一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置及演示方法

技术特征：
1.一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：包括低温池式核供热堆本体模型(1)、循环回路(2)、透明板(3)、居民房屋模型(4)和装置台架(5)，低温池式核供热堆本体模型(1)设置在装置台架(5)的下方，循环回路(2)固定在装置台架(5)的下表面，透明板(3)铺设在装置台架(5)的上表面，居民房屋模型(4)放置于透明板(3)上；低温池式核供热堆本体模型(1)包括透明外壳(1-5)、堆芯加热段(1-4)、上升筒(1-3)、顶盖(1-2)和自然循环瓣阀(1-1)，堆芯加热段(1-4)和上升筒(1-3)均同轴设置在外壳(1-5)内且上下布置，堆芯加热段(1-4)的底端固定在透明外壳(1-5)底部，堆芯加热段(1-4)的上端与上升筒(1-3)的底端连接，透明外壳(1-5)内壁与上升筒(1-3)外壁和堆芯加热段(1-4)外壁之间形成堆水池(1-6)，堆芯加热段(1-4)的底部设有若干连通堆水池(1-6)和堆芯加热段(1-4)内部的进水口，在堆芯加热段(1-4)内设有若干加热棒(1-7)，在堆水池(1-6)和堆芯加热段(1-4)内充满水，在透明外壳(1-5)的顶端安装顶盖(1-2)，在上升筒(1-3)的下部靠近堆芯加热段(1-4)处安装自然循环瓣阀(1-1)；在循环回路(2)内充满水，所述循环回路(2)包括一回路回水管道(2-2)、一回路出水管道(2-3)、射流管道(2-1)、一回路水泵(2-7)、一回路换热器(2-8)、二回路水泵(2-4)、二回路管道(2-5)、二回路换热器(2-6)、三回路水泵(2-9)和供热管道(2-10)，所述一回路出水管道(2-3)一端与上升筒(1-3)的内壁连通，另一端与一回路换热器(2-8)的热端进口连通，一回路换热器(2-8)的热端出口与一回路回水管道(2-2)的一端连通，一回路回水管道(2-2)的另一端与外壳(1-5)的上部连通，一回路水泵(2-7)设置在一回路回水管道(2-2)上，在一回路回水管道(2-2)上连通射流管道(2-1)，射流管道(2-1)的出水口朝向自然循环瓣阀(1-1)，射流管道(2-1)射流时使自然循环瓣阀(1-1)关闭，一回路换热器(2-8)的冷端入口通过管道与二回路换热器(2-6)的热端出口连通，一回路换热器(2-8)的冷端出口与二回路换热器(2-6)的热端入口通二回路管道(2-5)连通，在二回路管道(2-5)上设置二回路水泵(2-4)，二回路换热器(2-6)的冷端入口与供热管道(2-10)的一端连通，二回路换热器(2-6)的冷端出口与供热管道(2-10)的另一端连通，在供热管道(2-10)上设置三回路水泵(2-9)，供热管道(2-10)设置在居民房屋模型(4)内。2.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：所述低温池式核供热堆本体模型(1)用于演示反应堆安全供热，居民房屋模型(4)用于展示供热效果，亚克力透明板(3)为观察者展示循环回路(2)的工作。3.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：所述堆芯加热段(1-4)为空心圆柱段，在空心圆柱段内均匀布置八根加热棒(1-7)。4.根据权利要求4所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：在空心圆柱段的底部轴向均匀布置若干大进水口，在空心圆柱段的底端径向均匀布置若干小进水口。5.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：在堆芯加热段(1-4)上、一回路出水管道(2-3)上、一回路回水管道(2-2)上、供热管道(2-10)上及居民房屋模型(4)内部均安装有温度传感器。6.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：顶盖(1-2)与外壳(1-5)螺纹连接，自然循环瓣阀(1-1)采用m2螺丝螺母安装在堆芯加热段(1-4)一侧并可以旋转启闭。
7.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：在上升筒(1-3)内布置有与若干加热棒(1-7)连接的电线。8.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：所述透明板(3)、堆芯加热段(1-4)为和透明外壳(1-5)的材质均为亚克力板。9.根据权利要求1所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置，其特征在于：所述射流管道(2-1)通过三通与一回路回水管道(2-2)相连通；供热管路(2-10)为蛇形管路。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置的演示方法，其特征在于：具体包括在演示正常工况时，加热棒(1-7)、各水泵正常运行，自然循环瓣阀(1-1)在射流管道(2-1)及内外压差作用下关闭，通过在堆芯加热段(1-4)、一回路出水管道(2-3)、一回路回水管道(2-2)、供热管道(2-10)、居民房屋模型(4)内部安装的温度传感器并利用数采系统对数据进行可视化处理后，为观者展示供热原理；在演示事故工况时，加热棒(1-7)功率逐渐降低，一回路水泵(2-7)关闭，自然循环瓣阀(1-1)在失去射流管道(2-1)的出水压力后可观察到自然循环瓣阀(1-1)依靠自身重力打开，建立堆芯加热段(1-4)内部与堆水池(1-6)的自然循环，堆芯加热段(1-4)温度不再增长，展示反应堆的安全特性。

技术总结
本发明提供了一种用于低温池式核供热堆的科普演示装置及演示方法，属于能源动力行业核能应用演示与科普教育领域。解决现有没有用于低温池式核供热堆的科普可视化及安全特性演示装置问题。它包括低温池式核供热堆本体模型、循环回路、透明板、居民房屋模型和装置台架，低温池式核供热堆本体模型设置在台架下方，循环回路固定在装置台架下表面，透明板放置在装置台架上表面，居民房屋模型放置于透明板上；低温池式核供热堆本体模型用于演示反应堆安全供热，居民房屋模型用于展示供热效果，透明板为观察者展示循环回路的工作。本发明为民众展示低温池式核供热堆的基本供热原理及其安全特性，消除民众的恐核心理，为未来核能供热的推广提供支撑条件。供热的推广提供支撑条件。供热的推广提供支撑条件。


技术研发人员：孙汝雷 王福鹏 诸葛运恒 王默涵 丰收 田瑞峰
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.09.27
技术公布日：2022/12/19