用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗柱裝置的制造方法
【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)計上存在重大缺陷，原有設(shè)計“假設(shè)50%地坑過濾器面積堵塞評價再循環(huán)能力”經(jīng)實踐檢驗，是不夠保守的。美國核管會(NRC)率先就此類問題展開研究，同時美國核工業(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，我國國家核安全局發(fā)布“關(guān)于開展運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，國內(nèi)相關(guān)研究活動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)險加劇，該現(xiàn)象稱之為“堆內(nèi)下游效應(yīng)”。目前，國外核工業(yè)同仁均采用試驗方法來評估這種效應(yīng)。然而，國外核工業(yè)界普遍采用1/3燃料組件模擬體，尺寸短，對試驗裝置要求低，容易實現(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件的堆芯試驗板，以及用于安裝燃料組件試驗件的上腔室；
[0006]所述堆芯試驗板上設(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柱裝置中，所述正方體導(dǎo)流器和所述導(dǎo)流坡的流場瑞動能分布均大于所述碎片雜質(zhì)懸浮最小瑞動能。
[0009]本發(fā)明的用于研究燃料組件堵塞行為的可視化試驗柱裝置中，所述上腔室設(shè)置在所述堆芯試驗板的上方，所述下腔室設(shè)置在所述堆芯試驗板的下方；
[0010]所述堆芯試驗板的尺寸與反應(yīng)堆實際堆芯支撐板的尺寸保持一致，所述堆芯試驗板上均勻分布有四個規(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件的壓力邊界的圍板，所述燃料組件試驗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柱裝置中，所述上腔室內(nèi)保留有便于所述燃料組件試驗件的水流引出，以及便于與試驗回路接駁的空間。
[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件在壓損的帶動下竄動的壓緊固定裝置，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柱裝置中，包括所述下腔室、所述堆芯試驗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柱裝置中，所述燃料組件試驗件的長度為全尺寸燃料組件的長度的1/2，或者，所述燃料組件試驗件的長度與全尺寸燃料組件的長度保持一致，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)燃料組件處而不會沉積在下腔室，有效的提升了試驗結(jié)果的保守性。
[0018]另外，該可視化試驗柱裝置在燃料組件試驗件外側(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)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0020]圖1是本發(fā)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的立體結(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)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的高、低壓分段式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的試驗方案示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0025]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[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柱裝置，該可視化試驗柱裝置主要適用于長度為全尺寸燃料組件的長度的1/2的燃料組件試驗件，并保留了全燃料組件試驗接口，大大提高了對堆芯燃料組件水力特性的還原性。該可視化試驗柱裝置的設(shè)計合理、工藝可靠、性能穩(wěn)定，能滿足承壓、測量、可視化、便于拆卸、可替換性等要求。
[0027]圖1是本發(fā)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的立體結(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)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的高、低壓分段式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的一實施例中的可視化試驗柱裝置的試驗方案示意圖。
[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柱裝置包括下腔室1、堆芯試驗板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的流場湍動能分布均大于所述碎片雜質(zhì)懸浮最小湍動能。兩套導(dǎo)流部件的物理尺寸是通過軟件對不同組合尺寸的導(dǎo)流部件的嘗試性計算而來，需要說明的是，能滿足流場湍動能分布均大于碎片懸浮最小湍動能的任意形狀、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]該堆芯試驗板2主要用于支撐燃料組件試驗件，再參閱圖1，上腔室3可設(shè)置在該堆芯試驗板2的上方，下腔室I可設(shè)置在該堆芯試驗板2的下方。當(dāng)然，該堆芯試驗板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，該堆芯試驗板2的尺寸與反應(yīng)堆實際堆芯支撐板的尺寸保持一致，該堆芯試驗板2上均勻分布有四個規(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件的水流引出，以及與試驗回路接駁。同時，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件在壓損的帶動下竄動。在一些實施例中，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件的壓力邊界，燃料組件試驗件與該圍板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)計的，其數(shù)據(jù)為0.52mm，對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。該類材料無色、透明，在塑料中的透光率最佳，達(dá)