反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)及方法，其中，該系統(tǒng)包括：水箱、單相流循環(huán)管道、弧形管道和篩管；其中，水箱與單相流循環(huán)管道連接，用于為單相流循環(huán)管道提供液態(tài)水；弧形管道與單相流循環(huán)管道連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為單相流循環(huán)管道提供熱量以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體；篩管位于單相流循環(huán)管道中分別與弧形管道和水箱連接，用于將氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入水箱。該系統(tǒng)能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
【專利說明】
反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自 然循環(huán)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下的一項(xiàng)緩解措施，反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻已經(jīng)應(yīng)用到 AP1000、APR1400等第三代壓水堆的安全系統(tǒng)中。壓力容器外部冷卻（External Reactor Vessel Coo ling，ERVC)在發(fā)生堆芯恪化嚴(yán)重事故時(shí)，通過壓力容器下封頭外部的冷卻通 道，利用自然循環(huán)帶走熔融物熱量，保證壓力容器下封頭的完整性，實(shí)現(xiàn)熔融物的堆內(nèi)滯 留，從而有效控制核事故。
[0003] Theofanous和Syri在文章 The Coolability Limits of a Reactor Pressure Vessel Lower Head中針對(duì)AP堆型(AP600、AP1000)進(jìn)行了ULPU系列實(shí)驗(yàn)，研究了外部冷卻 能力影響因素，并在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了流道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。中國(guó)改進(jìn)型三環(huán)路壓水堆 (CPR1000)作為自主設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆型，安全設(shè)計(jì)中考慮采用ERVC策略來提高事故工況下IVR 的成功概率，李永春等人在《壓力容器外部冷卻非加熱實(shí)驗(yàn)研究》中對(duì)壓力容器外部冷卻裝 置管道進(jìn)出口面積、保溫層結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了研究。
[0004] 在ERVC弧形管道處，液態(tài)水吸收熱量后產(chǎn)生氣體，形成氣液兩相流。王躍社等人在 《圓管內(nèi)油氣水三相彈狀流的生成和發(fā)展》中，對(duì)泡狀流和彈狀流流型的形成進(jìn)行了研究。 少量氣體引入液體中時(shí)流型為泡狀流;隨著氣體流量增加，氣泡開始聚集合并，當(dāng)圓頂狀氣 泡形成時(shí)，氣泡形狀和軌跡變得雜亂無章，這時(shí)流動(dòng)由泡狀流向彈狀流過渡轉(zhuǎn)化，直至彈狀 流形成，而彈狀流具有極不穩(wěn)定性和間歇性，導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大。
[0005] Mishima等人在Flowregimetransition criteriaforupward tw〇-Phase flow in vertical tubes中認(rèn)為在接近彈狀流-攪混流轉(zhuǎn)換時(shí)，液彈變得很短，Taylor氣泡之間間隔 很近，強(qiáng)烈的Taylor尾流效應(yīng)引起液彈失穩(wěn)而破碎，導(dǎo)致彈狀流到攪混流轉(zhuǎn)換。
[0006] 因此，相關(guān)技術(shù)的研究不能解決液態(tài)水吸收熱量后產(chǎn)生氣體，形成氣液兩相流導(dǎo) 致流動(dòng)阻力增大導(dǎo)致循環(huán)速率慢從而產(chǎn)生反應(yīng)堆安全性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術(shù)問題之一。
[0008] 為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系 統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容 器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
[0009] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出了一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法。
[0010] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系 統(tǒng)，包括:水箱、單相流循環(huán)管道、弧形管道和篩管;其中，所述水箱與所述單相流循環(huán)管道 連接，用于為所述單相流循環(huán)管道提供液態(tài)水;所述弧形管道與所述單相流循環(huán)管道連接 并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為所述單相流循環(huán)管道提供熱量以使所述液態(tài)水轉(zhuǎn)化 為氣液混合體;所述篩管位于所述單相流循環(huán)管道中分別與所述弧形管道和所述水箱連 接，用于將所述氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入所述水箱。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)，通過水箱為單相流循 環(huán)管道提供液態(tài)水，接著弧形管道與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸為單相流循環(huán)管道提供熱量 以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體，最后篩管將氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入水 箱，該系統(tǒng)能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容 器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
[0012] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明第二方面實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方 法，包括:水箱、單相流循環(huán)管道、弧形管道和篩管;其中，所述水箱提供液態(tài)水給所述單相 流循環(huán)管道;所述弧形管道將反應(yīng)堆壓力容器的熱量提供給所述單相流循環(huán)管道以使所述 液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體;所述篩管將所述氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入所述 水箱。
[0013] 本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法，通過水箱為單相流循 環(huán)管道提供液態(tài)水，接著弧形管道與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸為單相流循環(huán)管道提供熱量 以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體，最后篩管將氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入水 箱，該方法能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容 器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
[0014] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0015] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0016] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)的示意 圖；
[0017] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單相流循環(huán)管道左右兩側(cè)液壓差的示意圖；；
[0018] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的弧形管道流型的示意圖；
[0019] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的弧形管道正視圖；
[0020] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的篩管的示意圖；
[0021] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)的 示意圖；
[0022] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法的流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)的示意 圖。
[0025] 如圖1所示，該反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)可以包括:水箱10、單相 流循環(huán)管道20、弧形管道30和篩管40。
[0026]其中，水箱10與單相流循環(huán)管道20連接，用于為單相流循環(huán)管道20提供液態(tài)水。 [0027]需要說明的是，單相流循環(huán)管道20不包含弧形管道30和篩管40。
[0028]弧形管道30與單相流循環(huán)管道20連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為單相 流循環(huán)管道20提供熱量以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體。
[0029] 需要說明的是，在一些示例中，弧形管道30吸收反應(yīng)堆壓力容器外部的熱量，并將 熱量提供給單相流循環(huán)管道20。單相流循環(huán)管道20中的液態(tài)水中的單相液態(tài)水轉(zhuǎn)化為泡狀 流，隨著熱量的吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為彈狀流。
[0030] 可以理解的是，單相流循環(huán)管道20前半段為單相液態(tài)水，后半段在弧形管道處為 氣液兩相混合體，知道0液>>9^1，由公式▽/?= (/VA?)糾可知，在壓差的驅(qū)動(dòng)下，管道 內(nèi)流體會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，因此本裝置不需要外界供能，利用自然循環(huán)即可完成。單相流循環(huán)管道 20左右兩側(cè)液壓差如圖2所示。
[0031] 更具體地，在單相流理論中，摩擦系數(shù)f可以通過表達(dá)式求得：
，f = 0.316Re425，Re>2000,從而對(duì)于單相段，可以通過單相流的方法計(jì) 算得到壓降：
式中，f為摩擦系數(shù)，L為單相豎直高度，D為管道內(nèi)徑，P1為液 體密度，v為流體速度，y為粘度。對(duì)于兩相流的摩擦壓降計(jì)算，目前一般采用兩相摩擦乘子
的方式來對(duì)單相摩擦系數(shù)進(jìn)行修正： &。式中，是對(duì)于全液相的兩相 摩擦乘子。在不同的模型下，兩相摩擦乘子有不同的計(jì)算方法。彈狀流中，目前采用的是丘 吉爾Churchill給出的關(guān)系式;環(huán)狀流中，目前采用的是奇斯霍姆關(guān)系式。
[0032]其中，還需要考慮局部阻力包括流體入口阻力，流體出口阻力和流體轉(zhuǎn)彎阻力三 種。局部阻力壓降公式為：
：，上式中，Lb為局部阻力系數(shù)，P為流體密度，v為 流體比容，常見局部阻力系數(shù)，（a)管內(nèi)進(jìn)口阻力系數(shù)0.1<Lb<0.8，（b)管內(nèi)出口阻力系數(shù) 0.8彡Lb彡1.3,（c)轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)0.1彡Lb彡0.3。還有重力壓降的計(jì)算，對(duì)于單相下降段， 重力壓降可以表達(dá)為：A Pzwl = -plgh，而對(duì)于兩相上升段，重力壓降可以表示為： 簡(jiǎn)wi = ，其中P = Pg0 -句+講，式中，h為管道的豎直高度，Pg為氣體密度，Pi為液體密 度，￡為含氣率。綜合，在液體流動(dòng)過程中，由流體壓降計(jì)算公式△ P= △ Pld+ △ Pzw與△ Pld = A pmc+ A Pjb，整理得 A Pi = A pmcl+ A Pjbi+ A pzwl，A P2 = A pmc2+ A Pjb2+ A pzw2，其中，A p為總 壓差，A pld為流動(dòng)阻力壓差，A pzw為重力壓差，A pm。為摩擦壓差，A pjb為局部壓差，最后浮 升力的計(jì)算，設(shè)管道豎直方向上高度為H，空泡份額為a，經(jīng)過推導(dǎo)可知此段豎直管道因空泡 份額帶來的浮升壓差為：A pBim = agH(Pit-p^)，由于Pit> >_，則可寫為：A pBim = agHPit。
[0033] 需要說明的是，在一些示例中，液態(tài)水中的兩相液態(tài)水進(jìn)入篩管40外側(cè)，單相液態(tài) 水和彈狀流在篩管40內(nèi)側(cè)流動(dòng)，以使兩相液態(tài)水的空泡份額提高，進(jìn)而彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀 流。
[0034] 為了使得本領(lǐng)域人員更加了解弧形管道30加熱階段狀態(tài)變化，下面結(jié)合圖3詳細(xì) 說明，如圖3所示，單相流首先轉(zhuǎn)化為泡狀流1，隨著熱量的繼續(xù)吸收，兩相流內(nèi)小氣泡聚合 產(chǎn)生Taylor氣泡，此時(shí)流型由泡狀流轉(zhuǎn)為彈狀流2，彈狀流具有間歇性和極不穩(wěn)定性，并且 流動(dòng)阻力較大。經(jīng)篩管40將部分水分離到篩網(wǎng)外側(cè)后，提高了篩網(wǎng)內(nèi)兩相流的空泡份額a， 其中，a為空泡份額，液彈變短，Taylor氣泡之間間隔很近，強(qiáng)烈的Taylor尾流效應(yīng)引起液彈 失穩(wěn)而破碎，此時(shí)流型由彈狀流2轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀流4或者類環(huán)狀流，環(huán)狀流4相沿著管壁周圍連 續(xù)流動(dòng)，薄液膜很均勻，連續(xù)的氣流在中心流動(dòng)，這種流型不僅降低了流動(dòng)阻力，減弱不穩(wěn) 定性，并能有效提高氣泡排除速度從而提高在事故情況下壓力容器的散熱效率。
[0035] 可以理解的是，在一些示例中，單相液態(tài)水的壓降為
，其中，f為摩 擦系數(shù)，L為單相豎直高度，D為管道內(nèi)徑，pi為液體密度，v為流體速度，y為粘度。
[0036]還可以理解的是，在一些示例中，通過兩相液態(tài)水摩擦乘子來對(duì)單相液態(tài)水的摩 擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到兩相液態(tài)水的壓降為為兩相液態(tài)水摩擦乘 子。
[0037]需要說明的是，其中，弧形管道30與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，這里的接觸是充分 接觸，能夠很好的吸收熱量，因此弧形管道30由良好熱導(dǎo)材料制成?；⌒喂艿?0的正視圖如 圖4所示，弧形管道前部分在加熱條件下逐漸產(chǎn)生氣泡，形成泡狀流，隨著熱量的繼續(xù)吸收， 產(chǎn)生Taylor氣泡，流型轉(zhuǎn)變?yōu)閺棤盍鳌?br>[0038]篩管40位于單相流循環(huán)管道20中分別與弧形管道30和水箱10連接，用于將氣液混 合體分離后分別釋放到空氣和流入水箱10。
[0039] 其中，篩管40示意圖如圖5所示，篩網(wǎng)內(nèi)部流動(dòng)的是兩相流，篩網(wǎng)內(nèi)側(cè)附著一層很 薄的液膜，篩網(wǎng)與管道間隔處流動(dòng)的液相水。篩網(wǎng)具有液體水可自由出入，而氣體被隔離的 特性。
[0040] 可以理解的是，篩管40內(nèi)置在單相流循環(huán)管道20中，將液態(tài)水中的兩相液態(tài)水由 彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀流。
[0041 ]還可以理解的是，，篩管40位于單相流循環(huán)管道20中弧形管道30之后的部分，可將 部分水從兩相流中分離，氣體不能通過篩網(wǎng)，剩余兩相流在篩網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)，分離出的液態(tài)水在 篩網(wǎng)外側(cè)流動(dòng)。
[0042]需要說明的是，篩管40可以選擇合適尺寸，提高兩相液態(tài)水的空泡份額，使流型由 彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀流，從而可以有效提高液體循環(huán)速度，降低流動(dòng)不穩(wěn)定性。
[0043] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)的 示意圖。如圖6所示，包括:水箱;單相流循環(huán)管道(不包含弧形管道與篩管部分），所述循環(huán) 管道與水箱相連接;弧形管道，所述弧形管道與反應(yīng)堆壓力容器外壁充分接觸，能夠較好的 吸收熱量;篩管，所述篩管位于循環(huán)管道中弧形管道之后的部分。
[0044] 本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)，通過水箱為單相流循 環(huán)管道提供液態(tài)水，接著弧形管道與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸為單相流循環(huán)管道提供熱量 以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體，最后篩管將氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入水 箱，該系統(tǒng)能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容 器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
[0045] 與上述實(shí)施例提供的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明的 一種實(shí)施例還提供一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法，由于本發(fā)明實(shí)施例提供 的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法與上述實(shí)施例提供的反應(yīng)堆壓力容器外部冷 卻的自然循環(huán)系統(tǒng)具有相同或相似的技術(shù)特征，因此在前述反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自 然循環(huán)系統(tǒng)的實(shí)施方式也適用于本實(shí)施例提供的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方 法，在本實(shí)施例中不再詳細(xì)描述。如圖7所示，該反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng) 可包括以下步驟：
[0046] S101，水箱與單相流循環(huán)管道連接，用于為單相流循環(huán)管道提供液態(tài)水。
[0047] S102,弧形管道與單相流循環(huán)管道連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為單 相流循環(huán)管道提供熱量以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體。
[0048] S103,篩管位于單相流循環(huán)管道中分別與弧形管道和水箱連接，用于將氣液混合 體分離后分別釋放到空氣和流入水箱。
[0049] 在一些示例中，弧形管道吸收反應(yīng)堆壓力容器外部的熱量，并將熱量提供給單相 流循環(huán)管道。單相流循環(huán)管道中的液態(tài)水中的單相液態(tài)水轉(zhuǎn)化為泡狀流，隨著熱量的吸收， 進(jìn)而轉(zhuǎn)化為彈狀流。
[0050] 在一些示例中，液態(tài)水中的兩相液態(tài)水進(jìn)入篩管40外側(cè)，單相液態(tài)水和彈狀流在 篩管40內(nèi)側(cè)流動(dòng)，以使兩相液態(tài)水的空泡份額提高，進(jìn)而彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀流。
[0051] 在一些示例中，單相液態(tài)水的壓降為
，其中，f為摩擦系數(shù)，L為單 相豎直高度，D為管道內(nèi)徑，pi為液體密度，v為流體速度，y為粘度。
[0052]在一些示例中，通過兩相液態(tài)水摩擦乘子來對(duì)單相液態(tài)水的摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得 到兩相液態(tài)水的壓降為
為兩相液態(tài)水摩擦乘子。
[0053] 本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法，通過水箱為單相流循 環(huán)管道提供液態(tài)水，接著弧形管道與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸為單相流循環(huán)管道提供熱量 以使液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體，最后篩管將氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入水 箱，該方法能夠減少流動(dòng)阻力，加快液體循環(huán)速度與氣泡排出速率從而提高反應(yīng)堆壓力容 器的冷卻效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)堆安全性。
[0054] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能 理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第 一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個(gè)" 的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0055] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不 必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié) 合和組合。
[0056]流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括 一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部 分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順 序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明 的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
[0057]此外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以 是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模 塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如 果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī) 可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0058] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例 性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述 實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，包括:水箱、單相流循 環(huán)管道、弧形管道和篩管;其中， 所述水箱與所述單相流循環(huán)管道連接，用于為所述單相流循環(huán)管道提供液態(tài)水； 所述弧形管道與所述單相流循環(huán)管道連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為所述 單相流循環(huán)管道提供熱量以使所述液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣液混合體； 所述篩管位于所述單相流循環(huán)管道中分別與所述弧形管道和所述水箱連接，用于將所 述氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入所述水箱。2. 如權(quán)利要求1所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述弧形管道與所述單相流循環(huán)管 道連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為所述單相流循環(huán)管道提供熱量以使所述液態(tài) 水轉(zhuǎn)化為氣液混合體具體包括： 所述弧形管道吸收所述反應(yīng)堆壓力容器外部的熱量，并將所述熱量提供給所述單相流 循環(huán)管道； 所述單相流循環(huán)管道中的所述液態(tài)水中的單相液態(tài)水轉(zhuǎn)化為泡狀流，隨著所述熱量的 吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為彈狀流。3. 如權(quán)利要求1或2所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述液態(tài)水中的兩相液態(tài)水進(jìn) 入所述篩管外側(cè)，所述單相液態(tài)水和所述彈狀流在所述篩管內(nèi)側(cè)流動(dòng)，以使所述兩相液態(tài) 水的空泡份額提高，進(jìn)而所述彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀流。4. 如權(quán)利要求2所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述單相液態(tài)水的壓降為，其中，f為摩擦系數(shù)，L為單相豎直高度，D為管道內(nèi)徑，Pi為液體密度，V為 流體速度，μ為粘度。5. 如權(quán)利要求3所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，通過所述兩相液態(tài)水摩擦乘子來對(duì) 單相液態(tài)水的摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到所述兩相液態(tài)水的壓降為為所述兩相液態(tài)水摩擦乘子。6. -種反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻的自然循環(huán)方法，其特征在于，包括:水箱、單相流循 環(huán)管道、弧形管道和篩管;其中， 所述水箱提供液態(tài)水給所述單相流循環(huán)管道； 所述弧形管道將反應(yīng)堆壓力容器的熱量提供給所述單相流循環(huán)管道以使所述液態(tài)水 轉(zhuǎn)化為氣液混合體； 所述篩管將所述氣液混合體分離后分別釋放到空氣和流入所述水箱。7. 如權(quán)利要求6所述的自然循環(huán)方法，其特征在于，所述弧形管道與所述單相流循環(huán)管 道連接并與反應(yīng)堆壓力容器外部接觸，用于為所述單相流循環(huán)管道提供熱量以使所述液態(tài) 水轉(zhuǎn)化為氣液混合體具體包括： 所述弧形管道吸收所述反應(yīng)堆壓力容器外部的熱量，并將所述熱量提供給所述單相流 循環(huán)管道； 所述單相流循環(huán)管道中的所述液態(tài)水中的單相液態(tài)水轉(zhuǎn)化為泡狀流，隨著所述熱量的 吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為彈狀流。8. 如權(quán)利要求6或7所述的自然循環(huán)方法，其特征在于，所述液態(tài)水中的兩相液態(tài)水進(jìn) 入所述篩管外側(cè)，所述單相液態(tài)水和所述彈狀流在所述篩管內(nèi)側(cè)流動(dòng)，以使所述兩相液態(tài) 水的空泡份額提高，進(jìn)而所述彈狀流轉(zhuǎn)化為環(huán)狀流。9. 如權(quán)利要求7所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述單相液態(tài)水的壓降為，其中，f為摩擦系數(shù)，L為單相豎直高度，D為管道內(nèi)徑，Pi為液體密度，V為 流體速度，μ為粘度。10. 如權(quán)利要求8所述的自然循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，通過所述兩相液態(tài)水摩擦乘子來 對(duì)單相液態(tài)水的摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到所述兩相液態(tài)水的壓降為為所述兩相液態(tài)水摩擦乘子。
【文檔編號(hào)】G21C15/12GK105931683SQ201610284387
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】黃善仿, 孫紅才, 郭嘯宇
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)