025] 如图1和图2所示，本实用新型的反应堆压力容器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，工况模拟系统上设置给该 系统降温的供水单元、让蒸汽流出的蒸汽冷凝单元和给该系统加热的加热单元；数据采集 系统包括设计在各单元的温度、压力等测量元件，上述测量元件与信号采集器和工控机连 接；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,提高试验的安全性和准确性。
[0026] 如图所示，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；所述供水单元包括凉水塔27和水栗34,凉水塔27的底部出水端通过输出管连接水 栗34输入端，水栗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 ;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；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，第一路蒸汽冷凝单元一般都是气体，直接经疏水阀18后经冷却 器22冷却，水回到凉水塔27继续使用，第二路蒸汽冷凝单元可能包括汽液混合液，气体经 汽水分离器17分离从汽水分离器17顶部出口流出，与第一路蒸汽冷凝单元的蒸汽混合后 再后处理；分离出来的水回到凉水塔27继续使用。
[0027] 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 ;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与离心栗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。
[0028] 为了提高试验安全性，本实用新型在冷却水箱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。
[0029] 为了能满足不同工况的状态，本实用新型在模拟反应堆压力容器7还通过管路连 接气瓶1，该气瓶1为氮气，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。
[0030] 如图2所示，本实用新型将封头结构模拟反应堆压力容器7底部设为球形封头 701，冷却水箱4底部设有冷却水进入的圆柱孔，冷却水从该圆柱孔进入封头内对封头进行 冷却，所述球形封头701外表面纵向间隔设置一组翅片702,翅片702截面形状可以设置梯 形、三角形或矩形等多种形状，以梯形和三角形效果最佳，且翅片702询问球形封头701靠 近下封头底部部分未相互接合，便于冷却水流过，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4-6mm的 间隙，间隙优选为5mm，该支撑凸台401为V型结构，当球形封头701受热膨胀后，向外扩张， 同时翅片702也向外扩张，由支撑凸台401顶住。
[0031] 本实用新型的翅片702优选为6片，支撑凸台401优选为12个，每片翅片702的 上、下两端与两个支撑凸台401对应配合，由两个支撑凸台401上下支撑翅片702。
[0032] 本实用新型的反应堆压力容器IVR条件下结构完整性试验平台，根据实际需要， 可以进行模拟反应堆压力容器的常压传热试验和有压传热试验两种不同压力情况，而且其 加压传热中的压力大小也可直接调节控制阀8来控制，由第一压力表14可以读出当前压 力，根据第一压力表14的时值调节控制阀8使模拟反应堆压力容器7内的压力达到设定的 值。
[0033] 1)本实验平台进行模拟反应堆压力容器常压传热试验时，即需要关闭气瓶1，使模 拟反应堆压力容器内的压力与大气压相同，进行常规试验，该工况与IVR假设的反应堆压 力容器没有内压相一致。试验时，通过流量控制阀35来调节冷却水箱4内从水栗34进水 的流量，在水栗34与流量控制阀35之间设置第三温度传感器33,用于测进水温度，保证该 水温为常温；如果温度高于常温，可以通过在空腔28内加入空气进行风冷；如果温度低于 常温，可以降低离心栗26进入冷凝器22的水量，降低共换热效果，使从冷凝器22进入凉水 塔27的水温提高，从而保证进入水栗34的水温维持在常温，水量通过流量控制阀35控制； 如果第二液位计29测得凉水塔27内的水位过低，通过补水控制阀25补充蒸馏水；如果第 二温度传感器31测得的水温小于KKTC，可以调节流量控制阀35降低水的流速或降低溢 流堰5的高度来减少冷却水箱4内水的储量，冷却水箱4内水的储量可以通过第一液位计 6来测出；冷却水箱4在换热时会产生大量的蒸汽，此时冷却水箱4内的压力可以通过第二 压力表15读出，若压力超高，此时冷却水箱4顶端设置的第一安全阀9可以自动开启来降 低冷却水箱4内的压力，若压力较低，则证明试验安全；通过第二电磁流量计30和第一电磁 流量计21可以分别测出冷却水箱4内回流水的流量和蒸汽的产生量；通过调节与加热电极 13连接的高压电源11进来的电压大小，使模拟反应堆压力容器7内的热量等达成模拟反应 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外壁的温度可以由以下 公式计算模拟反应堆压力容器7器壁的临界热流密度％ HF，得到：
[0034]
[0035] 其中Cbcill为沸腾系数，查表可以计算，
[0036] Tsat为对应饱和冷却水温度(标准大气压下为100°C)，
[0037] Tw2为模拟反应堆压力容器7外壁面的温度，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 w2，从而计算出模拟反应堆压力容器7器壁的临界热 流密度qCHF，
[0038] 再将该值与临界热流密度(一般试验测定值为1.26 Mff/m2)进行比较。临界热流 密度和沸腾系数C bciil的计算方法可以参考文献：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.;如果模拟反应堆压 力容器外壁面的实际热流密度大于临界热流密度值，则假设反应堆压力容器失效；如果模 拟反应堆压力容器7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 7不会失效，即保持模拟反应堆压力容器7的结构完整性。其它的测量参数主要是用来保证 模拟反应堆压力容器7内、外壁温度测量的精确性；本实用新型主要目的是测得模拟反应 堆压力容器7外壁面的温度，本实用新型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；