一种气冷微堆实验装置及其氦气充排与回收系统的制作方法

本发明属于核工业，具体涉及一种气冷微堆实验装置及其氦气充排与回收系统。

背景技术：

1、气冷微堆是基于高温气冷堆技术，为满足小型化用途需要而研发的高安全性、简化紧凑、智能灵活的发电装置，各国已开展了反应堆技术和热电转化技术等创新研究，相应开发了热工水力综合实验回路及闭式布雷顿循环性能实验回路。氦气气冷微堆实验回路(以下简称“主回路”)运行工况复杂，对氦气浓度要求高且用量巨大，需进行氦气充排，调压，回收，抽真空及浓度检测等操作。

2、目前，氦气充排与回收装置在科研领域的应用较为普遍，大多采用氦气瓶集装格、氦气压缩机、储罐及主回路构成充排与回收系统，但是，均不能实现多工况下的氦气充排与完全回收，尚无适用于主回路的氦气充排与回收系统。并且，氦气作为稀缺战略资源，价格昂贵。为了更好地满足气冷微堆实验需要及降低实验成本，有必要开发一种设计合理、结构简单、运行可靠的气冷微堆实验装置。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种气冷微堆实验装置及其氦气充排与回收系统，能够实现对主回路进行氦气充排，运行时调压，负压回收，抽真空，以及倒气等功能，不仅可以满足多工况下的实验需求，还可以提高氦气利用效率，降低成本。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案是：

3、根据本发明的一个方面，提供一种气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，包括氦气瓶集装格、氦气压缩机、空罐、高压罐、以及真空泵，其中，所述氦气瓶集装格，通过充气管线与气冷微堆实验装置中的主回路相连，用于向主回路充气；所述氦气压缩机、所述空罐、以及所述高压罐并联在所述充气管线上，充气管线还通过第一回气管线与所述主回路相连，以实现主回路充排、调压、回收、以及空罐和高压罐倒气操作；所述真空泵通过抽气管线与所述主回路相连，用于对主回路抽真空。

4、优选的是，所述真空泵还与所述氦气压缩机相连，以实现主回路氦气负压回收。

5、优选的是，本系统还包括第一过滤器和/或第二过滤器，所述第一过滤器设于所述第一回气管线上，所述第二过滤器设于所述抽气管线上，两者均用于除去回收氦气杂质。

6、优选的是，本系统还包括冷却系统，所述冷却系统与所述氦气压缩机、所述真空泵分别相连，用于冷却氦气压缩机、真空泵以及降低氦气压缩机排气温度。

7、优选的是，本系统还包括气相色谱仪，所述气相色谱仪与所述第一回气管线相连，用于检测氦气浓度。

8、优选的是，所述充气管线上设有流量计，用于标定各工况下的氦气充气量。

9、优选的是，本系统还包括远程控制机构，所述远程控制机构与所述充气管线、所述第一回气管线、所述第二回气管线上的阀门以及所述真空泵和所述氦气压缩机分别相连，用于根据工况远程控制各个阀门的开闭以及控制真空泵和氦气压缩机的启闭。

10、根据本发明的另一个方面，提供一种气冷微堆实验装置，包括主回路，还包括以上所述的氦气充排与回收系统。

11、优选的是，所述主回路为热工水力综合实验回路和/或闭式布雷顿循环性能实验回路。

12、本发明的气冷微堆实验装置及其氦气充排与回收系统，相比于现有技术，至少具有以下有益效果：

13、通过氦气压缩机、空罐、高压罐与充气管道并联，能够实现对主回路进行氦气充排，运行时调压，负压回收，抽真空，以及倒气等功能，实现空罐、高压罐、主回路的相互倒气，保证主回路运行时空罐无气，高压罐含气，不仅可以满足多工况下的向空罐排气降压、由高压罐充气升压等实验需求，而且无需氦气瓶集装格补充氦气，减少了氦气消耗，降低了实验成本。此外，通过将真空泵与氦气压缩机串联，还可以进一步实现主回路氦气的负压回收，经氦气瓶集装格一次充气回收储存之后，长时间不需补充，大大提高了氦气的回收利用效率，降低了实验成本；通过设置第一过滤器和第二过滤器，可除去回收氦气杂质；通过设置冷却系统，可对氦气压缩机、真空泵进行冷却降温，降低其排气温度；通过设置气相色谱仪，可对氦气浓度进行检测；通过设置远程控制机构，可实现集实验操控、数据存储、现场监控等功能于一体，更精准、更便捷。

技术特征：

1.一种气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，包括氦气瓶集装格(1)、氦气压缩机(4)、空罐(5)、高压罐(6)、以及真空泵(7)，

2.根据权利要求1所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，所述真空泵还与所述氦气压缩机相连，以实现主回路氦气负压回收。

3.根据权利要求2所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，还包括第一过滤器(81)和/或第二过滤器(82)，

4.根据权利要求3所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，还包括冷却系统，

5.根据权利要求4所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，还包括气相色谱仪(9)，

6.根据权利要求5所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，所述充气管线上设有流量计(3)，用于标定各工况下的氦气充气量。

7.根据权利要求1-6任一项所述的气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，其特征在于，还包括远程控制机构，

8.一种气冷微堆实验装置，包括主回路(10)，其特征在于，还包括权利要求1-7任一项所述的氦气充排与回收系统。

9.根据权利要求8所述的气冷微堆实验装置，其特征在于，所述主回路为热工水力综合实验回路和/或闭式布雷顿循环性能实验回路。

技术总结
本发明公开一种气冷微堆实验装置的氦气充排与回收系统，包括氦气瓶集装格、氦气压缩机、空罐、高压罐、以及真空泵，其中，所述氦气瓶集装格，通过充气管线与气冷微堆实验装置中的主回路相连，用于向主回路充气；所述氦气压缩机、所述空罐、以及所述高压罐并联在所述充气管线上，充气管线还通过第一回气管线与所述主回路相连，以实现主回路充排、调压、回收、以及空罐和高压罐倒气操作；所述真空泵通过抽气管线与所述主回路相连，用于对主回路抽真空。本发明还公开一种气冷微堆实验装置。本发明能够实现对主回路进行氦气充排，运行时调压，负压回收，抽真空，以及倒气等功能，不仅可以满足多工况下的实验需求，还可以提高氦气利用效率，降低成本。

技术研发人员：焦玉龙,韩世超,刘宏林,王志强,李杰,张步岭,李云龙,王珑璋,李亚飞,黄晨,姚鸿帅,于沛,杨鑫焱,王晓亚
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15