[實用新型]一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件

有效

• 申請號: 201520026666.4
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN204332389U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 張君毅;閆曉;徐建軍;秦勝杰;袁德文
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本實用新型涉及核反應堆熱工水力實驗，具體是一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件。

背景技術

燃料組件是核電站的核心部件之一，在反應堆運行過程中，燃料處于不斷消耗和補充供料的動態過程，提高燃料利用率、降低燃料棒的破損率、提高組件經濟性和安全可靠性是世界各大核電公司和研究機構改善核電站可靠性、安全性和經濟性的有效手段。

在反應堆燃料組件的研發過程中，不斷提高燃料組件熱工水力性能是很重要的研究方向之一，而模擬反應堆正常運行和事故工況下的燃料組件熱工水力實驗是驗證和評價燃料組件熱工水力性能最重要的手段。由于燃料組件特有的棒束通道結構特點，其單相和兩相流動過程都較為復雜，準確獲得棒束通道中單相和兩相的流場參數和流動現象一直是熱工水力研究工作的重點。由于棒束結構緊湊、運行參數高等因素，增加了棒束通道中參數測量的難度，限制了對棒束通道中單相和兩相流動特性以及局部現象的認識。為了加深對棒束通道內流動過程的機理研究，一般通過常溫常壓下的可視化實驗研究來獲取不同的流場參數。其中，可視化實驗一般采用透明模擬元件替代核釋熱燃料元件來保證流場的通透性，并在實驗中測量如速度、氣泡尺寸和分布、相界面濃度和相分布特性等參數或觀察局部流動現象來研究棒束通道的機理過程。現今進行可視化實驗時，易出現圖像變形和相界面重影的情況，這會影響實驗數據的準確性和可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提升了一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其應用時能消除棒束通道圖像變形和棒束通道中相界面重影，進而能提高實驗數據的準確性和可靠性。

本實用新型解決上述問題主要通過以下技術方案實現：一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，包括氣管接頭、FEP透明管及端部封頭，所述FEP透明管兩端開口，FEP透明管側壁設有接通外界與其內部的注氣孔，所述氣管接頭和端部封頭分別連接于FEP透明管兩端，氣管接頭構成有接通外界與FEP透明管內部的流道，端部封頭封閉FEP透明管連接端部封頭一端的開口。本實用新型應用于常溫、常壓的水介質設備或裝置中，用于開展棒束（或管束）單相或兩相熱工水力實驗研究，本實用新型應用時在常溫常壓下工作，端部封頭引入棒束的定位支撐結構中，氣管接頭用于連接外部氣源，注氣孔用于注入氣泡。

本實用新型應用時，安裝密封環以實現軸向密封，為了便于密封環的安裝，進一步的，所述FEP透明管外側壁內凹構成有與FEP透明管同軸設置的密封槽。如此，在本實用新型應用時，密封環安裝在密封槽上。

本實用新型應用時，采用定位卡實現軸向定位，為了便于定位卡的安裝，進一步的，所述FEP透明管外側壁內凹構成有與FEP透明管同軸設置的定位卡槽。如此，在本實用新型應用時，定位卡嵌入定位卡槽內。

進一步的，所述定位卡槽、密封槽及注氣孔從FEP透明管連接氣管接頭的一端至FEP透明管連接端部封頭的一端依次設置。

為了使端部封頭安裝時能平滑過渡，進一步的，所述端部封頭相對連接FEP透明管端的另一端構成圓錐臺狀結構，且端部封頭構成圓錐臺狀結構的一截靠近FEP透明管一端大于遠離FEP透明管一端。

為了提升本實用新型的密封性能，進一步的，所述氣管接頭和端部封頭兩者連接FEP透明管的一端均嵌入FEP透明管內，且氣管接頭和端部封頭兩者與FEP透明管之間設置有粘合劑密封層。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：（1）本實用新型整體結構簡單，便于實現，成本低，本實用新型用于開展棒束管道內的單相或兩相可視化基礎科學實驗時，FEP透明管采用全氟乙烯丙烯共聚物加工制造，其折射率與水的折射率基本相同，可匹配透明元件與工質水之間的折射率，能有效解決棒束通道內圓形元件邊界處由于光線折射引起圖像變形所帶來的數據偏差；本實用新型可通過更換具有不同注氣孔開孔高度的FEP透明管實現改變流場中氣泡注入的高度，并通過旋轉周向角度調整注入氣泡的角度，獲得需要的發泡位置，本實用新型應用時采用壁面注入氣泡的過程相比傳統插入式注氣管的注氣方式，能避免注氣管對流場的干擾，最大程度降低發泡過程對流場的干擾，同時通過通道中單孔注入氣泡能保證棒束通道流場縱深方向無其他氣泡，相比傳統的多孔注入氣泡的方式可達到消除棒束通道中軸向高度相同氣泡重疊帶來的相界面重影問題。如此，本實用新型應用時可消除棒束通道圖像變形、消除棒束通道中的相界面重影，滿足棒束通道流場無變形、無相界面重影的基礎實驗研究要求，進而能提高實驗數據的準確性和可靠性。