[發明專利]一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置及系統、制備方法

有效

• 申請號: 201710640544.8
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107180580B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 謝峰;徐建軍;黃彥平;畢景良;莢川
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G09B23/20
• 分類號: G09B23/20
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 陳蔣玲

技術領域

本發明涉及核裝置領域，具體涉及一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置及其制備方法。

背景技術

反應堆燃料組件熱工水力特性是燃料組件性能的重要研究內容，燃料組件的熱工水力特性研究對燃料組件的設計論證、提高組件的綜合性能具有重要的意義。為了提高堆芯燃料組件的性能以及優化其設計，各國都對此開展了熱工水力分析和實驗研究。棒束型燃料組件是核反應堆常用的燃料組件型式，并且浮動核電站、船用核動力等反應堆堆芯結構也都可以模化為棒束通道，燃料組件內部的流動傳熱特性對反應堆設計和安全運行起著至關重要的作用。

研究表明，影響燃料組件的熱工水力特性的因素很多，系統的熱工參數以及燃料組件的結構都會對其產生不同程度的影響，目前燃料組件的熱工水力特性一般都是通過開展實驗來進行研究。細棒束燃料組件是一種新型的先進堆芯組件設計技術，針對細棒束燃料組件，由于其棒束結構的特殊性、復雜性以及流體的二次流，燃料組件內部流場、溫度場異常復雜，其流動、傳熱等熱工水力特性研究難度很大，目前國內、外對于細棒燃料組件的熱工水力特性研究并不充分。由于反應堆燃料組件的特殊性，無法直接開展堆外實驗，需要研制相應的細棒束燃料組件熱工水力模擬實驗裝置，開展流動、傳熱以及臨界熱流密度等熱工水力實驗研究，為細棒束燃料組件的設計定型和安全分析提供支撐。

針對棒束燃料組件熱工水力特性，美國、法國、德國等國家都開展了一些研究，但多是針對大直徑棒束或單根圓管開展研究，公開報道的多為棒束組件試驗結果分析、數值計算等，沒有高溫高壓細棒束燃料組件實驗模擬裝置的報道。因此，有必要研制一種高溫高壓細棒束燃料組件實驗模擬裝置，能夠承受高溫高壓條件，能夠對原型燃料組件幾何結構及核釋熱特性進行模擬，開展細棒束燃料組件的流動、傳熱等熱工水力實驗研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置，該模擬裝置能夠承受高溫高壓條件，能夠對原型燃料組件幾何結構及核釋熱特性進行模擬，開展細棒束燃料組件的流動、傳熱等熱工水力實驗研究。還提供了一種制備方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置，包括從上到下依次相連的導電頭、加熱元件、導電組件；所述導電頭開設有用于連接加熱元件的通孔，通孔的上表面為倒錐形面，導電頭的下方設置有環形榫面，環形榫面為2個且以通孔為中心對稱設置。

所述加熱元件由從上到下依次連接的第一冷段元件、熱段元件、第二冷段元件組成，第一冷段元件和熱段元件之間、熱段元件和第二冷段元件之間均焊接而成。

第一冷段元件和熱段元件之間的間隙為0.5～0.8mm，熱段元件和第二冷段元件之間的間隙為0.5～0.8mm。

第一冷段元件較熱段元件的機械強度強，但第一冷段元件的電阻小于熱段元件。

第一冷段元件為Ni6管材，熱段元件為0Cr18Ni10Ti管材，第二冷段元件采用T2棒材。

導電組件包括連接在加熱元件下方的導電銅辮，導電銅辮下方還連接有導電塊。

導電頭的兩側面均開設有吊裝孔，導電頭的下方開設有定位孔，定位孔為2個且以通孔為中心對稱設置，加熱元件上設置有定位格架。

加熱元件穿出導電頭上表面8-12mm設置。

一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置系統，包括如前所述的細棒束燃料組件實驗模擬裝置，所述導電頭下方還設置有用于承受壓力的承壓件，且承壓件與環形榫面間的間隙為0.8～1mm。

一種細棒束燃料組件實驗模擬裝置的制備方法，導電頭通孔的開孔選用加電火花法進行開孔；導電頭與加熱元件之間采用銀釬焊，焊接過程中，加熱元件穿出導電頭上表面8-12mm設置，且加熱元件需要冷卻。

針對現有技術并沒有高溫高壓細棒束燃料組件實驗模擬裝置，用于原型燃料組件幾何結構及核釋熱特性進行模擬，開展細棒束燃料組件的流動、傳熱等熱工水力實驗研究，本發明設置上述棒束燃料組件一體式實驗模擬裝置。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

本發明能夠承受高溫高壓條件，能夠對原型燃料組件幾何結構及核釋熱特性進行模擬，開展細棒束燃料組件的流動、傳熱等熱工水力實驗研究。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為本發明局部結構示意圖。

圖3為本發明局部結構示意圖。