[实用新型]一种用于燃料组件热工水力实验的模拟元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及核反应堆热工水力实验，具体是一种用于燃料组件热工水力实验的模拟元件。

背景技术

燃料组件是核电站的核心部件之一，在反应堆运行过程中，燃料处于不断消耗和补充供料的动态过程，提高燃料利用率、降低燃料棒的破损率、提高组件经济性和安全可靠性是世界各大核电公司和研究机构改善核电站可靠性、安全性和经济性的有效手段。

在反应堆燃料组件的研发过程中，不断提高燃料组件热工水力性能是很重要的研究方向之一，而模拟反应堆正常运行和事故工况下的燃料组件热工水力实验是验证和评价燃料组件热工水力性能最重要的手段。由于燃料组件特有的棒束通道结构特点，其单相和两相流动过程都较为复杂，准确获得棒束通道中单相和两相的流场参数和流动现象一直是热工水力研究工作的重点。由于棒束结构紧凑、运行参数高等因素，增加了棒束通道中参数测量的难度，限制了对棒束通道中单相和两相流动特性以及局部现象的认识。为了加深对棒束通道内流动过程的机理研究，一般通过常温常压下的可视化实验研究来获取不同的流场参数。其中，可视化实验一般采用透明模拟元件替代核释热燃料元件来保证流场的通透性，并在实验中测量如速度、气泡尺寸和分布、相界面浓度和相分布特性等参数或观察局部流动现象来研究棒束通道的机理过程。现今进行可视化实验时，易出现图像变形和相界面重影的情况，这会影响实验数据的准确性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提升了一种用于燃料组件热工水力实验的模拟元件，其应用时能消除棒束通道图像变形和棒束通道中相界面重影，进而能提高实验数据的准确性和可靠性。

本实用新型解决上述问题主要通过以下技术方案实现：一种用于燃料组件热工水力实验的模拟元件，包括气管接头、FEP透明管及端部封头，所述FEP透明管两端开口，FEP透明管侧壁设有接通外界与其内部的注气孔，所述气管接头和端部封头分别连接于FEP透明管两端，气管接头构成有接通外界与FEP透明管内部的流道，端部封头封闭FEP透明管连接端部封头一端的开口。本实用新型应用于常温、常压的水介质设备或装置中，用于开展棒束（或管束）单相或两相热工水力实验研究，本实用新型应用时在常温常压下工作，端部封头引入棒束的定位支撑结构中，气管接头用于连接外部气源，注气孔用于注入气泡。

本实用新型应用时，安装密封环以实现轴向密封，为了便于密封环的安装，进一步的，所述FEP透明管外侧壁内凹构成有与FEP透明管同轴设置的密封槽。如此，在本实用新型应用时，密封环安装在密封槽上。

本实用新型应用时，采用定位卡实现轴向定位，为了便于定位卡的安装，进一步的，所述FEP透明管外侧壁内凹构成有与FEP透明管同轴设置的定位卡槽。如此，在本实用新型应用时，定位卡嵌入定位卡槽内。

进一步的，所述定位卡槽、密封槽及注气孔从FEP透明管连接气管接头的一端至FEP透明管连接端部封头的一端依次设置。

为了使端部封头安装时能平滑过渡，进一步的，所述端部封头相对连接FEP透明管端的另一端构成圆锥台状结构，且端部封头构成圆锥台状结构的一截靠近FEP透明管一端大于远离FEP透明管一端。

为了提升本实用新型的密封性能，进一步的，所述气管接头和端部封头两者连接FEP透明管的一端均嵌入FEP透明管内，且气管接头和端部封头两者与FEP透明管之间设置有粘合剂密封层。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：（1）本实用新型整体结构简单，便于实现，成本低，本实用新型用于开展棒束管道内的单相或两相可视化基础科学实验时，FEP透明管采用全氟乙烯丙烯共聚物加工制造，其折射率与水的折射率基本相同，可匹配透明元件与工质水之间的折射率，能有效解决棒束通道内圆形元件边界处由于光线折射引起图像变形所带来的数据偏差；本实用新型可通过更换具有不同注气孔开孔高度的FEP透明管实现改变流场中气泡注入的高度，并通过旋转周向角度调整注入气泡的角度，获得需要的发泡位置，本实用新型应用时采用壁面注入气泡的过程相比传统插入式注气管的注气方式，能避免注气管对流场的干扰，最大程度降低发泡过程对流场的干扰，同时通过通道中单孔注入气泡能保证棒束通道流场纵深方向无其他气泡，相比传统的多孔注入气泡的方式可达到消除棒束通道中轴向高度相同气泡重叠带来的相界面重影问题。如此，本实用新型应用时可消除棒束通道图像变形、消除棒束通道中的相界面重影，满足棒束通道流场无变形、无相界面重影的基础实验研究要求，进而能提高实验数据的准确性和可靠性。