[發明專利]反應堆控制棒導向管旁流試驗模型及試驗方法

有效

• 申請號: 201610273995.8
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105741891B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 孟洋;許志紅;王盛;楊萍;李華奇;方穎;李朋洲;卓文彬
• 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: 王記明

技術領域

本發明涉及核工業領域，具體涉及反應堆的實驗領域，尤其涉及反應堆控制棒導向管旁流試驗模型及方法。

背景技術

在反應堆中，導向管的主要作用是為控制棒組件提供運動通道并為其導向。在結構設計中需滿足熱工水力設計要求，使反應堆在運行時能有適量的冷卻水流過導向管，冷卻控制棒組件，又不能使這股旁流過大而降低能有效冷卻反應堆的流量。控制棒導向管旁流是反應堆旁漏流的一部分，其旁流份額是反應堆設計的一項重要指標，因此需通過試驗獲得此種旁流的流動阻力系數，從而確定其在反應堆額定工況下的旁流份額。

反應堆額定工況屬高溫高壓工況，原型導向管旁流已進入自模區。若直接對原型導向管進行試驗，由于原型導向管旁流阻力系數很大，試驗條件無法使原型導向管旁流進入自模區。因此，需要采用模擬試驗的方式，在低溫低壓的狀態下獲得模型導向管旁流阻力系數，而如何正確模擬原型導向管內外側流動特性是亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的即在于克服現有技術的不足，提供一種能夠在低溫低壓狀態下正確模擬原型導向管內外側流動特性的反應堆控制棒導向管旁流試驗模型。

本發明的另一個目在于提供一種能夠在低溫低壓狀態下正確模擬原型導向管內外側流動特性的反應堆控制棒導向管旁流試驗方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

反應堆控制棒導向管旁流試驗模型，包括模型導向管和管道；模型導向管 設置于管道內，模型導向管外表面與管道內表面之間設置有密封體，密封體將管道分割成為位于上方的旁流段和位于下方的主流段，旁流段上設置有旁流出口，主流段上設置有主流出口；還包括設置于主流段底部進口處的第一測壓點、設置于主流段上且位于模型導向管側面流水孔處的第二測壓點以及設置于旁流段上且位于模型導向管頂部出口處的第三測壓點；模型導向管的長度小于原型導向管的長度，模型導向管的其余尺寸與原型導向管相同。

本發明的另一個目的通過以下技術方案實現：

反應堆控制棒導向管旁流試驗方法，包括如下步驟：

A.向模型導向管內插入控制棒或阻力塞棒；

B.通過管道底部進水，水流分成兩股，一股流經模型導向管外側，從主流出口流出試驗模型，另一股流經模型導向管內側構成旁流，從旁流出口流出試驗模型，保證模型導向管內側旁流進入自模區；

C.獲取第一測壓點的壓力P1和第二測壓點的壓力P2之間的壓差，獲取第一測壓點的壓力P1與第三測壓點的壓力P3之間的壓差；

D.使△P₁₂/(△P₁₃+△P)＝△P_原型外側/△P_原型內側；

其中，△P₁₂表示第一測壓點的壓力P1和第二測壓點的壓力P2之間的壓差；

△P₁₃表示第一測壓點的壓力P1與第三測壓點的壓力P3之間的壓差；

△P表示模型導向管的長度小于原型導向管的長度所引起的阻力損失；

△P_原型外側表示原型反應堆額定工況下，原型燃料組件下管座底部至原型導向管側面流水孔高度處的壓差；

△P_原型內側表示原型反應堆額定工況下，原型燃料組件下管座底部至原型燃料組件上管座頂部的壓差；

E.測量從旁流出口流出的旁流量；

F.計算模型導向管的旁流阻力系數。

進一步的，在進行控制棒全提工況模擬時，保證模型導向管內控制棒插入深度與原型一致，此時△P表示由模型導向管與原型導向管長度之差引起的圓管摩擦阻力損失。

進一步的，在進行控制棒全插工況模擬時，保證模型導向管內控制棒到下端塞距離與原型一致，此時△P表示由模型導向管與原型導向管長度之差引起的環隙摩擦阻力損失。

進一步的，在進行阻力塞棒全插工況模擬時，保證模型導向管內阻力塞棒插入深度與原型一致，此時△P表示由模型導向管與原型導向管長度之差引起的圓管摩擦阻力損失。

本發明基于流體的自模特性，即當流動雷諾數大到一定程度后，模型的阻力系數基本恒定，因此試驗雷諾數可小于原型熱態雷諾數，不用保證雷諾數相等。

本發明可正確模擬原型導向管內外側流動特性，針對原型導向管不同的導向管內工況，建立對應的模擬方法，獲得模型導向管旁流阻力系數，為最終得到原型導向管旁流份額奠定試驗基礎。

附圖說明