專利名稱：一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于反應堆實驗研究的熱態(tài)實驗模擬裝置，具體涉及一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料棒表面不發(fā)生偏離泡核沸騰(DNB)，是核電站安全設計過程中需要確保的重要安全限值之一，作為前提條件，需要對各種典型工況下燃料包殼表面的臨界熱流密度(CHF)進行實驗測定。由于核電站運行期間，燃料棒表面往往并非沿軸向均勻發(fā)熱，而沿燃料棒軸向的功率分布又對DNB現(xiàn)象的產(chǎn)生影響很大，因而必須在實驗中實現(xiàn)用電加熱的方式模擬反應堆內(nèi)燃料棒表面功率分布的功能。相關(guān)文獻中報道，可以利用內(nèi)徑變化的非均勻厚度電加熱管的方式實現(xiàn)這一功能。然而，這種實驗方法的局限性在于，由于加熱管結(jié)構(gòu)異形，因此其加工困難，而且這種加熱管能模擬的功率分布形狀被固化，使實驗缺乏靈活性?，F(xiàn)實的情況是，在反應堆運行過程中，燃料棒上沿軸向的功率分布，隨著燃耗變化，控制棒位置以及工況點差異，呈現(xiàn)著多樣的形狀特征。因此，需要尋找能夠方便模擬更多典型形狀功率分布的方法。為了精確模擬反應堆內(nèi)燃料棒的發(fā)熱狀態(tài)，可以模仿燃料棒的真實結(jié)構(gòu)特點，將電加熱芯塊2順次排列，包裹于導熱套管I之中，通過控制每個電加熱芯塊的功率實現(xiàn)對整個燃料棒精確模擬的功能，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。為實現(xiàn)對每個電加熱芯塊發(fā)熱功率的精確控制，需要開發(fā)一種能夠為每對由芯塊弓I出的端子施加精確電壓的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對具有模擬不同功率分布功能的電加熱棒的控制，提供一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，從而為核電站安全研究實驗驗證工作提供更有效的電加熱模擬手段。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計算機連接，并具有若干功率輸出端口，每個功率輸出端口與電加熱棒的一個電加熱芯塊的電阻絲引出的導線連接，所述的電加熱棒包括若干個排列設置在導熱套管中的電加熱芯塊。進一步，如上所述的基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其中，所述的功率放大電路的若干功率輸出端口接入接線盒，在接線盒內(nèi)與電加熱棒的電加熱芯塊引出的導線順次相連。進一步，如上所述的基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng)的計算機為功率放大電路的信號接收端輸入特定編碼的信號，通過信號轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個功率輸出端口獲得指定的信號，并依據(jù)信號的放大比例向每對功率輸出端子分配電壓。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所提供的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，可以使電加熱棒的發(fā)熱方式，十分相似于燃料棒的真實發(fā)熱機理，可以給出更為接近現(xiàn)實情況的模擬效果。同時由于通過計算機對加載于每個電加熱芯塊的電壓進行獨立控制，可以使芯塊式電加熱棒具有響應迅速，變功率方便的特點，還能實現(xiàn)對現(xiàn)實中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強化核反應堆實驗研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。


圖1為具有模擬不同功率分布功能的電加熱棒結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)組成示意圖；圖3為本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)原理圖；圖4為電加熱棒的功率分布曲線示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖2所示，一種基 于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，包括與電源5連接的功率放大電路4，功率放大電路4與控制系統(tǒng)的計算機7連接，并具有若干功率輸出端口 6，每個功率輸出端口 6與電加熱棒的一個電加熱芯塊的電阻絲引出的導線連接。所述的電加熱棒的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括若干個排列設置在導熱套管I中的電加熱芯塊2，電加熱芯塊2內(nèi)部設有電阻絲3，電阻絲3兩端引出一對導線至導熱套管I外部。將本控制系統(tǒng)應用于實驗時，需要將功率放大電路的每一對功率輸出端子接入專用接線盒，并與芯塊式電加熱棒的電阻絲引出的每對導線順次相連，將功率放大電路的電源線接入給定的穩(wěn)定交/直流電源，控制系統(tǒng)會在計算機的控制下，為功率放大電路的信號接收端輸入特定編碼的信號，通過破譯和轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個功率輸出端口會獲得指定的信號，并會依其放大比例向每對功率輸出端子分配電壓。由于每一對導線的兩端被接入指定的電壓，從而使每個電加熱芯塊按照要求以特定的功率發(fā)熱。每個芯塊的熱量通過約束其外的導熱套管散發(fā)出來，從而實現(xiàn)對燃料棒功率分布的模擬。在一個具體實施例中，如圖3所示，控制系統(tǒng)在計算機的控制下發(fā)出了一系列編
碼信號，如01010101、01010111......01011111、01010101，通過二進制向十進制的轉(zhuǎn)換，可得
到一系列的數(shù)值85、87……95、85，這些數(shù)值可作為電加熱芯塊的功率系數(shù)，當每個芯塊單元標準功率為Iw時，用功率系數(shù)乘以標準功率，即得到各個電加熱芯塊的功率85*l=85w,87*l=87w......95*l=95w，85*l=85w。從而，得到的電加熱棒功率分布曲線如圖4所示。本發(fā)明提出的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，可以使電加熱棒的發(fā)熱方式，十分相似于燃料棒的真實發(fā)熱機理，可以給出更為接近現(xiàn)實情況的模擬效果。同時由于通過計算機發(fā)出的電信號可以通過功率放大電路的破譯和轉(zhuǎn)換，對加載于每個電加熱芯塊的電壓進行獨立控制，因而可以使芯塊式電加熱棒具有響應迅速，變功率方便的特點，還能實現(xiàn)對現(xiàn)實中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強化核反應堆實驗研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。此外，由于本發(fā)明提出的功率控制系統(tǒng)，采用弱電信號控制強電設備的方式，也為實驗裝置的強弱電隔離，提高實驗現(xiàn)場安全性和方便管理提供了有利條件。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計算機連接，并具有若干功率輸出端口，每個功率輸出端口與電加熱棒的一個電加熱芯塊的電阻絲引出的導線連接，所述的電加熱棒包括若干個排列設置在導熱套管中的電加熱芯塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述的功率放大電路的若干功率輸出端口接入接線盒，在接線盒內(nèi)與電加熱棒的電加熱芯塊引出的導線順次相連。
3.如權(quán)利要求1所述的基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)的計算機為功率放大電路的信號接收端輸入特定編碼的信號，通過信號轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個功率輸出端口獲得指定的信號，并依據(jù)信號的放大比例向每對功率輸出端子分配電壓。
全文摘要
本發(fā)明屬于用于反應堆實驗研究的熱態(tài)實驗模擬裝置，具體涉及一種基于計算機控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計算機連接，并具有若干功率輸出端口，每個功率輸出端口與電加熱棒的一個電加熱芯塊的電阻絲引出的導線連接，所述的電加熱棒包括若干個排列設置在導熱套管中的電加熱芯塊。本發(fā)明通過計算機對加載于每個電加熱芯塊的電壓進行獨立控制，可以使芯塊式電加熱棒具有響應迅速，變功率方便的特點，還能實現(xiàn)對現(xiàn)實中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強化核反應堆實驗研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。
文檔編號G05F1/66GK103064458SQ20121054673
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者郭強, 王輝, 雷寧博, 劉建平, 張慧敏, 孫婧, 陳巧艷, 楊長江, 汪俊, 元一單 申請人:中國核電工程有限公司