[發明專利]核反應堆堆芯下管座異物過濾性能研究可視化試驗裝置

有效

• 申請號: 201610327331.5
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105931684B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 蘇光輝;孫汝雷;于國軍;陳榮華;田文喜;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G21C17/10;G21C3/32;G21C3/30
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于核動力設備性能試驗研究技術領域，具體涉及一種核反應堆堆芯下管座異物過濾性能研究可視化試驗裝置。

背景技術

核反應堆燃料組件是反應堆堆芯的關鍵部分，由若干燃料棒、導向管部件和定位格架及上下管座構成。下管座位于燃料組件底部，是燃料組件下部接口及支撐部件，同時提供冷卻劑流入的通道并分配冷卻劑流量，為了防止異物進入核燃料組件格架柵元，需在下管座的連接板上方安裝濾板，用以過濾和阻擋水中異物，降低異物進入燃料組件內部鉤掛在格架上隨冷卻劑沖刷擺動帶來的燃料棒包殼磨蝕破損的風險，因此下管座的異物過濾性能直接影響著燃料組件和堆芯的安全，對于核反應堆安全運行具有重要作用。

在反應堆實際運行、維護過程中，冷卻劑中的異物如金屬碎屑或脫落的螺釘進入燃料組件中，隨著冷卻劑高速流動，異物將由于摩擦碰撞等對燃料棒包殼管造成重大傷害，進而導致放射性物質和氣體外泄，造成反應堆停堆維修，經濟損失巨大。而燃料組件下管座處于高溫高壓高放射性環境中，因此，對核反應堆燃料組件下管座開展異物過濾性能堆外可視化試驗是十分必要的。在核燃料組件下管座設計方面，需要對設計出的下管座開展性能測試，這就需要試驗裝置具有較高的可靠性和可視化水平以及較簡單的結構。本發明正是基于此設計了一種核反應堆堆芯下管座異物過濾性能研究可視化試驗裝置。

中國專利CN105206314A公開了一種用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗柱裝置,其包括下腔室、堆芯試驗板和上腔室。堆芯試驗板上設置有用于連通上腔室和下腔室的流水孔；下腔室內設置有使得含碎片雜質的流體在進入燃料組件下管座前能夠充分混合的導流部件。其主要用于異物在燃料組件內的阻塞行為研究而不能進行下管座過濾異物性能和阻力特性研究，也不能進行下管座抗沖擊破壞研究。

又如中國專利申請公開號CN104236942A公開了一種過濾器性能檢測方法、裝置及其系統。其試驗裝置包括主循環回路、冷卻回路、旁通回路、排水回路，加料口投入的纖維、顆粒雜質與加藥口投入的化學試劑反應生成化學沉淀物，依靠循環泵帶動流經過濾器，通過測量過濾器兩端壓力降來判斷過濾器的性能。但是，其試驗裝置研究對象是安全殼地坑過濾器，而非下管座過濾結構，兩者結構特點不同；其次該試驗裝置關注并測量的是過濾器兩端壓降并以此來判斷過濾器性能是否滿足要求，而反應堆安全分析中對核燃料組件的下管座所關心的性能指標除了壓降特性，還包括過濾效率、抗沖刷破壞性能以及異物堵塞情況對下游流場的影響，因而該檢測方法、裝置及其系統不適用于核反應堆燃料組件下管座異物過濾性能測試。

再如中國專利申請公開號CN204831962U公開了一種棒束通道流動可視化試驗系統，包括水回路、示蹤劑支路、棒束通道和數據采集系統四個部分。水回路中的主要設備包括循環水箱、離心泵、流量計、溫度計和壓力表；示蹤劑支路主要包括示蹤劑存儲箱、注入泵、調節閥門、示蹤劑注入針頭；棒束通道主要包括通道本體、可視化棒束、定位格架、排氣閥；采集系統部分主要包括電腦、數據采集板和攝像機。但是，其試驗系統研究的是棒束通道的流動，而非下管座異物過濾性能；其試驗系統只能模擬棒束通道中的單相流動，而核反應堆工程中研究的是一回路冷卻劑攜帶異物通過燃料組件下管座的水力沖刷性能，需要關注包括下管座上過濾結構過濾異物的效率、異物堵塞下管座情況下的壓力損失特性、異物對流場的影響及下管座抗異物破壞性能，因而該試驗系統不適用于核反應堆燃料組件下管座異物過濾性能可視化研究。

發明說明

為了解決上述現有試驗裝置或試驗系統不適用于或不滿足核工程領域對燃料組件下管座異物過濾性能研究可視化試驗的需求，本發明提供了一種核反應堆堆芯下管座異物過濾性能研究可視化試驗裝置，本發明所述裝置能夠實現對下管座異物過濾性能的可視化研究，同時又能加裝不同形式的下管座及過濾板，模擬核電站真實大流量工況，以便更加深入地對下管座異物過濾性能進行試驗研究。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：