[发明专利]核反应堆堆芯下管座异物过滤性能研究可视化试验装置

说明书

技术领域

本发明属于核动力设备性能试验研究技术领域，具体涉及一种核反应堆堆芯下管座异物过滤性能研究可视化试验装置。

背景技术

核反应堆燃料组件是反应堆堆芯的关键部分，由若干燃料棒、导向管部件和定位格架及上下管座构成。下管座位于燃料组件底部，是燃料组件下部接口及支撑部件，同时提供冷却剂流入的通道并分配冷却剂流量，为了防止异物进入核燃料组件格架栅元，需在下管座的连接板上方安装滤板，用以过滤和阻挡水中异物，降低异物进入燃料组件内部钩挂在格架上随冷却剂冲刷摆动带来的燃料棒包壳磨蚀破损的风险，因此下管座的异物过滤性能直接影响着燃料组件和堆芯的安全，对于核反应堆安全运行具有重要作用。

在反应堆实际运行、维护过程中，冷却剂中的异物如金属碎屑或脱落的螺钉进入燃料组件中，随着冷却剂高速流动，异物将由于摩擦碰撞等对燃料棒包壳管造成重大伤害，进而导致放射性物质和气体外泄，造成反应堆停堆维修，经济损失巨大。而燃料组件下管座处于高温高压高放射性环境中，因此，对核反应堆燃料组件下管座开展异物过滤性能堆外可视化试验是十分必要的。在核燃料组件下管座设计方面，需要对设计出的下管座开展性能测试，这就需要试验装置具有较高的可靠性和可视化水平以及较简单的结构。本发明正是基于此设计了一种核反应堆堆芯下管座异物过滤性能研究可视化试验装置。

中国专利CN105206314A公开了一种用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置,其包括下腔室、堆芯试验板和上腔室。堆芯试验板上设置有用于连通上腔室和下腔室的流水孔；下腔室内设置有使得含碎片杂质的流体在进入燃料组件下管座前能够充分混合的导流部件。其主要用于异物在燃料组件内的阻塞行为研究而不能进行下管座过滤异物性能和阻力特性研究，也不能进行下管座抗冲击破坏研究。

又如中国专利申请公开号CN104236942A公开了一种过滤器性能检测方法、装置及其系统。其试验装置包括主循环回路、冷却回路、旁通回路、排水回路，加料口投入的纤维、颗粒杂质与加药口投入的化学试剂反应生成化学沉淀物，依靠循环泵带动流经过滤器，通过测量过滤器两端压力降来判断过滤器的性能。但是，其试验装置研究对象是安全壳地坑过滤器，而非下管座过滤结构，两者结构特点不同；其次该试验装置关注并测量的是过滤器两端压降并以此来判断过滤器性能是否满足要求，而反应堆安全分析中对核燃料组件的下管座所关心的性能指标除了压降特性，还包括过滤效率、抗冲刷破坏性能以及异物堵塞情况对下游流场的影响，因而该检测方法、装置及其系统不适用于核反应堆燃料组件下管座异物过滤性能测试。

再如中国专利申请公开号CN204831962U公开了一种棒束通道流动可视化试验系统，包括水回路、示踪剂支路、棒束通道和数据采集系统四个部分。水回路中的主要设备包括循环水箱、离心泵、流量计、温度计和压力表；示踪剂支路主要包括示踪剂存储箱、注入泵、调节阀门、示踪剂注入针头；棒束通道主要包括通道本体、可视化棒束、定位格架、排气阀；采集系统部分主要包括电脑、数据采集板和摄像机。但是，其试验系统研究的是棒束通道的流动，而非下管座异物过滤性能；其试验系统只能模拟棒束通道中的单相流动，而核反应堆工程中研究的是一回路冷却剂携带异物通过燃料组件下管座的水力冲刷性能，需要关注包括下管座上过滤结构过滤异物的效率、异物堵塞下管座情况下的压力损失特性、异物对流场的影响及下管座抗异物破坏性能，因而该试验系统不适用于核反应堆燃料组件下管座异物过滤性能可视化研究。

发明说明

为了解决上述现有试验装置或试验系统不适用于或不满足核工程领域对燃料组件下管座异物过滤性能研究可视化试验的需求，本发明提供了一种核反应堆堆芯下管座异物过滤性能研究可视化试验装置，本发明所述装置能够实现对下管座异物过滤性能的可视化研究，同时又能加装不同形式的下管座及过滤板，模拟核电站真实大流量工况，以便更加深入地对下管座异物过滤性能进行试验研究。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：