压水堆一回路水化学环境模拟装置的制作方法

本发明涉及核反应堆，具体涉及一种压水堆一回路水化学环境模拟装置。

背景技术：

1、核电厂长期运行时，反应堆一回路中的冷却剂，如硼酸、氢氧化锂和冷却剂中的金属杂质离子将会在燃料元件的热表面进行沉积，形成厚度不均匀、形状不规则的污垢沉积层，这对燃料包壳的腐蚀行为以及燃料棒的传热性能产生重要影响，当表面污垢累积到一定程度，将引起燃料组件的功率轴向偏移异常，对核电厂安全运行造成威胁。相关技术中，对压水堆核电厂污垢沉积及其对核电运行安全影响的研究，主要集中在计算模拟以及理论模型预测方面，而在燃料元件污垢沉积试验时，无法准确模拟和控制燃料元件在实际压水堆环境中如第一循环管路中溶解氧、电导率、溶液ph值等水化学参数，进而无法满足燃料元件在压水堆环境中的污垢沉积核安全评审需求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种压水堆一回路水化学环境模拟装置，该压水堆一回路水化学环境模拟装置具有对燃料元件在实际压水堆环境中的水化学参数模拟和控制准确度高的优点。

3、本发明实施例的压水堆一回路水化学环境模拟装置包括第一循环管路、加药系统和燃料元件，所述第一循环管路上串接有水化学参数控制系统、循环泵、试验段和加热器，所述水化学参数控制系统包括串接在所述第一循环管路上的溶氧仪、ph计和电导率仪中的至少一者；所述加药系统与所述第一循环管路连通并用于向所述第一循环管路中液体注入杂质原料；所述燃料元件安装在所述试验段内。

4、根据本发明实施例的压水堆一回路水化学环境模拟装置，加药系统用于向第一循环管路中溶液注入杂质原料，满足试验段内燃料元件表面的污垢沉积需求的同时，也实现对试验段的溶液参数的调节。结合串接在第一循环管路上的溶氧仪、ph计和电导率仪中的至少一者，水化学参数控制系统能够对进入试验段的溶液中的溶解氧、电导率和溶液ph中的至少一者进行精准检测和控制，以有效实现对一回路水化学环境的精准模拟，进而有效计算和预测相应参数对燃料元件表面上污垢沉积的影响，进而更好地满足燃料元件在压水堆一回路水化学环境中的污垢沉积核安全评审需求。

5、在一些实施例中，所述水化学参数控制系统包括所述溶氧仪、所述ph计和所述电导率仪中的每一者；

6、和/或，所述加药系统通过蠕动泵与所述第一循环管路连通，所述蠕动泵与所述水化学参数控制系统中的控制器电连接。

7、在一些实施例中，所述压水堆一回路水化学环境模拟装置还包括热交换器，所述热交换器具有依次换热相连的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室串接在所述水化学参数控制系统和所述循环泵之间，所述第三腔室串接在所述水化学参数控制系统和所述加热器之间，所述第二腔室内填充有沸点大于350℃的导热介质。

8、在一些实施例中，所述试验段包括本体、第一密封组件和第二密封组件，所述本体具有与所述第一循环管路连通的试验腔，所述本体具有与所述试验腔连通的第一开口和第二开口，所述燃料元件的中间部分位于所述试验腔内，所述燃料元件的两端部分分别由所述第一开口和所述第二开口凸出于所述试验腔外；所述第一密封组件连接所述燃料元件和所述本体并封闭所述第一开口，所述第二密封组件连接所述燃料元件和所述本体并封闭所述第二开口，所述第一密封组件和所述第二密封组件中的每一者包括密封垫片、密封圈保护套、自增力密封圈和密封圈压紧螺母中的至少一者。

9、在一些实施例中，所述压水堆一回路水化学环境模拟装置还包括第二循环管路，所述第二循环管路上串接有泵体、散热器、第一冷却水套和第二冷却水套，所述第一冷却水套套接在所述本体上并邻近所述第一密封组件，所述第二冷却水套套接在所述本体上并邻近所述第二密封组件；

10、和/或，所述第一开口和所述第二开口沿第一方向相对设置，所述本体在所述第一方向的尺寸为300mm-4m。

11、在一些实施例中，所述燃料元件包括金属棒、薄壁管和包壳管，所述薄壁管套接在所述金属棒上，所述薄壁管的第一端与所述金属棒电连接，所述薄壁管的其余部分和所述金属棒之间设有第一绝缘层，所述薄壁管的第二端和所述金属棒的第二端用于与电源的正负极相连，所述薄壁管的第二端和所述金属棒的第二端均凸出于所述试验段的同一侧；所述包壳管套接在所述薄壁管上，所述包壳管和所述薄壁管之间设有第二绝缘层。

12、在一些实施例中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均包括氧化镁陶瓷软套；

13、和/或，所述薄壁管的外壁面设有沿所述薄壁管的轴向螺旋延伸的贯穿槽。

14、在一些实施例中，所述燃料元件还包括连接管，所述连接管包括第一接口和第二接口，所述连接管的第一接口与所述包壳管的第一端连通，所述连接管的第二接口用于与外界加压气体回路相连，所述加压气体回路用于向所述包壳管内部进行气体冲压。

15、在一些实施例中，所述连接管为三通管并包括第三接口；

16、所述金属棒的第一端面设有安装腔，所述安装腔沿所述金属棒的轴向延伸，所述燃料元件还包括测温热电偶和密封件，所述测温热电偶适于通过所述第三接口插入所述安装腔内，所述密封件夹设在所述连接管的内壁面和所述测温热电偶的外壁面之间以便于封闭所述第三接口。

17、在一些实施例中，所述包壳管凸出于所述试验段外，所述薄壁管的第二端凸出于所述包壳管外，所述金属棒的第二端凸出于所述薄壁管外，所述薄壁管的第二端和所述金属棒的第二端均套接有电极加热板。

技术特征：

1.一种压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述水化学参数控制系统包括所述溶氧仪、所述ph计和所述电导率仪中的每一者；

3.根据权利要求1所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述压水堆一回路水化学环境模拟装置还包括热交换器，所述热交换器具有依次换热相连的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室串接在所述水化学参数控制系统和所述循环泵之间，所述第三腔室串接在所述水化学参数控制系统和所述加热器之间，所述第二腔室内填充有沸点大于350℃的导热介质。

4.根据权利要求1所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述试验段包括：

5.根据权利要求4所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述压水堆一回路水化学环境模拟装置还包括第二循环管路，所述第二循环管路上串接有泵体、散热器、第一冷却水套和第二冷却水套，所述第一冷却水套套接在所述本体上并邻近所述第一密封组件，所述第二冷却水套套接在所述本体上并邻近所述第二密封组件；

6.根据权利要求1-5任一项所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述燃料元件包括：

7.根据权利要求6所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均包括氧化镁陶瓷软套；

8.根据权利要求6所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述燃料元件还包括连接管，所述连接管包括第一接口和第二接口，所述连接管的第一接口与所述包壳管的第一端连通，所述连接管的第二接口用于与外界加压气体回路相连，所述加压气体回路用于向所述包壳管内部进行气体冲压。

9.根据权利要求8所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述连接管为三通管并包括第三接口；

10.根据权利要求6所述的压水堆一回路水化学环境模拟装置，其特征在于，所述包壳管凸出于所述试验段外，所述薄壁管的第二端凸出于所述包壳管外，所述金属棒的第二端凸出于所述薄壁管外，所述薄壁管的第二端和所述金属棒的第二端均套接有电极加热板。

技术总结本发明公开一种压水堆一回路水化学环境模拟装置，压水堆一回路水化学环境模拟装置包括第一循环管路、加药系统和燃料元件，第一循环管路上串接有水化学参数控制系统、循环泵、试验段和加热器，水化学参数控制系统包括串接在第一循环管路上的溶氧仪、pH计和电导率仪中的至少一者，加药系统与第一循环管路连通并用于向第一循环管路中液体注入杂质原料，燃料元件安装在试验段内。本发明提供的压水堆一回路水化学环境模拟装置具有对燃料元件在实际压水堆环境中的水化学参数模拟和控制准确度高的优点。技术研发人员：汪峰,肖嘉,徐博受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16