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基本信息

項(xiàng)目名稱：
動(dòng)態(tài)壓水堆模型
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本模型為壓水堆全系統(tǒng)的實(shí)物模型，包括一回路、二回路及冷卻系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，全面真實(shí)地模擬了核電站的主要設(shè)備，演示其運(yùn)行狀況。依據(jù)與核動(dòng)力裝置相似的工作原理，模型可在低溫常壓條件下使用，且造價(jià)低。本模型可用于核動(dòng)力相關(guān)部門及教學(xué)單位對(duì)核動(dòng)力裝置的實(shí)物動(dòng)態(tài)模擬演示、科普宣傳和教學(xué)，有助于加深學(xué)生對(duì)壓水堆的結(jié)構(gòu)及工作原理的認(rèn)識(shí)和理解，解決長期困擾師生的理解困難及課程難點(diǎn)。
詳細(xì)介紹：
壓水堆動(dòng)態(tài)模型的主要結(jié)構(gòu)包括回路、二回路及冷卻系統(tǒng)、一回路的溫度控制系統(tǒng)、操作臺(tái)的控制面板等。一回路有堆芯，蒸汽發(fā)生器，穩(wěn)壓器，主泵；二回路有汽輪機(jī)，冷凝器，熱井，凝水泵，低壓加熱器，除氧器，給水泵，高壓加熱器；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由循環(huán)水泵和冷水源組成.輔助系統(tǒng)有化學(xué)與溶劑控制系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器泄放系統(tǒng)。本模型對(duì)壓水堆結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化，使之成為1:15左右的模型.簡(jiǎn)化的原則是簡(jiǎn)化后能夠展示壓水堆的結(jié)構(gòu)，且不失客觀性。原因在于真實(shí)完整的壓水堆結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，其中很多結(jié)構(gòu)與本模型所要展示的壓水堆運(yùn)行原理并不密切相關(guān)，或是為故障情況下的應(yīng)急備份，因此模型的簡(jiǎn)化是合理可行的。

作品圖片

  • 動(dòng)態(tài)壓水堆模型
  • 動(dòng)態(tài)壓水堆模型

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的： 1. 在日本福島核危機(jī)的影響下，我國出現(xiàn)許多類似瘋狂搶碘鹽等之類的事情，曝露出我國的核知識(shí)普及亟待提高。在這個(gè)前提下，我們的反應(yīng)堆模型正好為國家核知識(shí)普及提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。 2. 用于教學(xué)使用，使學(xué)生更加快速直觀了解壓水反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過程。 3. 用于操作員培訓(xùn)，鍛煉操作員在事故工況下的應(yīng)急處理能力。 基本思路： 通過認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，我們以我國現(xiàn)行壓水堆為依據(jù)，通過以1:10的比例縮小，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)和模型制造。但受客觀條件的限制（場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等），對(duì)于一些反應(yīng)堆系統(tǒng)我們進(jìn)行了簡(jiǎn)化，使它更容易被核專業(yè)以外人員理解。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 模型具有可操作性,可完成加熱、控制、發(fā)電等基本過程的模擬； 2. 其整體外觀為有機(jī)玻璃材質(zhì)，保留了觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演示功能，可清晰展現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作過程；內(nèi)部為不銹鋼無縫鋼管，建有控制棒、溫度控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，作用等同于核電站操作臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)溫度及功率控制； 3. 二回路使用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，實(shí)現(xiàn)相對(duì)低溫低壓下的運(yùn)行模擬。既能模擬壓水堆的運(yùn)行過程，又降低了設(shè)備的強(qiáng)度要求，在達(dá)到可視化的同時(shí)兼顧安全性，富有開創(chuàng)性意義。填補(bǔ)了小型可視化模擬反應(yīng)堆運(yùn)行的實(shí)物模型的空白。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.對(duì)堆芯、蒸汽發(fā)生器以及其他設(shè)備的尺寸和結(jié)構(gòu)嚴(yán)格按照大亞灣核電站設(shè)備1:10來制作。 2.控制棒采用磁力夾持提升，斷電自動(dòng)落棒，反應(yīng)堆緊急停堆。 3.整個(gè)反應(yīng)堆系統(tǒng)的水回路的循環(huán)對(duì)整個(gè)回路的密封性有較大的要求！

科學(xué)性、先進(jìn)性

項(xiàng)目實(shí)施從技術(shù)上，設(shè)計(jì)方案構(gòu)思巧妙嚴(yán)謹(jǐn)，運(yùn)用相似替代原理，在相對(duì)低壓低溫條件下，既可達(dá)到設(shè)定目標(biāo)，又兼顧了安全性，富有開創(chuàng)性的意義。 區(qū)別于以往僅能揭示壓水堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)的靜態(tài)模型，本模型同時(shí)具有演示功能和動(dòng)態(tài)模擬功能，可真實(shí)再現(xiàn)加熱、控制、發(fā)電等基本過程，使模型具備可操作性；設(shè)置靈活，建造模塊化，經(jīng)適當(dāng)改造即可進(jìn)行相應(yīng)的熱工水力、控制系統(tǒng)分析等實(shí)驗(yàn)，使模型得到充分利用。 該模型填補(bǔ)了在本科階段的教學(xué)訓(xùn)練以及核電站相關(guān)培訓(xùn)中，小型可視化模擬反應(yīng)堆運(yùn)行的實(shí)物模型的空白，可生動(dòng)形象的演示出壓水堆的工作原理與具體的工作過程，解決學(xué)生們?cè)谶@一方面長久以來的理解困難，為相關(guān)教學(xué)以及人員培訓(xùn)等提供一個(gè)平臺(tái)。 在日本福島核危機(jī)的大背景下，我們的實(shí)物模型正好為普及核知識(shí)提供一個(gè)極好的平臺(tái)，避免國內(nèi)民眾應(yīng)對(duì)類似核危機(jī)的能力，避免出現(xiàn)類似一些瘋搶碘鹽的現(xiàn)象出現(xiàn)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010哈爾濱工程大學(xué)第十七屆“五四杯”課外科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

適應(yīng)范圍： 1. 本科教學(xué)的演示，以增加學(xué)生對(duì)整個(gè)反應(yīng)堆知識(shí)的理解。 2. 相關(guān)電站人員的培訓(xùn)，由于核電站所招收并非全部核專業(yè)人才，對(duì)這部分人的培訓(xùn)可從觀察實(shí)物模型開始。 3. 為普通民眾核知識(shí)普及提供一個(gè)很好的平臺(tái)。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本模型對(duì)解決目前大學(xué)課堂普遍遇到的沒有實(shí)際復(fù)雜模型演示的問題，有重大的意義，國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)具有類似功能的模型；不僅可用于壓水堆的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)適當(dāng)改造還可用于一系列的熱工水力、控制系統(tǒng)分析等實(shí)驗(yàn)，模型得以完善利用，價(jià)值發(fā)揮更加充分；不僅有助于解決長期困擾師生的壓水堆結(jié)構(gòu)及工作原理的認(rèn)識(shí)和理解困難，也為學(xué)院節(jié)省資金，提供一個(gè)便捷的教學(xué)平臺(tái)，提高教學(xué)質(zhì)量，推廣模型化演示在本科教學(xué)中的應(yīng)用?？梢哉f本項(xiàng)目是一項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，僅在教學(xué)與培訓(xùn)方面所具有的作用與價(jià)值就會(huì)超過以往的靜態(tài)模型，具有一定的市場(chǎng)推廣前景。

同類課題研究水平概述

目前已有的反應(yīng)堆模型主要分為如下兩類：一類是三維仿真模型，但這種仿真模型的展示效果不夠直觀，不能夠很好的體現(xiàn)反應(yīng)堆的具體結(jié)構(gòu)；另一類是實(shí)物模型，現(xiàn)在能看到的反應(yīng)堆實(shí)物模型主要有展示核電站一回路結(jié)構(gòu)的解剖模型和全核電站的靜態(tài)實(shí)物模型。典型的有成都核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)制作并贈(zèng)與各高校的一回路結(jié)構(gòu)解剖模型。這幾類模型只能展示反應(yīng)堆一回路的結(jié)構(gòu)，缺乏二回路的演示部分，不能具備模擬運(yùn)行的功能。 在國內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)具有類似功能的模型，現(xiàn)有的僅為可展示的靜態(tài)模型，不能實(shí)際運(yùn)行。 國內(nèi)靜態(tài)模型： 成都核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)制作并贈(zèng)與各高校的靜態(tài)模型。圖片見附件二圖二。 優(yōu)點(diǎn)：十分詳細(xì)的展示了反應(yīng)堆堆芯、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及整體回路過程。 缺點(diǎn)：不能動(dòng)態(tài)運(yùn)行演示，且只有一回路模型，沒有二回路。 國外靜態(tài)模型： 由國外某核專業(yè)相關(guān)人士制作，用于靜態(tài)壓水堆模型展示。圖片見附件二圖一。 優(yōu)點(diǎn)：以較小尺寸展示了反應(yīng)堆核島系統(tǒng)內(nèi)部主要設(shè)備結(jié)構(gòu)以及回路過程。 缺點(diǎn)：不能動(dòng)態(tài)運(yùn)行演示，且只有一回路模型，沒有二回路。
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