自然循環(huán)及強(qiáng)迫循環(huán)回路系統(tǒng)的混凝器和穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于反應(yīng)堆熱工水利領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種自然循環(huán)及強(qiáng)迫循環(huán)回路系統(tǒng)的 混凝器和穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 反應(yīng)堆可W利用自然循環(huán)不依賴外部動(dòng)力就將熱量導(dǎo)出的能力，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆非能 動(dòng)安全設(shè)施在事故下的運(yùn)行，從而提高反應(yīng)堆的安全性。
[0003] 自日本福島事件后，國(guó)際和國(guó)內(nèi)社會(huì)對(duì)核能安全提出了更高的要求，特別針對(duì)全 廠斷電和完全喪失冷卻鏈等超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故緩解措施的可靠性給予了越來越多的關(guān)注。 2012年6月國(guó)家核安全局對(duì)外發(fā)布的《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動(dòng)通用技術(shù)要求（試 行）》中，多次提出對(duì)在運(yùn)和在建核電機(jī)組在核電廠部分或全部安全系統(tǒng)功能喪失的情況 下，如超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水事件條件下，應(yīng)該采取更多措施W帶出余熱。新近發(fā)布的r十二五" 期間新建核電廠安全要求和審評(píng)原則》中，明確要求十二五期間新建核電廠須增加反應(yīng)堆 堆忍的余熱排出、應(yīng)急冷卻和最終熱阱的考慮，應(yīng)設(shè)置多樣化的最終熱阱。
[0004] ACPR1000項(xiàng)目目前的技術(shù)方案，盡管已經(jīng)針對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故設(shè)置了一些緩解 措施，但在核電廠安全系統(tǒng)多樣化設(shè)計(jì)方面尚有較大欠缺。根據(jù)目前確定論安全分析和PSA 分析結(jié)果，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)相關(guān)事故具有重大貢獻(xiàn)。因此，需要針對(duì)完全喪失給水、主蒸 汽管道破裂及主給水管道破裂疊加輔助給水喪失、全廠斷電、完全喪失冷卻鏈等超設(shè)計(jì)基 準(zhǔn)事故設(shè)置可靠性更高的多樣化緩解系統(tǒng)，而二次側(cè)非能動(dòng)余熱排除系統(tǒng)正符合該要求。 本發(fā)明正是針對(duì)上述問題而設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種自然循環(huán)及強(qiáng)迫循環(huán)回路系統(tǒng)的混凝器和穩(wěn) 壓器設(shè)計(jì)方法，旨在解決對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故設(shè)置的措施可靠性不夠高，核電廠安全系統(tǒng)多 樣化存在較大欠缺的問題。
[0006] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種自然循環(huán)及強(qiáng)迫循環(huán)回路系統(tǒng)的換熱器和預(yù)熱器設(shè)計(jì) 方法包括混凝器的設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算，穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和容積計(jì) 算，該方法根據(jù)自然循環(huán)及強(qiáng)迫循環(huán)實(shí)驗(yàn)回路的設(shè)計(jì)參數(shù)和功能需求，確定實(shí)驗(yàn)回路系統(tǒng) 混凝器和穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)，再分別對(duì)混凝器和穩(wěn)壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。
[0007] 進(jìn)一步，混凝器的設(shè)計(jì)參數(shù)為：
[0008] 設(shè)計(jì)壓力：17. 2MPa;
[0009] 運(yùn)行壓力：15. 5MPa;
[0010] 設(shè)計(jì)流速：2m/s;
[0011] 設(shè)計(jì)溫度：352°C;
[0012] 工作介質(zhì)：去離子水兩相混合物；
[001引使用壽命：30年。
[0014] 進(jìn)一步，穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)為：
[001引 設(shè)計(jì)壓力：17. 2MPa;
[001引 運(yùn)行壓力：15. 5MPa;
[0017] 設(shè)計(jì)流速：2m/s;
[001引設(shè)計(jì)溫度：360°C;
[0019] 工作介質(zhì)：去離子水兩相混合物；
[0020] 使用壽命：30年。
[0021] 進(jìn)一步，混凝器由上封頭組件、內(nèi)筒體組件、筒體組件、下封頭組件和支座組件組 成；
[0022] 上封頭組件包括螺紋法蘭、透鏡墊和上封頭，上封頭采用0化ISNilOTi鍛制，一端 通過螺紋法蘭與回路系統(tǒng)進(jìn)行連接，采用透鏡墊密封結(jié)構(gòu)形式，一端與筒體進(jìn)行對(duì)焊連接， 上封頭組件的內(nèi)徑為DN65mm;
[0023] 內(nèi)筒體組件由管接頭、噴射管、定位桿和噴射管封蓋組成，該內(nèi)筒體組件的尺寸為 080X7. 5臟，噴射管的頂部采用封蓋堵死，從頂部10mm開始，在噴射管圓周上開210個(gè)4 8 的孔，所有孔的流通面積為汽液兩相流體流動(dòng)面積的2. 5倍；
[0024] 從噴射管與上封頭鍛件的焊接點(diǎn)開始，噴射管共分4段對(duì)汽液兩相流體進(jìn)行冷 卻；第1段稱為無孔段，主要使汽液兩相流體通過不誘鋼管壁與冷流體進(jìn)行初步接觸，避免 汽相與冷流體的直接接觸而造成對(duì)混凝器及回路系統(tǒng)的沖擊，僅從對(duì)流換熱和導(dǎo)熱角度對(duì) 汽液兩相流體的溫度進(jìn)行降低；第2段稱為低密度孔段，每個(gè)斷面沿軸向開5個(gè)410孔，每 個(gè)孔斷面之間軸向間隔30mm，共6個(gè)斷面，主要使得部分汽相進(jìn)入環(huán)腔與冷流體進(jìn)行初步 的直接接觸和混合，汽液兩相流體的溫度進(jìn)一步降低；第3段稱為中等密度孔段，每個(gè)斷面 沿軸向開8個(gè)4 8孔，每個(gè)孔斷面之間軸向間隔30mm，共10個(gè)斷面，主要使得大量汽相進(jìn)入 環(huán)腔與冷流體進(jìn)行直接接觸、混合和冷凝，汽液兩相流體的溫度更進(jìn)一步地得到降低；第4 段為高密度孔段，每個(gè)斷面沿軸向開10個(gè)48孔，每個(gè)孔端面之間軸向間隔30mm，共12個(gè) 斷面，主要使得溫度較低的大量汽相進(jìn)入環(huán)腔與冷流體進(jìn)行直接接觸、混合和冷凝，汽相全 部得到煙滅，流體溫度得到降低。
[00巧]筒體組件包括筒體、側(cè)管、螺紋法蘭和透鏡墊，下封頭組件主要包括螺紋法蘭、透 鏡墊和下封頭，下封頭采用0化ISNilOTi鍛制，一端通過螺紋法蘭與回路系統(tǒng)進(jìn)行連接，采 用透鏡墊密封結(jié)構(gòu)形式，一端與筒體進(jìn)行對(duì)焊連接，下封頭組件的內(nèi)徑為DN65mm。
[0026]進(jìn)一步，噴射管上，凡開10孔相鄰兩斷面錯(cuò)開15 °，凡開8孔相鄰兩斷面錯(cuò)開 20°，凡開5孔相鄰兩斷面錯(cuò)開36。。
[0027] 進(jìn)一步，穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)容積為1. 5m3,液相空間所占比例為60%，容積為0. 9m3,氣 相空間所占比例為40 %，容積為0. 6m3。
[0028] 進(jìn)一步，穩(wěn)壓器容積的計(jì)算包括管道容積計(jì)算、設(shè)備容積計(jì)算、回路系統(tǒng)總?cè)莘e計(jì) 算、穩(wěn)壓器容積計(jì)算。
[0029] 本發(fā)明提高了超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故設(shè)置的措施的可靠性和核電廠安全系統(tǒng)的多樣化， 具有很高的工程價(jià)值。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的混凝器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的噴射管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)示意圖；
[003引圖中：1-上封頭組件；2-筒體組件；3-內(nèi)筒體組件；4-下封頭組件；5-閥口；6-筒 體；7-接管。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本本發(fā) 明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0035] 1、混凝器設(shè)計(jì)參數(shù)
[0036] 強(qiáng)迫回路系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)混凝器，位于實(shí)驗(yàn)段之后，其主要功能是煙滅兩相流動(dòng)，降 低流體溫度，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：
[0037] 疑背茲力 ！7.2 MPd 筵舒茲力 巧-5 MPd 設(shè)計(jì)流選 這 n始 設(shè)計(jì)濕度 352 t 工作介質(zhì) 去離子水兩相混合物 使用壽命 30 年
[0038] 2、混凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[0039] 如圖1所示為混凝器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖?；炷髦饕缮戏忸^組件1、內(nèi)筒體組件3、 筒體組件2、下封頭組件4和支座組件組成。
[0040] 上封頭組件1主要包括螺紋法蘭、透鏡墊和上封頭，上封頭采用0化ISNilOTi鍛 審IJ，一端通過螺紋法蘭與回路系統(tǒng)進(jìn)行連接，采用透鏡墊密封結(jié)構(gòu)形式，一端與筒體進(jìn)行對(duì) 焊連接。上封頭組件1的內(nèi)徑為DN65mm。
[0041]內(nèi)筒體組件3由管接頭、噴射管、定位桿和噴射管封蓋組成?？紤]到管接頭不承受 壓力但需要一定的焊接強(qiáng)度，其設(shè)計(jì)尺寸為。80X7. 5mm。為確保汽液兩相流體的溫度逐步 地得到降低、汽泡得到煙滅，噴射管的頂部采用封蓋堵死，從頂部10mm開始，在噴射管圓周 上開210個(gè)4 8的孔，所有孔的流通面積約為汽液兩相流體流動(dòng)面積的2. 5倍。為確保汽 液兩相流體在噴射管內(nèi)與側(cè)管流進(jìn)的冷流體達(dá)到緩慢混合和冷凝的目的，沿噴射管軸向所 開的48孔按圖2所示的規(guī)則進(jìn)行排列。
[0042] 從噴射管與上封頭鍛件的焊接點(diǎn)開始，噴射管共分4段對(duì)汽液兩相流體進(jìn)行冷 卻。第1段稱為無孔段，主要使汽液兩相流體通過不誘鋼管壁與冷流體進(jìn)行初步接觸，避免 汽相與冷流體的直接接觸而造成對(duì)混凝器及回路系統(tǒng)的沖擊，僅從對(duì)流換熱和導(dǎo)熱角度對(duì) 汽液兩相流體的溫度進(jìn)行降低；第2段稱為低密度孔段，每個(gè)斷面沿軸向開5個(gè)410孔，每 個(gè)孔斷面之間軸向間隔30mm，共6個(gè)斷面，合計(jì)5X6 = 30個(gè)孔，主要使得部分汽相進(jìn)入環(huán) 腔與冷流體進(jìn)行初步的直接接觸和混合，汽液兩相流體的溫度進(jìn)一步降低；第3段稱為中 等密度孔段，每個(gè)斷面沿軸向開8個(gè)4 8孔，每個(gè)孔斷面之間軸向間隔30mm，共10個(gè)斷面， 合計(jì)8X10 = 80個(gè)孔，主要使得大量汽相進(jìn)入環(huán)腔與冷流體進(jìn)行直接接觸、混合和冷凝， 汽液兩相流體的溫度更進(jìn)一步地得到降低；第4段為高密度孔段，每個(gè)斷面沿軸向開10個(gè) 4 8孔，每個(gè)孔端面之間軸向間隔30mm，共12個(gè)斷面，合計(jì)10X12 = 120個(gè)孔，主要使得溫 度較低的大量汽相進(jìn)入環(huán)腔與冷流體進(jìn)行直接接觸、混合和冷凝，汽相全部得到煙滅，流體 溫度得到很到程度的降低，從而最終達(dá)到出口過冷的目的。需要指出的是，為保證噴射管的 強(qiáng)度，凡開10孔相鄰兩斷面錯(cuò)開15°，凡開8孔相鄰兩斷面錯(cuò)開20°，凡開5孔相鄰兩斷 面錯(cuò)開36。。
[0043] 筒體組件2主要包括筒體6、側(cè)管、螺紋法蘭和透鏡墊等。下封頭組件4主要包 括螺紋法蘭、透鏡墊和下封頭，下封頭采用0化ISNilOTi鍛制，一端通過螺紋法蘭與回路系 統(tǒng)進(jìn)行連接，采用透鏡墊密封結(jié)構(gòu)形式，一端與筒體進(jìn)行對(duì)焊連接。下封頭組件的內(nèi)徑為 DN65mm。
[0044] 3、混凝器熱工