一种核电站非能动冷却系统演示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种核电站非能动冷却系统演示装置，包括安装基座，控制单元，以及通过循环管路相互连通的加热单元、冷却水箱和演示单元，冷却水箱位于演示单元与加热单元的上方并且其顶部开口与大气连通；加热单元包括加热罐和1个以上电加热管，电加热管安装于加热罐内腔的顶部，靠近加热罐进水口和出水口的管道上分别安装有进水电磁阀和出水电磁阀；演示单元包括叶轮、主轴、2个支架、2个限位块和透明的演示视窗，主轴的两端分别通过2个支架固定于演示视窗中，叶轮安装于主轴上并且与主轴间隙配合，2个限位块均紧密固定于主轴上并且位于叶轮的上下两侧；本发明专利技术提供的非能动系统工作效率高、能耗低并且具有演示作用，可用于研究和知识普及。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种演示装置，具体涉及一种核电站非能动冷却系统演示装置，属于非能动装置

技术介绍
目前，常用核电站超设计基准事故缓解方法都是通过能动方式对安全壳内进行喷淋或对反应堆堆腔进行注水，以降低安全壳和压力容器的温度和压力。但是，现有方法都对冷源和电源等支持系统的依赖性很高，一旦核电站发生全厂断电或最终热阱丧失等超设计基准事故，就会因为不能及时引入外部冷源和电源而无法对安全壳进行冷却，导致最为严重的核泄漏事故。虽然有些核电站本着多样性设计理念，也设置了应急柴油机作为电源，但着并不能完全满足冷却系统的用电需求，而且也无法保证冷源，所以仍旧无法确保安全壳的安全。为解决上述问题，西屋公司在已开发的非能动先进压水堆AP600的基础上开发了AP1000。AP1000是Advanced Passive PWR的简称，1000为其功率水平(百万千瓦级)，该堆型为西屋公司设计的3代核电堆型。2015年中国进入核电重启的关键之年，以华龙一号、AP1000和CAP1400为代表的三代核电技术将引领中国未来核电规模化发展的主流。AP1000的主要安全系统，如余热排出系统、安注系统、安全壳冷却系统等，均采用非能动设计，系统简单，不依赖交流电源，无需能动设备即可长期保持核电站安全，非能动式冷却显著提高安全壳的可靠性、安全裕度大，针对严重事故的设计可将损坏的堆芯保持在压力容器内，避免放射性释放。由于对上述非能动系统的研究尚处于起步阶段，如何提高非能动系统的效率为业界的主要研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种核电站非能动冷却系统演示装置，非能动系统工作效率高、能耗低并且具有演示作用，便于研究核电站故障时使用的非能动冷却系统和开展非能动冷却系统的知识普及工作。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种核电站非能动冷却系统演示装置，包括安装基座，控制单元，以及通过循环管路相互连通的加热单元、冷却水箱和演示单元，加热单元、冷却水箱和演示单元均位于安装基座上，冷却水箱位于演示单元与加热单元的上方；所述循环管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加热单元与冷却水箱通过上升管路连通，冷却水箱与演示单元通过第一下降管路连通，演示单元与加热单元通过第二下降管路连通，第二下降管路和上升管路靠近加热单元的部位上分别安装有进水电磁阀和出水电磁阀；所述加热单元包括加热罐和1个以上电加热管，电加热管安装于加热罐内腔的顶部；所述冷却水箱的顶部开口与大气连通；所述演示单元包括叶轮、主轴、2个支架、2个限位块和透明的演示视窗，演示视窗连通第一下降管路与第二下降管路，主轴的两端分别通过2个支架固定于演示视窗中，叶轮安装于主轴上并且与主轴间隙配合，2个限位块均紧密固定于主轴上并且位于叶轮的上下两侧；所述控制单元包括控制器、压力变送器和温度变送器，压力变送器和温度变送器均安装于加热罐顶部的出水口处，进水电磁阀、出水电磁阀、电加热管、压力变送器和温度变送器均与控制器电性连接。所述安装基座包括底座、门式框架和透明外壳，门式框架安装于底座上，透明外壳固定于门式框架侧面的上部，冷却水箱放置于门式框架的顶部，演示单元与加热单元封装于门式框架内。所述控制单元由控制器、人机界面、固态继电器、压力变送器、水位传感器和2个温度变送器构成，水位传感器安装于冷却水箱的底部，2个温度变送器分别安装于加热罐顶部的出水口处和冷却水箱底部的出水口处，人机界面、压力变送器、水位传感器和2个温度变送器均连接控制器的输入端，进水电磁阀和出水电磁阀均连接控制器的输出端，控制器通过固态继电器控制电加热管。所述加热罐内部安装有3个并联的电加热管。所述演示视窗为直径大于循环管路管径的法兰管，演示视窗与第一下降管路和第二下降管路均法兰连接，位于演示视窗两端的法兰之间安装有2根以上支撑柱。所述支架为三角支架，支架与主轴过盈配合，支架的三足抵紧演示视窗的管壁。所述第一下降管路上安装有节流阀，冷却水箱的底部安装有排水阀。由上述技术方案可知，本专利技术提供的核电站非能动冷却系统演示装置，包括安装基座、控制单元、加热单元、冷却水箱和演示单元，控制单元用于控制电加热管的加热温度和加热时间，根据压力变送器和温度变送器采集的信号控制加热单元水温，并且控制进水电磁阀和出水电磁阀的开关，加热单元、冷却水箱和演示单元通过循环管路相互连通，形成一个完整的非能动循环演示回路；循环管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，第二下降管路和上升管路靠近加热单元的部位上分别安装有进水电磁阀和出水电磁阀，通过两个电磁阀封闭加热单元，在加热单元内部形成一个密闭的压力环境，加热单元用于模拟核反应堆，加热单元包括加热罐和1个以上电加热管，电加热管安装于加热罐内腔的顶部，加热罐为用不锈钢按一定比例缩小制成的外形与核反应堆相同的容器，电加热管相当于核燃料，模拟核反应堆内由核燃料产生热量这一物理过程，未加热时，两个电磁阀封闭的部分(主要为加热罐内部)为一压力平衡的环境，当电加热管得电发热时，电加热管将加热罐顶部的水加热，加热罐顶部的水升温后密度降低、水压降低，而加热罐底部水压不变，由于加热罐的进出水口均被电磁阀封闭，在加热罐内部即形成一个压差环境，该压差即为非能动系统的初始动力，由于两个电磁阀的封堵从而保证外部水不会破坏加热罐内部压差环境，因此加热罐内部的温差超过20°即可提供非能动系统的初始动力，常温下加热罐顶部的水加热至65°时即可观察到明显的水循环，加热单元以及两个电磁阀的设计大大降低了形成非能动系统的初始动力的加热温度，使得该系统应用于实际核电站中时可极大提高非能动冷却系统的冷却效率，具有极高的实用价值。非能动系统的循环效果通过演示单元显示，演示单元包括叶轮、主轴、2个支架、2个限位块和透明的演示视窗，演示视窗连通第一下降管路与第二下降管路，为下降管路的一部分，主轴的两端分别通过2个支架固定于演示视窗中，叶轮安装于主轴上并且与主轴间隙配合，主轴为固定件、叶轮为转动件，通过主轴限制叶轮在水平方向的移动自由度和在竖直方向上的转动自由度，2个限位块均紧密固定于主轴上并且位于叶轮的上下两侧，2个限位块限制叶轮在主轴上的纵向位置(在竖直方向的移动自由度)，防止叶轮在水流冲刷下上下窜动，因而叶轮只有在水平方向上的转动自由度，由于叶轮自身具有一定硬度，不过受水流影响变形，因此叶轮的转动可直观反映水流的流速，其转动快慢可直接反应水流流速的大小，从而也直接演示和说明了“非能动”这一物理现象。所述控制单元由控制器、人机界面、固态继电器、压力变送器、水位传感器和2个温度变送器构成，控制器通过固态继电器控制电加热管主回路通断，固态继电器可以高频率通断且无声响无火花，提高系统安全性能、降低运行噪音；水位传感器安装于冷却水箱的底部，防止加热罐无水通电(干烧)，在人机界面上设有参数设置画面，在此画面上可以对最低水位进行设定，当水箱水位低于设定值时，系统报警且自动切断电加热器主回路，并提示需要注水；2个温度变送器分别安装于加热罐顶部的出水口处和冷却水箱底部的出水口处，能直接检测到电加热器将加热罐内的水加热时的水温(出水温度)和检测水流循环时回水温度，出水温度反映出模拟反应堆内余热，而回水温度反映出热交换后反应堆内带出热量的多少；压力变送器安装于加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站非能动冷却系统演示装置，其特征在于：包括安装基座，控制单元，以及通过循环管路相互连通的加热单元、冷却水箱和演示单元，加热单元、冷却水箱和演示单元均位于安装基座上，冷却水箱位于演示单元与加热单元的上方；所述循环管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加热单元与冷却水箱通过上升管路连通，冷却水箱与演示单元通过第一下降管路连通，演示单元与加热单元通过第二下降管路连通，第二下降管路和上升管路靠近加热单元的部位上分别安装有进水电磁阀和出水电磁阀；所述加热单元包括加热罐和1个以上电加热管，电加热管安装于加热罐内腔的顶部；所述冷却水箱的顶部开口与大气连通；所述演示单元包括叶轮、主轴、2个支架、2个限位块和透明的演示视窗，演示视窗连通第一下降管路与第二下降管路，主轴的两端分别通过2个支架固定于演示视窗中，叶轮安装于主轴上并且与主轴间隙配合，2个限位块均紧密固定于主轴上并且位于叶轮的上下两侧；所述控制单元包括控制器、压力变送器和温度变送器，压力变送器和温度变送器均安装于加热罐顶部的出水口处，进水电磁阀、出水电磁阀、电加热管、压力变送器和温度变送器均与控制器电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种核电站非能动冷却系统演示装置，其特征在于：包括安装基座，控制单元，以及通过循环管路相互连通的加热单元、冷却水箱和演示单元，加热单元、冷却水箱和演示单元均位于安装基座上，冷却水箱位于演示单元与加热单元的上方；所述循环管路包括上升管路、第一下降管路和第二下降管路，加热单元与冷却水箱通过上升管路连通，冷却水箱与演示单元通过第一下降管路连通，演示单元与加热单元通过第二下降管路连通，第二下降管路和上升管路靠近加热单元的部位上分别安装有进水电磁阀和出水电磁阀；所述加热单元包括加热罐和1个以上电加热管，电加热管安装于加热罐内腔的顶部；所述冷却水箱的顶部开口与大气连通；所述演示单元包括叶轮、主轴、2个支架、2个限位块和透明的演示视窗，演示视窗连通第一下降管路与第二下降管路，主轴的两端分别通过2个支架固定于演示视窗中，叶轮安装于主轴上并且与主轴间隙配合，2个限位块均紧密固定于主轴上并且位于叶轮的上下两侧；所述控制单元包括控制器、压力变送器和温度变送器，压力变送器和温度变送器均安装于加热罐顶部的出水口处，进水电磁阀、出水电磁阀、电加热管、压力变送器和温度变送器均与控制器电性连接。2.根据权利要求1所述的核电站非能动冷却系统演示装置，其特征在于：所述安装基座包括底座、门式框架和透明外壳，门式...

【专利技术属性】
技术研发人员：左同兴，林萌，刘培生，
申请(专利权)人：武汉蓝辉机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42