研究反应堆虹吸断流实验与模拟研究

本实验与模拟的总体目标是研究虹吸断裂现象，以改进研究堆虹吸断流装置的设计与分析。该现象有助于回答我们在研究堆安全特性研究中的一些问题，例如如何防止事故的重复发生。该技术的主要优势在于虹吸断裂现象可以被简便而准确地分析。

本实验的数据在浦项科技大学的两相流实验室采集。该示意图概述了其实验装置特征及所用监测设备。上方有一个容量为 57.6 立方米的储水箱。

它包含一个可选的孔口组件。下部水箱位于上部水箱下方 8.3 米处，容量为 70 立方米。存放在其中的水可通过回流泵重复使用。

该管道系统有一根16英寸的管道。系统中存在下部和上部两个破裂点，称为失水事故（Loss of Coolant Accident，简称LOCA）位置。虹吸破坏管路末端位于上部水箱，距下部管道破裂点11.6米。

两个绝对压力传感器和三个差压传感器用于监测系统。此外，还配备了一个超声波流量计。四台摄像机通过观察窗记录实验的各个区域。

实验研究了不同LOCA尺寸、虹吸断路管线尺寸、虹吸断路器类型以及孔板存在与否的影响。位于韩国汉东全球大学的该装置是即将用于演示实验方案的设施的1/8比例模型。请将其示意图与原始设施的示意图进行比较。

所有相关特征均已到位，但规模可控。实验前，确保所有监测仪器均已安装并处于可运行状态。接下来，确定拟研究的实验条件范围。

本演示将使用 1/2 英寸和 1/4 英寸的虹吸断路管路。此外，失水事故（LOCA）试验点将通过连接适当的管道形成一个一英寸或两英寸的开口。该装置的实验条件已设定完毕。

一根1/2英寸的虹吸断流管已就位，并连接至从储罐通向LOCA的管道。第一次实验将使用该管道末端的下方LOCA。实验从一英寸大小的LOCA开始。

完成所有准备工作后，用水注满上部水箱。操作前检查初始水位。在仪器开始记录后，返回至下方的 LOCA 站点。

然后，打开阀门以启动水流并开始测试。持续采集数据，直至流入下部水箱的水流停止。继续操作前，关闭下部LOCA阀门。

保存采集的数据后，准备进行下一个测试条件。这需要拆除设定LOCA尺寸的管道，并用计划测试中下一个直径的管道进行替换。

在这种情况下，使用一个开口为两英寸的装置。当上部水箱再次注满后，打开下部LOCA位置，以在此配置下收集数据。第三次测试需要更换虹吸断路管路。

将 1/2 英寸的管路从其位置拆下，替换为 1/4 英寸的虹吸断路管路，后者是本次测试所用的下一个直径规格的管路。再次注满上部水箱并进行测试。

如有必要，继续对所有配置进行测试，包括改变失水事故位置。下一步是通过计算机模拟来研究实验。这是虹吸断路模拟程序的初始界面。

要检查参数，请点击“显示参数”按钮。新界面将显示用于仿真的参数。根据需要更改输入后，点击“确定”返回初始界面。

接下来，点击“运行”按钮。当系统提示时，输入模拟将覆盖的时间间隔。点击“确定”以进入水位图。

在图中，水位随所选时间区间内的时间变化而显示。分析该图以确定在给定参数下是否发生虹吸断裂。如需查看其他输出，请选择图表下方相应的复选框。

对于压力图，单击 p2 框。单击 waterlevel 框以移除原始图表。要显示流量，单击 q12 框。

再次点击 p2 以移除压力图。完成后，点击“保存数据”按钮以创建数据文本文件。在弹出的对话框中确认该操作。

单击“确定”返回主屏幕，然后单击“退出”以关闭程序。数据文件将位于与模拟程序相同的目录中。

其内容可用于详细研究数值模拟结果。这些数据来自浦项科技大学两相流实验室的全尺寸实验。黑色圆圈代表差压数据。

灰色三角形代表绝对压力数据，两组数据均对应左侧垂直轴。红色十字代表水流量数据，使用右侧垂直轴。

实验分为三个阶段。第一阶段是冷却剂流失，第二阶段是虹吸断裂。

第三是稳态。该图可用于比较实验测得的水流速率与软件模拟的输出结果。蓝色方块代表12英寸失水事故（LOCA）开口的实验数据，蓝色线条代表相应的模拟结果。

16 英寸 LOCA 开口的数据用红色圆圈表示，红线为模拟结果。这是对模型的另一次检验。黑色圆圈的水平位置是实验测得的欠冲高度。

垂直位置为模拟得到的欠冲高度。蓝色线对应实验值与模拟值相等的情况。该图表明，该模型可用于虹吸断裂的分析。

该技术的应用前景可拓展至研究堆安全性的诊断，因为一旦发生管道破裂等重复性事故，该程序能够预测整个虹吸破坏过程的演示。只要熟练掌握，每次模拟可在五分钟内完成。需要牢记的是，模拟的输入参数应根据虹吸破坏装置的设计条件进行输入。

随着这一进展，该技术为从事虹吸断路器设计领域的研究人员探索研究堆的安全性问题铺平了道路。观看本视频后，您应能够充分理解研究堆虹吸断路器的设计与分析方法。