[發明專利]一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202110657045.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113432831B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 巫英偉;姚灝;秋穗正;田文喜;蘇光輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置及實驗方法，該裝置包括試驗段、進水流量計、抽水流量計、進水泵、抽水泵、水箱和管道及管道附件所組成的雙支路閉式回路、回路支撐架和配電箱。試驗段為矩形容器，由進口段、旋渦發生段和出口段組成。旋渦發生段兩端分別被隔板沿中線分隔成并聯的流道，一流道兩端分別與進口段和出口段相接，另一流道兩端為封閉壁面。旋渦發生段中央底部設有豎直向下的抽水口。回路支撐架用于固定雙支路閉式回路及配電箱。本發明實驗裝置可模擬旋渦夾帶并實現現象直接觀察及拍攝記錄，可用于快堆鈉池旋渦夾帶現象的發生機理研究，其緊湊的一體式布置方式減少實驗用地且易于移動，便于在不同條件下進行實驗研究。

技術領域

本發明屬于核科學與技術領域，尤其是鈉冷快堆安全研究領域，涉及一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置及實驗方法。

技術背景

鈉冷快堆在核燃料增殖、長壽命錒系元素嬗變以及固有安全性方面具有突出優點以及具有豐富的運行經驗和技術積累，一直被認為是第四代核反應堆中最具應用前景的堆型之一。當鈉池內冷卻劑存在一定水平流速和較大局部向下速度時會產生旋渦夾帶氣體的現象，嚴重威脅著反應堆安全運行。出于經濟性考慮，快堆的結構相對緊湊，而緊湊的設計又會增大冷卻劑流速進而提高旋渦發生的概率。池式鈉冷快堆的自由液面遠大于回路式快堆，更容易產生旋渦，而浸沒在鈉池中的一次泵、中間換熱器、空氣直接冷卻器等結構使冷卻劑繞流會進一步加劇這種現象。因此，為保證快堆的安全水平，需要對旋渦夾帶現象進行深入研究以探明其發生機理。本發明正式基于這種需求提供一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置，目的是解決利用水作為實驗介質模擬旋渦夾帶現象并在有限的空間內布置可移動一體式實驗裝置的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置及實驗方法，可在滿足實驗要求的前提下實現一體化緊湊布置。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于旋渦夾帶現象研究的一體式實驗裝置，包括試驗段10、進水流量計19、抽水流量計20、進水泵18、抽水泵21、水箱1和管道及管道附件所組成的雙支路閉式回路、回路支撐架2和配電箱22；所述試驗段10為矩形容器，由依次連通的進口段6、旋渦發生段8和出口段11組成；所述進口段6包括相連通的漸縮段17和發展段16，發展段16內設有流動整直器7；所述旋渦發生段8兩端分別被隔板15沿中線分隔成兩個并聯的流道，一流道兩端分別與進口段6和出口段11相接，另一流道兩端為封閉壁面；所述旋渦發生段8中央底部設有豎直向下的抽水口9；所述出口段11包括相連通的緩沖段14及漸擴段13；

所述抽水口9依次用管道連接抽水流量計20、抽水泵21和水箱1形成一支路閉式回路；所述水箱1依次用管道連接進水泵18、溫度計5、進水流量計19和進口段6；所述出口段11連接至水箱1形成另一支路閉式回路；所述水箱1底部設有排水閥12。

可選地，水箱1與進水泵18及抽水泵21均用金屬軟管3連接。

可選地，所述回路支撐架2分為上下兩層，上層用于固定試驗段10、進水流量計19及抽水流量計20，下層用于固定水箱1、進水泵18、抽水泵21及配電箱22；所述回路支撐架2底部設有帶剎車的萬向腳輪4。

可選地，所述流動整直器7為一組孔板組成。

可選地，所述試驗段10的材質為丙烯酸塑料。

和現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明實驗裝置，為研究快堆鈉池旋渦夾帶現象發生機理及熱工特性的實驗裝置，可模擬旋渦夾帶并實現現象直接觀察及拍攝記錄。

2、本發明實驗裝置，能夠在有限的空間內建立，緊湊的布置方式減少了實驗裝置占地。

3、本發明實驗裝置，一體式結構使其易于移動，便于在不同的條件下進行實驗研究。

附圖說明