，核电站反应堆即使在停堆之后，堆芯仍具有很强的放射性和巨大的危险性，所以目前不具备直接研宄衰变热对堆芯影响的条件，只能在模拟衰变热的情况下，研宄衰变热对核电站堆芯的影响。然而，目前还没有文献披露涉及核电站堆芯衰变热的模拟方法和装置。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了能够更好的研宄衰变热对核电站堆芯的影响，本发明的目的在于提供一种核电站堆芯衰变热的模拟方法和装置。
[0004]技术方案:本发明提供的一种核电站堆芯衰变热的模拟装置，包括本体(I)、三相自耦变压器(2)、三相通用变频器(3);所述本体(I)自内而外依次包括圆环形的固定内壁
(11)、保温层(12)、内绝缘层(13)、电感线圈(14)、外绝缘层(15)、保护层(16);所述三相自耦变压器(2)、三相通用变频器(3)和电感线圈(14)依次连接。
[0005]作为优选，所述三相自耦变压器(2)为提供380V?250kV连续变压的变压器；所述三相通用变频器(3)为提供500Hz?10000Hz中频电流的变频器。
[0006]作为另一种优选，所述固定内壁(11)的厚度为20?50mm，其材质为木材、塑料或有机玻璃。
[0007]作为另一种优选，所述保温层(12)为3?5层石棉布。
[0008]作为另一种优选，所述内绝缘层(13)为3?5层无碱玻璃丝布。
[0009]作为另一种优选，所述电感线圈(14)为I层缠绕于内绝缘层(13)上的裸露铜绞线。
[0010]作为另一种优选，所述外绝缘层(15)为3?5层无碱玻璃丝布。
[0011]作为另一种优选，所述保护层(16)为3?5层硅钛防火布。
[0012]本发明还提供了一种利用上述装置对核电站堆芯衰变热的模拟方法，包括以下步骤:
[0013](I)根据待模拟的衰变热衰变模式，确定所需的时间间隔，再确定在每个时间间隔内相应的电感加热功率；
[0014](2)调节三相通用变频器，获得所需的中频电流；再调节三相自耦变压器，在每个时间间隔内设置能产生上述电感加热功率的电压，产生上述衰变热模式的电感加热功率，从而对待模拟的衰变热衰变模式的核电站堆芯衰变热进行模拟。
[0015]有益效果:本发明提供的核电站堆芯衰变热的模拟装置，使用工业常用三相自耦变压器、三相通用变频器作为主要控制仪器，容易加工，操作简单方便，能够满足模拟核电站衰变热所需要的电加热功率，为研宄核电站衰变热对堆芯的影响奠定了基础，具有广泛的工业应用前景和科研价值。
[0016]具体而言，本发明相对于现有技术具有以下突出的优势:
[0017](I)本发明采用中频电磁感应加热的方式来模拟核电站堆芯衰变热，中频电磁感应加热为内热方式，可以用来加热5kg?60000kg的金属材料，具有加热速度快、加热质量范围广的特点，方法切实可行。
[0018](2)由于电感线圈本身不产生热量，故具有较长的使用寿命，因此可以避免电阻式加热所需要的经常维护费和更换加热电阻线圈的费用，从而可以极大的降低使用成本。
[0019](3)因为电磁感应加热为内热方式，人体可以接触该装置表面，从而可以避免传统加热方式所造成的烧伤、烫伤事故，可以有效保证使用人员的安全。
[0020](4)该装置采用工业用三相自耦变压器和三相通用变频器，可以实现对输入电压、电流的精确控制。
[0021](5)该装置还具有两层绝缘层和一层保护层，从而能够保证该装置长期、安全稳定的运行。
【附图说明】
[0022]图1为本发明核电站堆芯衰变热的模拟装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]核电站堆芯衰变热的模拟方法和装置，包括:主体I ;三相自耦变压器2，该工业用变压器可以实现380V?250kV连续变压；三相通用变频器3，该工业通用变频器可以得到500Hz?10000Hz中频电流。其中，主体I包括:圆环形固定内壁11，其直径D、高度H、壁厚可根据需要设置，壁厚优选20?50mm，固定内壁11材料为木材、塑料或有机玻璃均可；保温层12，保温层12缠绕在固定内壁11外侧，保温层12材料为石棉布，缠绕3?5层；内绝缘层13，内绝缘层13缠绕在保温层12外侧，内绝缘层13材料为无碱玻璃丝布，缠绕3?5层；电感线圈14，电感线圈14缠绕在绝缘层13外侧，电感线圈14材料为裸露铜绞线，缠绕I层，其粗细和缠绕匝数可根据需要设置；外绝缘层15，外绝缘层15缠绕在电感线圈14外侦牝外绝缘层15材料为无碱玻璃丝布，缠绕3?5层；保护层16，保护层16材料缠绕在外绝缘层15外侧，保护层16材料为硅钛防火布，缠绕3?5层；
[0025]利用上述装置对核电站堆芯衰变热的模拟，包括以下步骤:
[0026](I)主体I采用:圆环形固定内壁11，直径D = 600mm、高度H = 800mm，壁厚30mm，固定内壁11材料为有机玻璃；保温层12，保温层12缠绕在固定内壁11外侧，保温层12材料为石棉布，缠绕4层；内绝缘层13，内绝缘层13缠绕在保温层12外侧，内绝缘层13材料为无碱玻璃丝布，缠绕5层；电感线圈14，电感线圈14缠绕在绝缘层13外侧，电感线圈14材料为裸露铜绞线，缠绕I层，缠绕80匝，粗细为50mm2;外绝缘层15，外绝缘层15缠绕在电感线圈14外侧，外绝缘层15材料为无碱玻璃丝布，缠绕3层；保护层16，保护层16材料缠绕在外绝缘层15外侧，保护层16材料为硅钛防火布，缠绕5层。将三相自耦变压器与外接三相电源相连，再将三相通用变频器与三相自耦变压器相连，再将电感线圈一端与三相通用变频器相连，另外一端与外接电源相连，构成回路。
[0027](2)模拟核电站停堆之后24小时内的衰变热情况，以一个小时为时间间隔，认为该衰变模式在每个小时内的衰变功率如下所示:4MW、2丽、1.3MW、lMW、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。
[0028](3)首先调节三相通用变频器，产生电流频率为1000Hz的中频电流，然后调节三相自耦变压器，在每个小时内电压依次设置为:250kV、125