用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核電廠試驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)二代壓水堆安全殼地坑過濾器設(shè)計(jì)上存在重大缺陷，原有設(shè)計(jì)“假設(shè)50%地坑過濾器面積堵塞評(píng)價(jià)再循環(huán)能力”經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，是不夠保守的。美國(guó)核管會(huì)(NRC)率先就此類問題展開研究，同時(shí)美國(guó)核工業(yè)界積極響應(yīng)，經(jīng)過30多年，其研究成果已相當(dāng)豐富。2012年，我國(guó)國(guó)家核安全局發(fā)布“關(guān)于開展運(yùn)行核電廠安全殼地坑濾網(wǎng)改造的通知”，該問題獲得核安全局的高度重視，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究活動(dòng)也在緊鑼密鼓的開展中。
[0003]隨著研究持續(xù)深入，發(fā)現(xiàn)一味增大地坑過濾器面積會(huì)帶來弊端，即碎片穿透過濾器幾率變大，堆芯中燃料組件被堵塞的風(fēng)險(xiǎn)加劇，該現(xiàn)象稱之為“堆內(nèi)下游效應(yīng)”。目前，國(guó)外核工業(yè)同仁均采用試驗(yàn)方法來評(píng)估這種效應(yīng)。然而，國(guó)外核工業(yè)界普遍采用1/3燃料組件模擬體，尺寸短，對(duì)試驗(yàn)裝置要求低，容易實(shí)現(xiàn)，但存在模擬不夠充分的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置，其包括用于模擬反應(yīng)堆下部支撐結(jié)構(gòu)的下腔室、用于支撐燃料組件試驗(yàn)件的堆芯試驗(yàn)板，以及用于安裝燃料組件試驗(yàn)件的上腔室；
[0006]所述堆芯試驗(yàn)板上設(shè)置有用于連通所述上腔室和所述下腔室的流水孔；所述下腔室內(nèi)設(shè)置有使得含碎片雜質(zhì)的流體在進(jìn)入燃料組件下管座前能夠充分混合的導(dǎo)流部件。
[0007]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述導(dǎo)流部件包括倒吊在所述下腔室內(nèi)的正方體導(dǎo)流器，以及設(shè)置在所述下腔室的腔體端部并帶有一定斜度的導(dǎo)流坡。
[0008]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述正方體導(dǎo)流器和所述導(dǎo)流坡的流場(chǎng)瑞動(dòng)能分布均大于所述碎片雜質(zhì)懸浮最小瑞動(dòng)能。
[0009]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述上腔室設(shè)置在所述堆芯試驗(yàn)板的上方，所述下腔室設(shè)置在所述堆芯試驗(yàn)板的下方；
[0010]所述堆芯試驗(yàn)板的尺寸與反應(yīng)堆實(shí)際堆芯支撐板的尺寸保持一致，所述堆芯試驗(yàn)板上均勻分布有四個(gè)規(guī)模相同的流水孔，且所述導(dǎo)流部件使得通過所述四個(gè)流水孔的流量相當(dāng)。
[0011]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述上腔室的外側(cè)設(shè)置有用于包容所述燃料組件試驗(yàn)件的壓力邊界的圍板，所述燃料組件試驗(yàn)件與所述圍板的間距為反應(yīng)堆堆芯相鄰燃料組件間距的1/2。
[0012]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述上腔室內(nèi)保留有便于所述燃料組件試驗(yàn)件的水流引出，以及便于與試驗(yàn)回路接駁的空間。
[0013]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述上腔室內(nèi)還設(shè)置有用于限制所述燃料組件試驗(yàn)件在壓損的帶動(dòng)下竄動(dòng)的壓緊固定裝置，所述壓緊固定裝置可拆卸地設(shè)置在所述上腔室的上部。
[0014]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述上腔室、所述下腔室和所述圍板均采用有機(jī)玻璃制成，以便于觀察所述雜質(zhì)碎片在燃料組件定位格架間的堵塞行為。
[0015]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，包括所述下腔室、所述堆芯試驗(yàn)板和靠近所述下腔室的部分所述圍板構(gòu)成的高壓區(qū)，以及其他所述圍板和所述上腔室構(gòu)成的低壓區(qū)；所述低壓區(qū)可拆卸地設(shè)置在所述高壓區(qū)的上方。
[0016]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置中，所述燃料組件試驗(yàn)件的長(zhǎng)度為全尺寸燃料組件的長(zhǎng)度的1/2，或者，所述燃料組件試驗(yàn)件的長(zhǎng)度與全尺寸燃料組件的長(zhǎng)度保持一致，所述上腔室保留有全尺寸燃料組件的接口。
[0017]實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下的有益效果:該可視化試驗(yàn)柱裝置的下腔室內(nèi)的導(dǎo)流部件使得含碎片雜質(zhì)的流體在進(jìn)入燃料組件下管座前能夠充分混合，確保全部碎片雜質(zhì)可到達(dá)燃料組件處而不會(huì)沉積在下腔室，有效的提升了試驗(yàn)結(jié)果的保守性。
[0018]另外，該可視化試驗(yàn)柱裝置在燃料組件試驗(yàn)件外側(cè)的全范圍內(nèi)可視化，便于觀察碎片雜質(zhì)在燃料組件上的堵塞行為，直觀性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0020]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中的下腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的高、低壓分段式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的試驗(yàn)方案示意圖；
[0024]其中、1、下腔室；11、正方體導(dǎo)流器；12、導(dǎo)流坡；2、堆芯試驗(yàn)板；21、流水孔；3、上腔室；4、圍板；5、高壓區(qū)；6、低壓區(qū)；7、1/2尺寸燃料組件；8、全尺寸燃料組件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0026]圖1至圖4示出了本發(fā)明中的一種用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置，該可視化試驗(yàn)柱裝置主要適用于長(zhǎng)度為全尺寸燃料組件的長(zhǎng)度的1/2的燃料組件試驗(yàn)件，并保留了全燃料組件試驗(yàn)接口，大大提高了對(duì)堆芯燃料組件水力特性的還原性。該可視化試驗(yàn)柱裝置的設(shè)計(jì)合理、工藝可靠、性能穩(wěn)定，能滿足承壓、測(cè)量、可視化、便于拆卸、可替換性等要求。
[0027]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的下腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的高、低壓分段式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的一實(shí)施例中的可視化試驗(yàn)柱裝置的試驗(yàn)方案示意圖。
[0028]如圖1至圖2所示，該用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置包括下腔室1、堆芯試驗(yàn)板2、上腔室3，以及設(shè)置在該上腔室3外側(cè)的圍板4。
[0029]該下腔室I主要用于模擬反應(yīng)堆下部的支撐結(jié)構(gòu)，其具體指壓力容器底部至堆芯下柵格板之間的流通區(qū)域。該下腔室I內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流部件，該導(dǎo)流部件可使得含碎片雜質(zhì)的流體在進(jìn)入燃料組件下管座前能夠充分混合，確保全部碎片雜質(zhì)可到達(dá)燃料組件處而不會(huì)沉積在下腔室I。
[0030]為了滿足上述下腔室I的功能要求，參閱圖2，該導(dǎo)流部件包括倒吊在下腔室I內(nèi)的正方體導(dǎo)流器11，以及設(shè)置在下腔室I的腔體端部并帶有一定斜度的導(dǎo)流坡12。即下腔室I內(nèi)設(shè)計(jì)有兩套導(dǎo)流部件，且正方體導(dǎo)流器11和導(dǎo)流坡12的流場(chǎng)湍動(dòng)能分布均大于所述碎片雜質(zhì)懸浮最小湍動(dòng)能。兩套導(dǎo)流部件的物理尺寸是通過軟件對(duì)不同組合尺寸的導(dǎo)流部件的嘗試性計(jì)算而來，需要說明的是，能滿足流場(chǎng)湍動(dòng)能分布均大于碎片懸浮最小湍動(dòng)能的任意形狀、數(shù)目和分布方式的導(dǎo)流部件均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0031]該堆芯試驗(yàn)板2主要用于支撐燃料組件試驗(yàn)件，再參閱圖1，上腔室3可設(shè)置在該堆芯試驗(yàn)板2的上方，下腔室I可設(shè)置在該堆芯試驗(yàn)板2的下方。當(dāng)然，該堆芯試驗(yàn)板2的設(shè)置位置具有多樣性，其他可行的設(shè)置方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0032]進(jìn)一步地，該堆芯試驗(yàn)板2的尺寸與反應(yīng)堆實(shí)際堆芯支撐板的尺寸保持一致，該堆芯試驗(yàn)板2上均勻分布有四個(gè)規(guī)模相同的流水孔21，且上述導(dǎo)流部件可使得通過該四個(gè)流水孔21的流量相當(dāng)。
[0033]該上腔室3主要用于安裝燃料組件試驗(yàn)件，一般情況下，上腔室3內(nèi)保留一定空間，便于通過燃料組件試驗(yàn)件的水流引出，以及與試驗(yàn)回路接駁。同時(shí)，上腔室3內(nèi)設(shè)置有壓緊固定裝置，該壓緊固定裝置主要用于限制燃料組件試驗(yàn)件在壓損的帶動(dòng)下竄動(dòng)。在一些實(shí)施例中，該壓緊固定裝置可拆卸地設(shè)置在該上腔室3的上部。
[0034]進(jìn)一步地，該壓緊固定裝置采用高度20_，材質(zhì)為聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)的透明套筒擋塊，承受15KN擠壓力，局部等效應(yīng)力最大9.74Mpa，遠(yuǎn)低于材質(zhì)本身50Mpa的斷裂強(qiáng)度。
[0035]該圍板4主要用于包容燃料組件試驗(yàn)件的壓力邊界，燃料組件試驗(yàn)件與該圍板4的間隙是按照反應(yīng)堆堆芯相鄰燃料組件間距的1/2設(shè)計(jì)的，其數(shù)據(jù)為0.52mm，對(duì)加工制造工藝要求較高。
[0036]需要說明的是，上述上腔室3、下腔室I和圍板4為該用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗(yàn)柱裝置的可視化部分，該上腔室3、下腔室I和圍板4均優(yōu)選的采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗稱有機(jī)玻璃。該類材料無(wú)色、透明，在塑料中的透光率最佳，達(dá)