一种反应堆高温压力容器试验方法与流程

本发明属于核电领域，具体涉及一种反应堆高温压力容器试验方法。

背景技术：

1、压水核反应堆结构复杂，安全要求高，设计过程中需要开展复杂的验证试验模拟反应堆内的物理现象，对零件、系统的综合性能进行验证。受到试验成本与可制造性的限制，反应堆高温压力容器的模拟试验通常采用缩比模拟的方式进行，但是由于高温高压设备的结构特点和制造工艺限制，部分容器内的结构实际上无法实现等比例的缩小，导致高温压力容器缩比模拟装置内部的流体装填量相对缩小比例偏大，因此需要在流道内设置装填物进行补偿。目前常用的方法包括在流道内填充耐火砖或增大流道容器的壁体厚度以对模拟的比例误差进行补偿，然而耐火砖强度和耐磨性差，容易产生碎屑影响试验；而增大压力容器金属壁体的厚度会由于金属质量增大导致储热失真；进一步地，高温压力容器内部结构相对复杂，对填充物安装位置的要求较为复杂，无论是填充耐火砖还是增大压力容器金属壁体都受到制造工艺限制，难以充分满足现场多样化的填充需求。因此，提供一种能够准确补偿缩比模拟误差的反应堆高温压力容器试验方法，对于提高反应堆缩比模拟试验的效率与准确性有较高的实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种反应堆高温压力容器试验方法，提高缩比模拟试验的准确性。

2、本发明的实施例提供一种反应堆高温压力容器试验方法，包括以下步骤：提供缩比高温压力容器试验装置，确定所述缩比高温压力容器试验装置内的试验区域及试验区域内的理论工况，并计算所述缩比高温压力容器试验装置内的流体装填量与理论缩比装填量的偏差体积，确定补偿填充装置的体积；以所述缩比高温压力容器试验装置内在所述试验区域之外的区域作为所述补偿填充装置的安装区域，确定所述补偿填充装置的结构；提供并安装所述补偿填充装置，其中所述补偿填充装置包括多孔容器与陶瓷块体，所述多孔容器固定在所述安装区域并包容所述陶瓷块体，所述陶瓷块体的总体积提供对所述偏差体积的补偿。

3、该试验方法通过在缩比高温压力容器试验装置内设置补偿填充装置消除了流体填装的比例误差，同时利用陶瓷材料硬度高、蓄热低的优势提高了试验装置的可靠性，降低了由补偿填充装置带来的热误差。进一步地，补偿填充装置采用在多孔容器内填充陶瓷块体的结构，便于根据试验现场的实际状态灵活快捷地对补偿填充体积进行修正，有效提高了试验效率。

4、进一步地，在部分实施例中，所述陶瓷块体包括具有至少两种不同直径的陶瓷球体，其中直径最大的所述陶瓷球体为第一填料，直径最小的所述陶瓷球体为第二填料，所述第一填料与所述第二填料的直径比值范围为2-20，所述第一填料与所述第二填料的总体积比值范围为1-10，所述陶瓷球体的平均直径不超过所述补偿填充装置截面当量直径的5％。单一等球堆堆积率约为0.74，半径较小的第二填料能够填补第一填料的间隙，从而提高补偿填充装置的体积利用率。

5、进一步地，在部分实施例中，该方法还包括装填所述补偿填充装置的步骤，所述补偿填充装置的装填方法为：提供所述多孔容器，分n+1次等量向所述多孔容器中装入所述陶瓷球体，每次按照直径从大到小的顺序进行所述陶瓷球体的填装，其中n为所述陶瓷球体直径的种类数量。分次装入有助于不同直径的陶瓷球体均匀混合，提高堆积率。

6、进一步地，在部分实施例中，所述陶瓷块体的材料包括氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、高纯氧化铝陶瓷中的一种或多种的组合。陶瓷材料具有高硬度和良好的化学稳定性，能够在高温高压的试验工况下长期稳定服役。

7、进一步地，在部分实施例中，所述陶瓷块体的表面设置有tin涂层、crn涂层、tic涂层或cr3c2涂层中的一种或多种的组合。涂层能够进一步提高陶瓷块体的硬度，提高耐磨性能。

8、进一步地，在部分实施例中，所述多孔容器至少部分表面由金属孔板制造

9、进一步地，在部分实施例中，所述金属孔板的开孔率不低于50％。高开孔率的金属孔板能够使补偿填充装置内外的流体压力始终保持平衡，降低流体对容器本身的冲击，避免结构损坏。

10、进一步地，在部分实施例中，所述金属孔板开孔的最小宽度不超过所述陶瓷块体任一方向投影的最小宽度的50％。金属孔板开孔应确保陶瓷块体不会漏出。

11、进一步地，在部分实施例中，所述金属孔板配置为不锈钢孔板。不锈钢孔板便于加工制造和现场钣金加工。

12、进一步地，在部分实施例中，所述补偿填充装置的安装方法包括：先将所述多孔容器安装在所述安装区域，再向所述多孔容器中填充所述陶瓷块体。先安装多孔容器，再填充陶瓷块体能够提高补偿填充装置安装布置的灵活性，降低装配难度。

技术特征：

1.一种反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述陶瓷块体包括具有至少两种不同直径的陶瓷球体，其中直径最大的所述陶瓷球体为第一填料，直径最小的所述陶瓷球体为第二填料，所述第一填料与所述第二填料的直径比值范围为2-20，所述第一填料与所述第二填料的总体积比值范围为1-10，所述陶瓷球体的平均直径不超过所述补偿填充装置截面当量直径的5％。

3.根据权利要求2所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，还包括装填所述补偿填充装置的步骤，所述补偿填充装置的装填方法为：提供所述多孔容器，分n+1次等量向所述多孔容器中装入所述陶瓷球体，每次按照直径从大到小的顺序进行所述陶瓷球体的填装，其中n为所述陶瓷球体直径的种类数量。

4.根据权利要求1或2所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述陶瓷块体的材料包括氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、高纯氧化铝陶瓷中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求4所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述陶瓷块体的表面设置有tin涂层、crn涂层、tic涂层或cr3c2涂层中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1或2所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述多孔容器至少部分表面由金属孔板制造。

7.根据权利要求6所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述金属孔板的开孔率不低于50％。

8.根据权利要求6所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述金属孔板开孔的最小宽度不超过所述陶瓷块体任一方向投影的最小宽度的50％。

9.根据权利要求6所述的反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述金属孔板配置为不锈钢孔板。

10.根据权利要求6所述反应堆高温压力容器试验方法，其特征在于，所述补偿填充装置的安装方法包括：先将所述多孔容器安装在所述安装区域，再向所述多孔容器中填充所述陶瓷块体。

技术总结一种反应堆高温压力容器试验方法，包括以下步骤：提供缩比高温压力容器试验装置并计算流体装填量的偏差体积，进而确定补偿填充装置的体积；根据试验区域确定补偿填充装置的安装区域与结构，制造并安装补偿填充装置；其中，补偿填充装置包括多孔容器与陶瓷块体，陶瓷块体包容在多孔容器内，并由陶瓷块体的总体积提供对偏差体积的补偿。本方法在对偏差体积进行准确补偿的同时提高了试验装置的可靠性与准确性，简化了试验流程，提高了反应堆高温压力容器模拟试验的效率。技术研发人员：戚展飞,杨子江,王海涛,刘镝,曹克美,樊普,吴燕华,胡楠,李睿,任文星,唐珂受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6