[發(fā)明專利]一種球形燃料流場與壓場測量實驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111340432.3
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114093539A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 祁沛垚;張瑞祥;馬曉瓏;武方杰;馬晨;常重喜;葉林;于德;李超;于愛軍;劉軍強;陳光輝;張彬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能山東石島灣核電有限公司
• 主分類號: G21C17/08
• 分類號: G21C17/08;G21C17/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開了一種球形燃料流場與壓場測量實驗裝置，可視化試驗筒體內(nèi)填充有若干PMMA球，可視化試驗筒體的底部設置有蜂窩板，其中，所述蜂窩板與波紋管的上端相連接，波紋管的下端與入口段的上端相連通，入口段的下端封閉，入口段的側(cè)面設置有若干流道入口，可視化試驗筒體的頂部與出口段相連接，出口段的側(cè)面設置有流道出口，出口段的頂部設置有透明結(jié)構(gòu)的上封頭，上封頭上設置有排氣孔，激光器正對可視化試驗筒體的側(cè)面，第一CCD高速相機正對所述上封頭，第二CCD高速相機正對可視化試驗筒體的側(cè)面；該裝置消除球床燃料元件內(nèi)部的光路遮擋及畸變，實現(xiàn)流場的精細化測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體力學及核反應堆熱工水力技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種球形燃料流場與壓場測量實驗裝置。

背景技術(shù)

堆芯燃料元件是反應堆的核心，其性能直接關(guān)系到反應堆的安全運行。采用石墨作為基體材料，內(nèi)部彌散分布TRISO(Tristructural-isotropic)燃料顆粒具有耐高溫特點，在1600℃仍能保證將裂變產(chǎn)物限制在燃料球內(nèi)部，防止放射性物質(zhì)向外擴散。這項燃料技術(shù)有效地提高了反應堆的固有安全性，且其具有的耐高溫特點能使反應堆獲得更高的冷卻劑出口溫度，進一步為提高了系統(tǒng)運行效率與經(jīng)濟水平奠定了基礎。

大量燃料球放入壓力容器內(nèi)形成了具有隨機特征的球體堆積結(jié)構(gòu)，因此球床通道通常具有較為復雜的幾何結(jié)構(gòu)。當流體流經(jīng)球床通道時，不均勻孔隙分布會造成不均勻的流動分布結(jié)構(gòu)極大的影響了球床反應堆內(nèi)的冷卻劑溫度特性。

當在激光診斷技術(shù)對復雜球床堆積結(jié)構(gòu)流場進行研究時，最的大困難在于在球床燃料元件內(nèi)部的光路遮擋與畸變。因此目前研究由于受到技術(shù)手段及復雜堆芯結(jié)構(gòu)的限制，關(guān)于對于球形燃料元件熱工水力特性的研究多停留在宏觀參數(shù)預測，一些現(xiàn)象和機理并未在本質(zhì)上得到有效揭示，這些問題制約著球形燃料元件的研發(fā)和設計工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種球形燃料流場與壓場測量實驗裝置，該裝置消除球床燃料元件內(nèi)部的光路遮擋及畸變，實現(xiàn)流場的精細化測量。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的球形燃料流場與壓場測量實驗裝置包括可視化試驗筒體、波紋管、入口段、出口段、激光器、第一CCD高速相機、第二CCD高速相機、恒溫水箱及壓差變送器；

可視化試驗筒體內(nèi)填充有若干PMMA球，可視化試驗筒體的底部設置有蜂窩板，其中，所述蜂窩板與波紋管的上端相連接，波紋管的下端與入口段的上端相連通，入口段的下端封閉，入口段的側(cè)面設置有若干流道入口，可視化試驗筒體的頂部與出口段相連接，出口段的側(cè)面設置有流道出口，出口段的頂部設置有透明結(jié)構(gòu)的上封頭，上封頭上設置有排氣孔，激光器正對可視化試驗筒體的側(cè)面，第一CCD高速相機正對所述上封頭，第二CCD高速相機正對可視化試驗筒體的側(cè)面；

恒溫水箱的底部出口與所述流道入口相連通，所述流道出口與恒溫水箱的入口相連通，壓差變送器與可視化試驗筒體側(cè)壁上的測壓孔相連通。

引壓孔傾斜向上分布。

還包括加熱器、冷卻器、三通閥門、球閥、過濾器、流量計及熱電偶；

加熱器及冷卻器均位于恒溫水箱內(nèi)；

恒溫水箱的底部出口經(jīng)三通閥門、球閥、過濾器、流量計及熱電偶與所述流道入口相連通。

恒溫水箱頂部側(cè)面的出口經(jīng)離心泵與三通閥門相連通。

還包括控制機、變頻器及濾波器；

控制機通過變頻器及濾波器與離心泵相連接。

還包括采集系統(tǒng)；采集系統(tǒng)與壓差變送器、熱電偶及流量計相連接。

可視化試驗筒體由長方形有機玻璃板粘接而成，波紋管為皮革可伸縮材質(zhì)制成。

恒溫水箱中的工質(zhì)為對異丙基苯甲烷。