一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法与流程

1.本发明属于核燃料循环领域，具体涉及一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法。


背景技术：

2.在核燃料循环等工艺过程中，高效过滤器是必不可少的产品，在使用过程中，在工艺过程中，可能会发生爆炸事故，给高效过滤器造成不同程度的损坏，在估算事故后果时，一般忽略过滤器的作用，导致高估事故后果，造成防护过度，带来不必要的资源浪费。
3.因此需要模拟过滤器在不同爆炸压力情况下损伤机理，判断在不同爆炸事故情况下高效过滤器的损坏程度，从而科学合理地评估事故后果，高效地改进核燃料循环设施安全措施，为核燃料循环安全防护及改进提供决策支持。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法，能够模拟过滤器在不同爆炸压力情况下损伤机理，判断在不同爆炸事故情况下高效过滤器的损坏程度，从而帮助高效改进核燃料循环设施安全措施，为核燃料循环安全防护及改进提供科学可靠的决策支持。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，一种过滤器爆炸损伤模拟装置，所述装置包括爆炸容器，在所述爆炸容器上设置了进气口和出气口，在所述爆炸容器的一侧设置了一抽真空口，在所述装置的内部设置了若干压力传感器，其中一压力传感器设置于所述爆炸容器一侧的延伸管道上，在爆炸容器另一侧的延伸管道上设置过滤器，所述爆炸容器两侧的延伸管道半径以及长度均相等，在所述爆炸容器的延伸管道与过滤器之间设置了阀门，在所述爆炸容器上设置了点火控制器，所述爆炸容器用于产生预设大小的爆炸压力；所述进气口用于向所述爆炸容器中输入预设气体，以在所述爆炸容器中配置指定浓度的气体；所述出气口用于排出所述爆炸容器里的残余气体；所述抽真空口的另一侧与真空泵相连，用于对所述爆炸容器进行抽真空；所述压力传感器用于监测所述爆炸容器内的压力，所述点火控制器用于控制爆炸容器进行点火，所述指定浓度的气体根据预设大小的爆炸压力换算而来。
7.进一步，在所述爆炸容器的前侧设置了光学视窗，所述光学视窗用于观察所述爆炸容器内产生的火焰变化情况、爆炸现象。
8.进一步，所述光学视窗采用抗爆石英玻璃材质。
9.进一步，所述爆炸容器呈球形。
10.进一步，在所述爆炸容器的顶端中心，顶端侧壁各设置一个压力传感器。
11.进一步，所述装置还包括压力采集器和计算机，所述计算机通过所述压力采集器采集各压力传感器测量的压力数据，并根据采集的压力数据控制点火控制器以及阀门。
12.第二方面，一种过滤器爆炸损伤模拟方法，应用于如本发明第一方面及其可选实施方式中所述的一种过滤器爆炸损伤模拟装置，所述方法包括步骤：
13.s11、根据预设大小的爆炸压力计算所需气体浓度；
14.s12、使用压缩空气对爆炸容器进行清洗，使爆炸容器内氛围为空气；
15.s13、将爆炸容器抽真空到预设负压强值后停止抽真空；
16.s14、通过进气口向爆炸容器通入预设气体，使得爆炸容器压强为0，以配备所需浓度的气体，并关闭进气阀门；
17.s15、打开爆炸容器和过滤器之间的阀门，控制点火控制器进行点火，引燃爆炸容器内气体混合物，卸放爆炸容器内的残余压力，对过滤器进行检测。
18.进一步，所述预设气体为氢气。
19.进一步，所述预设负压强值根据所需气体浓度采用分压法计算得到。
20.进一步，步骤s15中取下过滤器后检测过滤器的损伤程度和过滤性能情况。
21.本发明的效果在于：采用本发明所公开的一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法，通过将不同爆炸压力转化为不同浓度的混合气体，实现了对不同爆炸压力的模拟，能够模拟过滤器在不同爆炸压力情况下的损伤机理，从而帮助改进核燃料循环设施安全措施，为核燃料循环安全防护及改进提供决策支持。
附图说明
22.图1为本发明实施例一所述的一种过滤器爆炸损伤模拟装置结构示意图；
23.图2为本发明实施例二所述的一种过滤器爆炸损伤模拟方法流程图；
24.其中：1-爆炸容器、2-光学视窗、3-进气口、4-出气口、5-抽真空口、6-压力传感器、7-测试接口、8-压力采集器、9-点火控制器、10-阀门、11-过滤器、12-计算机、13-真空泵。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
26.实施例一
27.如图1所示，本发明实施例提供了一种过滤器爆炸损伤模拟装置，所述装置包括爆炸容器1，在所述爆炸容器1上设置了进气口3和出气口4，在所述爆炸容器1的一侧设置了一抽真空口5，在所述装置的内部设置了若干压力传感器6，其中一压力传感器6设置于所述爆炸容器1一侧的延伸管道上，在爆炸容器1另一侧的延伸管道上设置过滤器11，所述爆炸容器1两侧的延伸管道半径以及长度均相等，在所述爆炸容器的延伸管道与过滤器之间设置了阀门10，在所述爆炸容器1上设置了点火控制器9。
28.爆炸容器1用于产生指定大小的爆炸压力。爆炸容器1为不锈钢材质，呈球形，在本实施例中爆炸容器为20l，承压能力2mpa，根据需要可以定制不同形状及承压能力的爆炸容器，爆炸容器1上设置有若干接口用于配气、点火及压力测量。
29.在爆炸容器1的前侧设置了一光学视窗2，光学视窗2用于观察爆炸容器内产生的火焰变化情况、爆炸现象，光学视窗采用抗爆石英玻璃材质。
30.在爆炸容器1的一侧设置了一进气口3，进气口3用于向爆炸容器1中输入预设气体，以在爆炸容器1中配置指定浓度的气体。
31.在爆炸容器1的一侧设置了一出气口4，出气口4用于排出爆炸容器里的残余气体。
32.在爆炸容器1的一侧设置了一抽真空口5，抽真空口5的另一侧与真空泵13相连，用
于对爆炸容器1进行抽真空。
33.在爆炸容器1的内部设置了若干压力传感器6，压力传感器6用于监测爆炸容器内的压力。在本实施例中，压力传感器设置有3个，压力传感器量程为-1～2mpa，响应频率200khz。分别位于爆炸容器的顶端中心，顶端侧壁及左侧管道端面。通过在爆炸容器的不同位置设置若干压力传感器，起到均匀采样的作用，能够确保测量的压力数据精度高。
34.在爆炸容器1的一侧设置了测试接口7，测试接口7用于连接测试用过滤器11，测试接口为kf16快接口，方便快速安装测试部件。测试接口7与过滤器11之间设置了阀门10。阀门10用于控制测试接口7与测试过滤器11的联通。阀门10为快速阀门，通过计算机12控制开关。
35.压力传感器6与压力采集器8相连，压力采集器8用于收集6压力传感器所测量的压力数据。
36.在爆炸容器1上设置了点火控制器9，点火控制器9用于控制爆炸容器1进行点火。
37.过滤器11有效区域到爆炸容器1中心的距离与爆炸容器1左侧管道上压力传感器6敏感区域到爆炸容器1中心的距离应一致，以确保爆炸容器左侧管道上压力传感器6测得的压力数据与过滤器11受到的爆炸压力相等。
38.在本实施例中，通过在爆炸容器1的两侧分别延伸出一段直径及长度均相等的延伸管道，左侧延伸管道用于安装压力传感器6，右侧延伸管道作为测试接口7用于安装过滤器11，以此确保过滤器11有效区域到爆炸容器1中心的距离与爆炸容器1左侧管道上压力传感器6敏感区域到爆炸容器1中心的距离一致，爆炸容器左侧管道上压力传感器6测得的压力数据与过滤器11受到的爆炸压力相等。
39.计算机12用于通过压力采集器8采集压力数据，并根据采集的压力数据控制点火控制器9以及阀门10。
40.实施例二
41.如图2所示，本发明实施例提供了一种过滤器爆炸损伤模拟方法，所述方法应用于实施例一中公开的一种过滤器爆炸损伤模拟装置中。所述方法包括步骤：
42.s1、安装阀门10和过滤器11，确保过滤器11有效区域到爆炸容器1中心的距离与爆炸容器左侧管道上压力传感器6敏感区域到爆炸容器1中心的距离应一致，以此爆炸容器1左侧管道上压力传感器6测得的压力数据与过滤器11受到的爆炸压力相等，检查装置各部件是否正确连接，能否正常工作。
43.s2、根据给定的爆炸压力计算所需气体浓度配比。
44.以下步骤以氢气/空气混合气体为例，使用分压法，配置标准大气压下30％vol的氢气/空气混合气体。
45.s3、清洗爆炸容器1，使用压缩空气进行清洗，使得容器内氛围为空气。
46.s4、将爆炸容器1抽真空到-0.30mpa(表压)。
47.s5、停止抽真空，通过进气口3通入氢气，使得压力到0(表压)。
48.s6、关闭各气体阀门，完成配气。
49.s7、打开压力采集器8，开始采集压力数据。
50.s8、打开阀门10，随后点火，引燃爆炸容器1内气体混合物，开始测试。
51.打开阀门10和点火应在很短的时间内完成，一般不大于1s。
52.s9、保存测试数据，打开出气口4卸放残余压力，然后清洗容器。
53.s10、取下过滤器11，对过滤器11进行检测，完成测试。
54.通过上述实施例可以看出，本发明公开的一种过滤器爆炸损伤模拟装置和方法，包括爆炸容器，在爆炸容器上设置了进气口、出气口以及抽真空口，在装置的内部设置了若干压力传感器，其中一压力传感器设置于爆炸容器一侧的延伸管道上，在爆炸容器另一侧的延伸管道上设置过滤器，爆炸容器两侧的延伸管道半径以及长度均相等，在爆炸容器的延伸管道与过滤器之间设置了阀门，在所述爆炸容器上设置了点火控制器。通过将不同爆炸压力转化为不同浓度的混合气体，实现了对不同爆炸压力的模拟。采用本发明中公开的过滤器爆炸损伤模拟装置和方法，能够模拟过滤器在不同爆炸压力情况下的损伤机理，从而帮助改进核燃料循环设施安全措施，为核燃料循环安全防护及改进提供科学可靠的决策支持。
55.本发明所述的装置和方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。