主要目的是测得模拟反应堆压力 容器7外壁面的温度，本发明其他数据采集系统采集的数据是用于证明模拟反应堆压力容 器7外壁面的温度的准确性； 2)本实验平台进行模拟反应堆压力容器有内压传热试验时，即需要打开气瓶1，给模拟 反应堆压力容器7加压，使模拟反应堆压力容器7内的压力与假定的压力(可W假定多个不 同压力）相同，进行有压试验。通过流量控制阀35来调节冷却水箱4内水的流量和加热电 极13的电压来调节模拟反应堆压力容器7内的热量等来模拟反应堆压力容器的真实工况 (即提供足够的衰变热)，通过内热电偶12和外热电偶2来测量模拟反应堆压力容器7内、 外壁温度，通过模拟反应堆压力容器7外壁的应变片16来测量模拟反应堆压力容器7的应 变，根据测得的模拟反应堆压力容器7的内、外壁温度来分析模拟反应堆压力容器7的传热 特性，即根据测得的模拟反应堆压力容器7外壁的温度由W下公式计算模拟反应堆压力容 器7器壁的临界热流密度（qew);
其中Cbwi为沸腾系数，查表可W计算， T^t为对应饱和冷却水温度(标准大气压下为100°C)， T"2为模拟反应堆压力容器7外壁面的温度， 其中沸腾系数Cbwi按下式计算：
式中g-重力加速度，m/V A，A-饱和水和饱和水蒸汽的密度，kg/m3 巧一流体表面张力，N/m Cp.i-常压下水的比热，J/化g'K) h% -流体气化潜热，J/kg CW-经验常数，本发明根据参考文献选0. 013Pw-饱和水的普朗特数 A-流体动力粘度，Pa's; 该参数通过本试验平台较精确的测量模拟反应堆压力容器7外壁面的温度T"2,从而计 算出模拟反应堆压力容器7器壁的临界热流密度dew，再将该值与临界热流密度(一般试验 测定值为1. 26MW/m2)进行比较，该计算方法参考文献；F.P.lncropera，D.P.DeWitt等著， 葛新石，叶宏译，传热和传质基本原理[M].北京；化学工业出版社，2009.P378式10. 3 ;如 果模拟反应堆压力容器外壁面的实际热流密度小于临界热流密度值，则假设反应堆压力容 器失效；如果模拟反应堆压力容器外壁面的实际热流密度超过了临界热流密度值，则假设 反应堆压力容器不会失效，即保持模拟反应堆压力容器的结构完整性。
【主权项】
1. 一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，包括工况模拟系统、数据采 集分析系统和安全系统三个部分，其特征在于工况模拟系统上设置供水单元、蒸汽冷凝单 元和加热单元；数据采集系统由各单元的测量元件、信号采集器和工控机组成；安全系统 设置在工况模拟系统外围，所述数据采集分析系统设置在工况模拟系统的各管路上，采集 各段的温度和压力参数，所述供水单元和蒸汽冷凝单元的管路外设置保温层（19)。2. 根据权利要求1所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其 特征在于所述工况模拟系统包括冷却水箱（4)和在冷却水箱（4)内的模拟反应堆压力容器 (7)，模拟反应堆压力容器（7)上设有加热单元，该加热单元包括设置在模拟反应堆压力容 器（7)内部的内热电偶（12)、加热电极（13)，加热电极（13)与高压电源（11)连接，还包括 设置在模拟反应堆压力容器（7)外的外热电偶（2)和应变片（16)，模拟反应堆压力容器（7) 的顶端设有第一压力表（14)和第二安全阀（10)，冷却水箱（4)的底端连接供水单元，冷却 水箱（4)的外围设置安全系统。3. 根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于所述供水单元包括凉水塔（27)和水泵（34)，凉水塔（27)的底部出水端通过输出管 连接水泵（34)输入端，水泵（34)输出端与流量控制阀（35)连接，流量控制阀（35)输出端 连接冷却水箱（4 )，该输出管上设置第三温度传感器（33 )。4. 根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于所述安全系统包括隔离墙（3)和沙池（36)，所述隔离墙（3)设置在冷却水箱（4)外 围，沙池（36)设置在隔离墙（3)底部。5. 根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于蒸汽冷凝单元设置在冷却水箱（4)侧壁，蒸汽冷凝单元包括两路，第一路通过输出 管依次与疏水阀（18)、冷凝器（22)和凉水塔（27)连接，疏水阀（18)与冷凝器（22)之间的 输出管上设有第一温度传感器（20)和第一电磁流量计（21)，冷凝器（22)和凉水塔（27)之 间的输出管上设有流量计（24)，冷凝器（22)上设置冷却水系统；第二路依次与汽水分离器 (17)和凉水塔（27)连接，汽水分离器（17)和凉水塔（27)之间的管路上设置第二温度传感 器（31)和第二电磁流量计（30)，汽水分离器（17)顶部与第一路管路相连，第一路蒸汽冷凝 单元和第二路蒸汽冷凝单元设置在冷却水箱（4)侧壁上，且第一路蒸汽冷凝单元位于第二 路蒸汽冷凝单元上方。6. 根据权利要求3所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于所述凉水塔（27)底部设有空腔（28)，空腔（28)上用于空气流通，对凉水塔（27)的水 进行降温；凉水塔（27)侧边设有液位计（29)，顶部设有补水控制阀（25)。7. 根据权利要求3所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于所述冷却水系统蒸汽的进水端设有冷却水控制阀（23)，冷却水控制阀（23)与离心 泵（26 )连接，冷却水系统蒸汽的出水端连接将水接入地下排水系统的回流管线（32 )。8. 根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于冷却水箱（4)内部设有溢流堰（5)，外部设有第一液位计（6)，冷却水箱（4)顶端设有 第二压力表（15)和第一安全阀（9)。9. 根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于模拟反应堆压力容器（7)还通过管路连接气瓶（1)，该管路上设有控制阀（8)，通过 控制阀（8)的开关达到模拟反应堆压力容器（7)的不同压力的模拟条件。10.根据权利要求1所述的一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，其特 征在于模拟反应堆压力容器（7)底部设为球形封头（701)，所述球形封头（701)外表面纵向 间隔设置一组翅片（702 )，冷却水箱（4 )内壁对应位置设置一组支撑凸台（401 )，翅片（702 ) 位于支撑凸台（401)上方，且翅片（702)与支撑凸台（401)之间留着间隙，球形封头（701) 受热膨胀后，翅片（702 )向外由支撑凸台（401)顶住。
【专利摘要】本发明公开了一种反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台。它包括工况模拟系统、数据采集分析系统和安全系统，工况模拟系统上设置供水单元、蒸汽冷凝单元和加热单元；数据采集系统由各单元的测量元件组成；安全系统设置在工况模拟系统外围。本发明通过控制冷却单元水的流量和热池模拟单元的加热功率等来实现模拟反应堆压力容器的沸腾传热过程，通过测量模拟反应堆压力器的器壁温度、应变、压力来分析模拟反应堆压力容器的传热特性，为反应堆压力容器的沸腾传热试验提供参考模型，该试验平台结构简单紧凑，可对模拟的反应堆压力容器进行结构完整性分析，采用氮气加压单元，还可以对受压的反应堆压力容器的传热特性进行分析，适用范围广。
【IPC分类】G21C17/00
【公开号】CN104979025
【申请号】CN201510371631
【发明人】包士毅, 李相清, 罗利佳, 高增梁
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月30日