高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统的制作方法

1.本公开的实施例属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统。


背景技术：

2.高温气冷堆一回路堆内构件中含有大量的碳素材料，主要为含硼碳材料bc和核级石墨ig110，同时调试阶段会在堆芯预装大量的石墨球。这些碳素材料中含有大量微小孔隙，常温下通过孔隙从周围环境吸附水分、o2、n2和co2等杂质，其中水分占绝大部分，吸附过程主要为物理吸附。在一回路升温过程中释放进入反应堆冷却剂。水分在反应堆运行的高温条件下与碳素材料会发生化学腐蚀反应，影响堆内碳素材料强度和反应堆安全，并且会在控制棒驱动机构、吸收球驱动机构等冷端凝结，造成绝缘恶化、润滑剂涂层腐蚀等问题，危害设备安全。
3.高温气冷堆热态功能试验的主要工作内容之一就是加热除湿，去除堆内构件以及预装石墨球中吸附的大量水分。在一回路加热除湿过程中，反应堆冷却剂(氦气)在控制棒驱动机构、吸收球驱动机构、吸收球输气管路、燃料装卸进球管路、卸料装置及卸球管路等部位流动不充分，导致这些部位无法被充分加热，即相对于一回路来说这些部位属于冷端。当这些冷端部位的温度低于一回路露点温度时，在加热过程中碳素材料释放的大量水分会在这些冷端发生凝露现象。
4.在10兆瓦高温气冷实验堆(10mw high temperaturegas-cooled reactor test module，htr-10)调试过程中就发生过因水分在冷端凝结导致吸收球驱动机构摩擦副失效、电气贯穿件绝缘低等问题。


技术实现要素：

5.本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统。
6.本公开的实施例提供一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，所述一回路包括通过热气导管连通的反应堆压力容器和蒸汽发生器，所述反应堆压力容器还连接有冷端管路组件，所述防凝露系统包括氦气露点检测装置、加热装置和防凝露控制装置；
7.所述氦气露点检测装置连接所述蒸汽发生器，所述加热装置设于所述冷端管路组件，所述防凝露控制装置电连接所述氦气露点检测装置和所述加热装置；
8.所述氦气露点检测装置，用于检测所述一回路的氦气露点温度；
9.所述加热装置，用于检测所述冷端管路组件的冷端温度，以及，在所述防凝露控制装置的控制下对所述冷端管路组件进行加热；
10.所述防凝露控制装置，用于根据接收到的所述氦气露点温度设定所述冷端管路组件的冷端目标温度，并根据所述冷端目标温度、所述氦气露点温度和所述冷端温度，控制所
述加热装置的加热状态以调整所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致；其中，所述冷端目标温度高于所述氦气露点温度。
11.可选的，所述加热装置包括电加热件和温度探测件；
12.所述电加热件设于所述冷端管路组件；
13.所述温度探测件设于所述冷端管路组件且电连接所述防凝露控制装置。
14.可选的，所述电加热件和所述温度探测件的外表面敷设有保温材料层。
15.可选的，所述电加热件为高温电加热带，所述温度探测件为温度探头。
16.可选的，所述冷端目标温度至少高于所述氦气露点温度20℃。
17.可选的，所述氦气露点检测装置为氦气露点仪。
18.可选的，所述冷端管路组件包括连接于所述反应堆压力容器的控制棒驱动机构和吸收球驱动机构、吸收球输气管路、燃料装卸进球管路和卸球管路以及卸料装置。
19.可选的，在所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致后，所述加热装置维持低功率运行并使所述冷端管路组件的所述冷端温度保持在所述冷端目标温度。
20.可选的，所述防凝露系统在所述一回路的氦气温度大于第一预设温度时投入运行，所述防凝露系统在所述一回路的氦气温度小于第二预设温度或所述氦气露点温度低于环境温度时停止运行。
21.本公开的实施例的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，通过所设置的氦气露点检测装置、加热装置和防凝露控制装置，可以将一回路的冷端管路组件的冷端温度始终维持在氦气露点温度以上，从而避免在热态功能试验期间一回路的冷端管路组件产生凝露现象。
附图说明
22.图1为本公开的一实施例的一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
24.如图1所示，一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统100，所述一回路包括通过热气导管200连通的反应堆压力容器300和蒸汽发生器400，所述反应堆压力容器300还连接有冷端管路组件400。所述防凝露系统100包括氦气露点检测装置110、加热装置(图中未标注)和防凝露控制装置120。所述氦气露点检测装置110连接所述蒸汽发生器400，所述加热装置设于所述冷端管路组件400，所述防凝露控制装置120电连接所述氦气露点检测装置110和所述加热装置。所述氦气露点检测装置110用于检测所述一回路的氦气露点温度。所述加热装置用于检测所述冷端管路组件400的冷端温度，以及在所述防凝露控制装置120的控制下对所述冷端管路组件400进行加热。
25.所述防凝露控制装置120用于根据接收到的所述氦气露点温度设定所述冷端管路组件400的冷端目标温度，并根据所述冷端目标温度、所述氦气露点温度和所述冷端温度，控制所述加热装置的加热状态以调整所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致；其中，所
述冷端目标温度高于所述氦气露点温度。
26.具体地，如图1所示，氦气露点检测装置110连接蒸汽发生器400，加热装置设于冷端管路组件400，防凝露控制装置120电连接氦气露点检测装置110和加热装置。氦气露点检测装置110在检测到一回路的氦气露点温度后将其传输至防凝露控制装置120，防凝露控制装置120根据接收到的一回路的氦气露点温度设定冷端管路组件400的冷端目标温度，设定的该冷端目标温度要高于氦气露点温度。加热装置在检测到冷端管路组件400的冷端温度后将其传输至防凝露控制装置120。防凝露控制装置120根据接收到的氦气露点温度、冷端温度以及设定的冷端目标温度对加热装置的加热状态进行控制。若检测到的冷端温度低于氦气露点温度，则由防凝露控制装置120控制加热装置对冷端管路组件400进行加热，直至冷端温度与冷端目标温度相一致。作为一个具体示例，氦气露点检测装置110可以为氦气露点仪，当然，也可以采用其他能够检测氦气露点的装置，本实施例对此并不作限制。
27.本公开的实施例的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，通过所设置的氦气露点检测装置、加热装置和防凝露控制装置，可以将一回路的冷端管路组件的冷端温度始终维持在氦气露点温度以上，从而避免在热态功能试验期间一回路的冷端管路组件产生凝露现象。
28.进一步地，所述冷端目标温度至少高于所述氦气露点温度20℃。如此设置可以确保一回路的冷端管路组件400不会发生凝露，并且能够避免加热装置频繁启动。
29.更进一步地，在所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致后，所述加热装置维持低功率运行并使所述冷端管路组件400的所述冷端温度保持在所述冷端目标温度。如此设置可以在保证一回路的冷端管路组件400不发生凝露的同时降低防凝露系统100工作过程中的功率值，减少系统功率消耗。
30.示例性地，如图1所示，所述冷端管路组件400包括连接于所述反应堆压力容器的控制棒驱动机构410和吸收球驱动机构420、吸收球输气管路430、燃料装卸进球管路440和卸球管路450以及卸料装置460。
31.作为一个具体示例，如图1所示，冷端管路组件400包括24套控制棒驱动机构410、6套吸收球驱动机构420、6路吸收球输气管路430、2路燃料装卸进球管路440和卸球管路450以及卸料装置460。其中，各控制棒驱动机构410和吸收球驱动机构420、吸收球输气管路430、燃料装卸进球管路440和卸球管路450以及卸料装置460均单独设有加热装置。各加热装置分别检测对应的各控制棒驱动机构410和吸收球驱动机构420、吸收球输气管路430、燃料装卸进球管路440和卸球管路450以及卸料装置460各自的冷端温度并将其传输至防凝露控制装置120。防凝露控制装置120根据接收到的氦气露点温度设定冷端管路组件400的冷端目标温度。防凝露控制装置还根据设定的冷端目标温度、接收到的氦气露点温度以及冷端管路组件400对应部分的各冷端温度对各加热装置的加热状态进行控制。若检测到冷端管路组件400对应部分的冷端温度低于氦气露点温度，则由防凝露控制装置120控制对应的加热装置对冷端管路组件400对应部分进行加热，直至对应部分的冷端温度与设定的冷端目标温度相一致。
32.本公开的实施例的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，可以将一回路的冷端管路组件的冷端温度始终维持在氦气露点温度以上，从而避免一回路堆内构件和预装石墨球释放出的大量水分在冷端管路组件凝露。
33.示例性地，如图1所示，所述加热装置包括电加热件和温度探测件。所述电加热件设于所述冷端管路组件400。所述温度探测件设于所述冷端管路组件400且电连接所述防凝露控制装置120。
34.具体地，如图1所示，电加热件设于冷端管路组件400以对冷端管路组件400进行加热。电加热件可以是完全包覆于冷端管路组件400，当然，电加热件也可以是间隔设于冷端管路组件400，本实施例对电加热件的具体设置方式并不作限制。温度探测件设于冷端管路组件400且电连接防凝露控制装置120，温度探测件用于检测冷端管路组件400的冷端温度并将其传输至防凝露控制装置120。作为一个具体示例，电加热件可以为高温电加热带，温度探测件可以为温度探头。
35.进一步地，所述电加热件和所述温度探测件的外表面敷设有保温材料层。如此设置可以对电加热件和温度探测件进行保温防护，以减少散热，使得加热以及温度检测过程更为稳定、准确。
36.本公开的实施例的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，通过所设置的电加热件和温度探测件，可以更好地对冷端管路组件进行加热以及精确检测出冷端温度。
37.示例性地，如图1所示，所述防凝露系统100在所述一回路的氦气温度大于第一预设温度时投入运行，所述防凝露系统100在所述一回路的氦气温度小于第二预设温度或所述氦气露点温度低于环境温度时停止运行。
38.作为一个具体示例，设置第一预设温度为60℃，当一回路的氦气温度大于60℃时，此时反应堆堆内构件以及预装石墨球中的水分开始析出，防凝露系统100投入运行。当然，第一预设温度还可以根据实际需要设置为其他不同的温度数值，本实施例对此并不作具体限制。作为另一个具体示例，设置第二预设温度为60℃，当一回路的氦气温度小于60℃时，或者当一回路的氦气露点温度低于环境温度时，防凝露系统100停止运行。当然，第二预设温度还可以根据实际需要设置为其他不同的温度数值，本实施例对此并不作具体限制。
39.本公开的实施例的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，可以将一回路的冷端管路组件的冷端温度始终维持在氦气露点温度以上，从而避免在热态功能试验期间一回路的冷端管路组件产生凝露现象。也可以根据实际需要对防凝露系统投入运行和停止运行的条件进行设定，使得防凝露系统的应用更加方便、灵活。
40.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

技术特征：
1.一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，所述一回路包括通过热气导管连通的反应堆压力容器和蒸汽发生器，所述反应堆压力容器还连接有冷端管路组件，其特征在于，所述防凝露系统包括氦气露点检测装置、加热装置和防凝露控制装置；所述氦气露点检测装置连接所述蒸汽发生器，所述加热装置设于所述冷端管路组件，所述防凝露控制装置电连接所述氦气露点检测装置和所述加热装置；所述氦气露点检测装置，用于检测所述一回路的氦气露点温度；所述加热装置，用于检测所述冷端管路组件的冷端温度，以及，在所述防凝露控制装置的控制下对所述冷端管路组件进行加热；所述防凝露控制装置，用于根据接收到的所述氦气露点温度设定所述冷端管路组件的冷端目标温度，并根据所述冷端目标温度、所述氦气露点温度和所述冷端温度，控制所述加热装置的加热状态以调整所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致；其中，所述冷端目标温度高于所述氦气露点温度。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述加热装置包括电加热件和温度探测件；所述电加热件设于所述冷端管路组件；所述温度探测件设于所述冷端管路组件且电连接所述防凝露控制装置。3.根据权利要求2所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述电加热件和所述温度探测件的外表面敷设有保温材料层。4.根据权利要求3所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述电加热件为高温电加热带，所述温度探测件为温度探头。5.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述冷端目标温度至少高于所述氦气露点温度20℃。6.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述氦气露点检测装置为氦气露点仪。7.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述冷端管路组件包括连接于所述反应堆压力容器的控制棒驱动机构和吸收球驱动机构、吸收球输气管路、燃料装卸进球管路和卸球管路以及卸料装置。8.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，在所述冷端温度与所述冷端目标温度相一致后，所述加热装置维持低功率运行并使所述冷端管路组件的所述冷端温度保持在所述冷端目标温度。9.根据权利要求1至4任一项所述的高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，其特征在于，所述防凝露系统在所述一回路的氦气温度大于第一预设温度时投入运行，所述防凝露系统在所述一回路的氦气温度小于第二预设温度或所述氦气露点温度低于环境温度时停止运行。

技术总结
本公开的实施例提供一种高温气冷堆热态功能试验期间一回路冷端防凝露系统，包括氦气露点检测装置、加热装置和防凝露控制装置；氦气露点检测装置用于检测一回路的氦气露点温度；加热装置用于检测冷端管路组件的冷端温度，以及，在防凝露控制装置的控制下对冷端管路组件进行加热；防凝露控制装置用于根据接收到的氦气露点温度设定冷端管路组件的冷端目标温度，并根据冷端目标温度、氦气露点温度和冷端温度，控制加热装置的加热状态以调整冷端温度与冷端目标温度相一致；其中，冷端目标温度高于氦气露点温度。本公开的实施例可以将冷端温度始终维持在氦气露点温度以上，从而避免在热态功能试验期间一回路的冷端管路组件产生凝露现象。生凝露现象。生凝露现象。


技术研发人员：朱英杰 毛波 李振江 严义杰 马雷 叶林 赵峰 陈光建
受保护的技术使用者：华能山东石岛湾核电有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/9/13