測量高溫高壓含塵氣流中器件壁面粉塵沉積特性的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及核反應堆工程領域，特別是一種測量在高溫高壓含塵氣流中器件壁面粉塵沉積特性的裝置。
【背景技術】
[0002]與其他核能系統(tǒng)相比，模塊式高溫氣冷堆具有安全性好、發(fā)電效率高等特點，受到各國普遍關注，而超高溫氣冷堆是第四代先進核能系統(tǒng)的候選堆型之一，被認為是最有可能在不遠的將來實施的先進堆型。在高溫氣冷堆中，堆芯除去少量燃料、控制材料外，基本上全都為石墨類材料，而球床堆特有的燃料球循環(huán)方式，使得燃料球在運動過程中其自身以及其它的石墨構件和管道不可避免的將發(fā)生摩擦磨損，產生石墨粉塵。產生的石墨粉塵將跟隨一回路工質氦氣在一回路中運動、擴散和沉積。石墨粉塵的運動行為對于高溫氣冷堆的運行具有較重要意義。在反應堆正常工況下運行時，石墨粉塵顆粒隨著冷卻氣體氦氣在反應堆一回路流動，并在一回路表面和流動死區(qū)發(fā)生沉積，對設備的維護和檢修帶來不便；石墨粉塵還會在蒸發(fā)器換熱管表面沉積，影響其換熱效率等；石墨粉塵顆粒為疏松多孔結構，表面可吸附帶有放射性的裂變碎片。
[0003]因此，了解石墨粉塵在高溫堆一回路各裝置表面的沉積特性對于反應堆的安全運行和分析有著重要意義。

【發(fā)明內容】

[0004]目前，對于高溫堆中各設備器件表面的粉塵沉積情況的資料知之甚少。已有其他領域的壁面粉塵沉積特性的數(shù)據大多是基于空氣氛圍、常溫常壓下的數(shù)據，而高溫氣冷堆的冷卻劑為高溫高壓的氦氣。因而，要需要設計合適的方案實現(xiàn)對高溫氣冷堆一回路中高溫高壓的攜帶一定濃度石墨粉塵的氦氣工質中各器件表面的粉塵沉積特性進行測量。
[0005]本發(fā)明提供一種能夠利用不同氣體工質在高溫高壓工況下研究器件壁面粉塵沉積特性的裝置。
[0006]設計了一種高溫堆內高溫高壓含塵氣流中器件壁面粉塵沉積特性的測試裝置，具體結構見附件中圖1及2。
[0007]該裝置主要由高壓氣源系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、主管路系統(tǒng)、粉塵注入系統(tǒng)、試驗段系統(tǒng)以及除塵排放系統(tǒng)構成。高壓氣源系統(tǒng)包含多種氣源，并且可以替換成不同的氣源，開展不同氣體工質下的實驗。氣體注入到主管道之前，經加熱系統(tǒng)加熱升溫，使得主管道環(huán)境為能夠模擬高溫氣冷堆一回路環(huán)境的高溫高壓。為較少散熱，主管道管道外圍包裹保溫隔熱材料。
[0008]為了減少上游管道壁面可能存在的沉積粉塵對下游的影響，本裝置設計為開式系統(tǒng)。通過主管道下游的恒流量閥門來設置需要的流量，通過主管道上游的恒壓閥來設置實驗需要的壓力值，從而可以獲得不同的氣體壓力和氣流速度。通過粉塵注入系統(tǒng)將石墨粉塵注入到主管道系統(tǒng)中的氣流中，從而形成具有一定濃度的含塵氣流。本裝置可以分析試驗器件在主管道中實驗前后表面石墨粉塵沉積特性的變化，如沉積的粉塵量、粉塵厚度、粉塵顆粒特性，可以進一步分析預測高溫堆中各器件壁面石墨粉塵沉積規(guī)律。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明測量高溫堆一回路管道中器件壁面粉塵沉積特性的裝置的結構示意圖。
[0010]圖2為試驗段系統(tǒng)的結構示意圖。
[0011]其中，1-高壓氣源系統(tǒng)；2_加熱系統(tǒng)；3_主管道系統(tǒng)；4_試驗段系統(tǒng)；5_粉塵注入系統(tǒng)；6_除塵排放系統(tǒng)；7_高壓空氣罐；8_高壓氮氣罐；9_高壓氦氣罐；10_加熱器；11_恒壓調節(jié)閥；12_壓力傳感器；13_溫度傳感器；14-功率調節(jié)器；15_溫度傳感器器；16-壓力傳感器；17_風速傳感器；18_連接法蘭；19_試驗段本體；20_試驗器件；21_高壓氣瓶；22-截止閥；23_粉塵容器；24_截止閥；25_恒流量調節(jié)閥；26_安全泄壓閥；27_過濾器；28-保溫層；29_盤管結構器件；30_管道結構器件；31_葉片結構器件。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0013]如附圖1所示，一種測量高溫堆內高溫高壓含塵氣流中器件壁面粉塵沉積特性的裝置，包括高壓氣源系統(tǒng)1、加熱系統(tǒng)2、主管道系統(tǒng)3、試驗段系統(tǒng)4、粉塵注入系統(tǒng)5、除塵排放系統(tǒng)6、恒壓調節(jié)閥11以及恒流量調節(jié)閥25 ;所述高壓氣源系統(tǒng)I和所述加熱系統(tǒng)2依次串聯(lián)在所述主管道系統(tǒng)3的一端，所述粉塵注入系統(tǒng)位于主管道系統(tǒng)3的側面，所述除塵排放系統(tǒng)6連接在所述主管道系統(tǒng)3的另一端，而所述試驗段4串聯(lián)在所述主管道系統(tǒng)3的內部；其中，所述高壓氣源系統(tǒng)I用于向所述主管道系統(tǒng)3提供高壓氣體；所述加熱系統(tǒng)2用于對所述高壓氣源系統(tǒng)提供的氣體進行加熱；所述粉塵注入系統(tǒng)5用于對所述主管道系統(tǒng)3中的氣體加入石墨粉塵；所述除塵排放系統(tǒng)6用于整個裝置的氣體泄放出口。
[0014]所述高壓氣源系統(tǒng)I用于向所述主管道系統(tǒng)3提供高壓氣源；初定三種氣體，分別為空氣7、氮氣8和氦氣9 ;高壓儲氣罐還可以更換為不同的氣源。
[0015]加熱系統(tǒng)2用于對所述高壓氣源系統(tǒng)提供的氣體進行加熱，其與高壓氣源系統(tǒng)的出氣管路相連，由加熱器10對管道中的氣流進行加熱；所述電加熱器的功率可調，即氣流的溫度可調，通過檢測加熱器出口氣體的溫度13反饋給功率調節(jié)器14進行調節(jié)；所述加熱系統(tǒng)的出口管路上設置有恒壓調節(jié)閥11。這樣，氣源通過高壓注氣系統(tǒng)注入到主管道之前，經電加熱裝置升溫，可以在主管道形成高溫高壓環(huán)境。
[0016]主管道系統(tǒng)3包括氣體管路，在所述氣體管路上游連接恒壓調節(jié)閥11，下游連接恒流量調節(jié)閥25。通過調節(jié)恒壓調節(jié)閥11，可以獲得實驗所需要的氣體壓力，通過調節(jié)恒流量調節(jié)閥25，可以獲得實驗所需要的氣流速度。在恒壓調節(jié)閥11和恒流量調節(jié)閥25的共同作用下，從而可以獲得不同的氣體壓力和氣流速度。
[0017]試驗段系統(tǒng)4包括連接法蘭18、試驗段本體19、試驗器件20。試驗器件20安裝在試驗段本體19里面，可以拆卸。試驗段本體19通過法蘭18與主管道管道相連，可拆卸。試驗前，將試驗器件20安裝在試驗段本體19里面，再通過法蘭18與主管道管路連接；試驗結束后，拆開連接法蘭18，卸下試驗段本體19，再從中拆下試驗器件20，測量和分析試驗器件20壁面的粉塵沉積情況。
[0018]粉塵注入系統(tǒng)5由高壓氣瓶21、粉塵容器23以及