一种高温气冷堆综合性能试验系统的制作方法

1.本发明涉及核电高温气冷堆性能试验技术领域，尤其是一种高温气冷堆综合性能试验系统。

背景技术：

2.高温气冷堆是第四代核电技术，利用氦气作为堆芯冷却剂。氦气经过堆芯后，可以直接推动氦气透平做功，通过发电机输出电能；也可以利用氦气加热蒸汽发生器二回路的高压水产生蒸汽，推动蒸汽轮机做功。由于核反应堆的特殊性，堆芯定型前需要进行大量的性能试验，支撑工程设计。
3.发明人发现，现有的高温气冷堆综合性能试验，只能满足部分部件试验，但是不能实现堆芯、氦气压气机、氦气透平等关键部件综合性能试验。单独的部件试验装置无法进行部件之间性能的匹配试验，从而影响高温气冷堆的建设示范电站前的性能评估。申请号cn113851235公开一种棱柱式气冷堆热工水力综合实验回路系统，其通过对回路温度、流量、压力的控制，实现对堆芯燃料组件、控制棒组件和及结构部件管件热工水力现象的全高全压全温模拟，但是其无法实现对试验段流量的预调节，只能根据回路流量与设定压力设定值后续调节，无法模拟真实的试验环境，同时其不能实现部件之间性能的匹配试验。

技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高温气冷堆综合性能试验系统，解决现有技术中无法实现对试验段流量的预调节，只能根据回路流量与设定压力设定值后续调节，无法模拟真实的试验环境，同时其不能实现部件之间性能的匹配试验的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.一种高温气冷堆综合性能试验系统，包括依次连接的压气机、回热器、电加热器、试验件、氦气透平，氦气透平出口段连接回热器，回热器出口还连接压气机；电加热器与氦气透平之间还设置用于调节试验件入口氦气参数的预调节支路，预调节支路上设有第一开关阀和第一调节阀，试验件出口设置第二开关阀和第二调节阀；
7.压气机出口还设置旁通支路以调节主路氦气参数，旁通之路与回热器出口连通，并通过冷却器连接压气机。
8.作为进一步的实现方式，所述旁通之路上设有第三调节阀。
9.作为进一步的实现方式，所述冷却器进口处设置第四调节阀。
10.作为进一步的实现方式，所述旁通之路进口与回热器之间的主路上设置流量计和第五调节阀。
11.作为进一步的实现方式，所述压气机出口处连接氦气注入装置。
12.作为进一步的实现方式，所述试验件进口处和出口处分别设置压力传感器。
13.作为进一步的实现方式，所述试验件进口处和出口处分别设置温度传感器。
14.作为进一步的实现方式，所述氦气透平连接发电机组。
15.作为进一步的实现方式，所述冷却器连接冷却水循环回路。
16.作为进一步的实现方式，所述氦气注入装置与压气机出口之间设置第三开关阀。
17.上述本发明的有益效果如下：
18.1.本发明通过设置预调节支路，可以保证系统回路模拟真实的试验环境，保证对堆芯模拟试验件即刻进入试验过程。通过旁通支路的设置，可以调节循环回路中流经堆芯模拟试验件的流量。
19.2.通过回热器能够利用氦气透平的排气余热，从而提高电加热器之前的氦气温度，节约了系统的能耗。氦气透平的排气在经过回热器之后，与旁通之路出口段的氦气汇合，通过冷却器内的冷却水吸收系统的多余热量，从而实现整个试验系统的热平衡。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1是本发明一种高温气冷堆综合性能试验系统的整体结构示意图。
22.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
23.其中：1.压气机；2、第三开关阀；3、第五调节阀；4、流量计；5、回热器；6、电加热器；7、进口压力传感器；8、进口温度传感器；9、堆芯模拟试验件；10、出口压力传感器；11、出口温度传感器；12、第二调节阀；13、第二开关阀；14、第三调节阀；15、第一调节阀；16、第一开关阀；17、第四调节阀；18、氦气注入装置；19、发电机组；20、氦气透平；21、冷却器。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.正如背景技术所介绍的，现有技术中无法实现对试验段流量的预调节，只能根据回路流量与设定压力设定值后续调节，无法模拟真实的试验环境，同时其不能实现部件之间性能的匹配试验的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种高温气冷堆综合性能试验系统。
26.实施例一
27.本发明的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种高温气冷堆综合性能试验系统，包括依次连接的压气机1、回热器5、电加热器6、堆芯模拟试验件9、氦气透平20，氦气透平20出口段连接回热器5，氦气透平20连接发电机组19，以驱动发电机组19做功，回热器5出口还连接压气机1进口段以组成循环回路，通过循环回路对堆芯模拟试验件9进行试验。
28.通过氦气透平20驱动发动机组做功，可以补充部分试验过程中的所需用电，从而实现节约能源的目的。节省试验系统的能耗。
29.电加热器6与氦气透平20之间还设置用于调节试验件入口氦气参数的预调节支路，预调节支路上设有第一开关阀16和第一调节阀15，堆芯模拟试验件9的出口设置第二开关阀13和第二调节阀12。
30.本实施例通过在预调节支路上设有第一开关阀16和第一调节阀15，堆芯模拟试验件9的出口设置第二开关阀13和第二调节阀12，在对堆芯模拟试验件9进行试验时，提前关闭第二开关阀13，打开第一开关阀16和第一调节阀15。通过控制第一调节阀15的开度。当回路中氦气参数达到目标要求时，关闭第一开关阀16，打开第二开关阀13，此时预调节好的氦气通入堆芯模拟试验件9。
31.在试验过程中，当需要改变氦气参数时，调节第二调节阀12即可。通过设置预调节支路，可以保证系统回路模拟真实的试验环境，保证对堆芯模拟试验件9即刻进入试验过程。
32.堆芯模拟试验件9进口处设置进口压力传感器7和进口温度传感器8，出口处设置出口压力传感器10和出口温度传感器11。压力传感器和温度传感器的设置，用以检测堆芯模拟试验件9进出口的氦气温度以及压力。
33.压气机1的出口还设置旁通支路以调节主路氦气参数，旁通之路与回热器5出口连通，并通过冷却器21连接压气机，冷却器连接冷却水循环回路。旁通之路上设有第三调节阀14，冷却器21进口处设置第四调节阀17，旁通之路进口与回热器之间的主路上设置流量计4和第五调节阀3。
34.具体的，旁通支路由第三调节阀14及管路组成，通过调节第三调节阀14、第五调节阀3、第二调节阀的开度比例，可以调节循环回路中流经堆芯模拟试验件9的流量。流量计用于作为流量调节的依据。
35.压气机出口处连接氦气注入装置18，氦气注入装置18与压气机出口之间设有第三开关阀2，打开第三开关阀2之后，氦气注入装置18将氦气注入系统的循环回路中。氦气注入装置18采用储气罐。
36.回热器连接氦气透平的出口段，同时还连接压气机的出口段，通过回热器能够利用氦气透平的排气余热，从而提高电加热器6之前的氦气温度，节约了系统的能耗。氦气透平的排气在经过回热器之后，与旁通之路出口段的氦气汇合，通过冷却器内的冷却水吸收系统的多余热量，从而实现整个试验系统的热平衡。
37.第四调节阀17的设置，能够控制回热器5出口与旁通之路出口汇合的氦气流量。
38.本实施例通过更换堆芯模拟试验件9，可以用于氦气环境的零件性能试验考核以及机理性试验。通过更换不同的氦气压气机1、堆芯模拟试验件9、氦气透平20，可以实现高温气冷堆不同部件性能试验及部件间性能匹配试验。
39.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，包括依次连接的压气机、回热器、电加热器、试验件、氦气透平，氦气透平出口段连接回热器，回热器出口还连接压气机；电加热器与氦气透平之间还设置用于调节试验件入口氦气参数的预调节支路，预调节支路上设有第一开关阀和第一调节阀，试验件出口设置第二开关阀和第二调节阀；压气机出口还设置旁通支路以调节主路氦气参数，旁通之路与回热器出口连通，并通过冷却器连接压气机。2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述旁通之路上设有第三调节阀。3.根据权利要求2所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述冷却器进口处设置第四调节阀。4.根据权利要求3所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述旁通之路进口与加热器之间的主路上设置流量计和第五调节阀。5.根据权利要求4所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述压气机出口处连接氦气注入装置。6.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述试验件进口处和出口处分别设置压力传感器。7.根据权利要求6所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述试验件进口处和出口处分别设置温度传感器。8.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述氦气透平连接发电机组。9.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述冷却器连接冷却水循环回路。10.根据权利要求5所述的一种高温气冷堆综合性能试验系统，其特征在于，所述氦气注入装置与压气机出口之间设置第三开关阀。

技术总结

本发明公开了一种高温气冷堆综合性能试验系统，涉及核电高温气冷堆性能试验技术领域，解决了现有技术中只能根据回路流量与设定压力设定值后续调节，无法模拟真实的试验环境，同时其不能实现部件之间性能的匹配试验的问题，具体方案如下：一种高温气冷堆综合性能试验系统，包括依次连接的压气机、回热器、电加热器、试验件、氦气透平，氦气透平出口段连接回热器，回热器出口还连接压气机；电加热器与氦气透平之间设置预调节支路，预调节支路上设有第一开关阀和第一调节阀，试验件出口设置第二开关阀和第二调节阀；压气机出口还设置带有旁通支路以调节主路氦气参数，旁通之路与回热器出口连通，并通过冷却器连接压气机。并通过冷却器连接压气机。并通过冷却器连接压气机。