核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电站反应堆冷却剂系统和余热排出系统，尤其涉及一种核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统。
【背景技术】
[0002]半管运行是指压水堆核电站反应堆换料停堆和设备维修期间，主回路疏水至主管道中心位置附近的一种运行工况，也称为半充水运行工况。
[0003]半管运行时依靠余热排出系统(RHRS)来带走堆芯余热，如果此时丧失余热排出能力，就会危及堆芯安全，造成堆芯沸腾直至堆芯裸露。早期核电站的设计和运行始终将电站安全的重点放在反应堆功率运行的工况，对停堆后可能发生的事故未给予重视，对其认识也不够充分，传统地认为反应堆停堆后衰变产热不会造成严重后果。然而美国核管会NRC曾公布了多起发生在半管运行工况下的事件。
[0004]半管运行期间引起冷却丧失的主要原因有余热排出管(RHR管)吸入口由于吸入空气形成涡流或者气穴，从而造成泵断流事件，以及RHR泵入口压力低引起气蚀等。在核电发展的进程中，越来越强调安全的重要性，尽可能将安全隐患消除在设计之初。因此，研宄半管运行期间反应堆冷却剂系统环路的临界液位对于保证RHR泵正常运行，而不会出现漩涡或者吸空，从而确保反应堆换料停堆和设备维修期间的安全运行具有十分重要的意义。
[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统，针对半管运行中存在的问题，对实际的反应堆冷却剂系统建立合理的简化模型。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统，以研宄并确定不同结构参数和流动参数下的主管道临界液位，由此来得到关键参数对主管道临界液位的影响规律，从而为工程设计和分析提供支持。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统，其特征在于，包括连通的第一水箱和第一管道系统；所述第一水箱包括第一出口、第二出口和第一入口，所述第一管道系统连接在所述第一出口和所述第一入口之间，所述第一出口高于所述第一入口 ；所述第二出口低于所述第一出口且高于所述第一入口，用于排出所述第一水箱内的液体；所述第一管道系统包括水平设置的第一管道，所述第一管道上设置有至少一个液位计，所述液位计用于测量所述第一管道内的液体在所述液位计处的液位。
[0008]进一步地，所述第一管道连接在所述第一出口处，所述第一管道是至少部分地透明的。
[0009]进一步地，所述第一水箱内设置有加热装置和测温装置，用于对所述第一水箱内的所述液体加热和测温。
[0010]进一步地，所述第一管道系统还包括T形管道，所述T形管道的两个开口分别通过第一法兰和第二法兰连接于所述第一管道中，所述T形管道是至少部分地透明的；核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统还包括可视化系统，所述可视化系统对准所述T形管道，用于获取所述T形管道内的液体的液面的图像。
[0011]进一步地，所述第一管道系统还包括软管和第二管道，所述T形管道的第三个开口与所述软管的一端相连，所述软管的另一端与所述第二管道的一端相连。
[0012]进一步地，所述第一管道系统还包括并联的第一支管和第二支管，所述并联的第一支管和第二支管的一端与所述第二管道的另一端相连，所述并联的第一支管和第二支管的另一端与所述第一入口相连。
[0013]进一步地，还包括含气率测量装置、阀门和测压装置，所述含气率测量装置、阀门和测压装置布置在所述第二管道上。
[0014]进一步地，所述第一支管上设置有第一阀门、第一流量计和第一泵，所述第二支管上设置有第二阀门、第二流量计和第二泵；所述第一泵用于将通过所述第一管道、所述T形管道、所述软管和所述第二管道离开所述第一水箱的液体通过所述第一支管泵回所述第一水箱，所述第二支管用于将通过所述第一管道、所述T形管道、所述软管和所述第二管道离开所述第一水箱的液体通过所述第二支管泵回所述第一水箱。
[0015]进一步地，还包括第二水箱和第二管道系统，所述第二管道系统包括第三管道和第四管道，所述第三管道的一端通过第三阀门连接到所述第一水箱的所述第二出口，另一端穿过所述第二水箱的顶部开口进入所述第二水箱，所述第二水箱的下部设有出口，所述第四管道的一端通过第四阀门与所述第二水箱的所述出口相连，另一端穿过所述第一水箱的顶部开口进入所述第一水箱，所述第四管道上设有泵以将所述第二水箱中的液体泵入所述第一水箱。
[0016]进一步地，所述第一水箱的所述第一入口和所述第一出口处皆布置有滤网。
[0017]在本发明的较佳实施方式中，提供了一种核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统，包括第一水箱、第二水箱、第一管道系统和第二管道系统；第一管道系统连接在第一水箱的第一出口和第一入口之间，其包括一个透明的水平布置的第一管道，第一管道的一端与第一出口相连，另一端封闭或敞口 ；一个透明的T形管道连接在第一管道中，其第三个开口与软管相连，软管、第二管道以及并联的第一支管和第二支管依次连接直到第一水箱的第一入口。第一水箱内还包括用于对其中的液体加热及测温的加热装置和测温装置，由此，通过调节加热装置以及调节设置在第一支管和/或第二支管上的阀门和泵，可以获得具有所需温度的稳定的循环流动于第一水箱和第一管道系统中的流体。当打开连接到第二管道系统的第一水箱的第二出口处的第三阀门，第一水箱内的液体通过第三管道进入第二水箱，由此第一水箱内液面下降。通过可视化系统获取T形管道内的液体的液面的图像，可以监控到T形管道内的液体产生漩涡的时刻，此时通过液位计测量第一管道内的液体在该液位计处的液位，可以获得反应堆冷却剂系统半管运行临界液位的信息。测量完成后，打开第二水箱的出口，第二管道系统上的泵能将第二水箱内的液体通过第四管道泵回第一水箱，从而继续下一轮的试验观测。
[0018]由此可见，本发明的核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统能够很好地模拟出反应堆冷却剂系统的半管运行时其中液体液位的变化，由此开展液位试验，获取液位尤其是临界液位的信息，从而方便地开展对核电站反应堆冷却剂系统半管运行的研宄。本发明还具有以下优点:采用双水箱设计，其中第一水箱及其第一入口和第一出口处设置的滤网能保证形成稳定的流体循环，第二水箱用于接受第一水箱的排水，能保证第一水箱液位稳定的下降；设置在第一水箱中的加热装置能保证流体的温度与核电站的反应堆冷却剂温度保持一致，从而获得较好的模拟结果；透明的第一管道和T形管道与可视化系统配合，能便于监测液体的液位的变化，尤其是其中漩涡的形成过程；T形管道和软管的布置，能便于更换、拆卸；较佳地选用不同管径的第一支管和第二支管的并联布置方式，配合采用不同量程的泵和流量计，从而能对不同的流量启用不同的支管以及泵和流量计，从而保证试验的测量精度。
[0019]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，在一个较佳的实施例中，是本发明的核电站反应堆冷却剂系统半管运行液位试验系统包括第一水箱100和第一管道系统200。第一水箱100是一个敞口水箱，即其具有顶部开口，另外，其还具有第一出口 101、第一入口 102和第二出口 103。第一入口102设置在第一水箱100的下半部分，第一出口设置在第一水箱100的上半部分，第二出口103的位置低于第一出口 101而高于第一入口 102。第一管道系统200与第一水箱100连通，其连接在第一出口 101和第一入口 102之间，由此第一水箱100和第一管道系统200内的液体能够形成循环的流体。
[0022]本实施例中，第一管道系统200包括第一管道210，第一管道210的一端连接到第一出口 101，另一端封闭或敞口。第一管道210被布置为水平，即其在水平面上延伸，较佳地，其为至少部分透明的管道以使从外部观测其内的液体(及观测液体的液面)成为可能。第一管道210上设置有诸如液位计211的多个液位计，用于测量第一管道210内的液体在不同位置处的液位。在第一管道210的长度方向上，这多个液位计可以是均匀的分布(即任意两个相邻的液位计之间的距离皆相等)，也可以是不均匀的分布。
[0023]第一管道210的中部连接有T形管道220，T形管道220的两个开口分别通过法兰221,222连接于第一管道210，T形管道220的第三个开口与软管230的一端相连。由此，第一水箱100中的液体能依次通过第一出口 101、第一管道210和T形管道220，从上述的T形管道220的第三个开口流到软管230。T形管道220为试验段，即应用本发明开展的试验的检测目标为T形管道220内的液体。较佳地，T形管道220为至少部分透明的管道以使从外部观测其内的液体(及观测液体的液面)成为可能。可视化系统212布置在第一管道系统200之外，其对准T形管道220，以获取T形管道220内的液体的液面的图像。具体地，可视化系统212可以是相机或摄像机，其镜头对准T形管道220，尤其是T形管道220的三个管道部分的交会处。另外，较佳地，在法兰221、222处分别设置一个液位计，以测量法兰221、222处的液体的液位。
[0024]软管230的另一端与第二管道240相连，第二管道240用于模拟核电站反应堆冷却剂系统的余热排出管道，其上设置有含气率测量装置241、阀门242和测压装置243。含气率测量装置241是用于测量所在处的液体内含有空气的比率的装置，可以采用市售的该类装置，也可以定制或自制。阀门242用于关断或打开第二管道240以阻挡或允许液体从第二管道240的一端流到其另一端。测压装置243用于测量所在处的液体的压力，其可以是市售的液压计，也可以定制或自制。
[0025]在第二管道240与第一入口 102之间是一段并联的管道结构，具体地为并联的第一支管250和第二支管260，较佳地，第一支管250和第二支管260的管径不同。本实施例中，第一支管250的管