[实用新型]用于压水堆燃料组件振动性能测试的试验元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及核能领域，尤其涉及一种用于压水堆燃料元件振动性能测试的试验元件。

背景技术

燃料组件是核反应堆堆芯的关键部件，它产生热能并将此热能传递给冷却剂。压水堆燃料组件通常采用栅格支撑的棒束结构，通过栅格结构，对燃料棒提供夹持和支撑，确保装载含铀芯块的燃料棒在反应堆内保持所需的间距，从而获得冷却剂的冷却。由于栅格结构复杂，在反应堆内受流体高速冲刷时，可能会产生异常的流致振动现象，过大的流致振动会对栅格本身及其夹持的燃料棒的结构稳定型都造成不良的影响。因此一种新的燃料组件定位栅格设计需要通过试验来测试是否会产生异常的流致振动。在定位栅格设计初期，直接采用全比例的定位栅格及燃料棒来进行振动试验成本较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是预估定位栅格的流致振动性能，为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于压水堆燃料组件振动性能测试的试验元件，包括顶部夹持栅格、测量目标栅格、底部夹持栅格、模拟燃料棒和刚杆，顶部夹持栅格、测量目标栅格和底部夹持栅格自上而下依次同轴固定在刚杆上，模拟燃料棒套设在各个栅格的栅元中，栅元的组合形式采用实际正方形栅元阵列最中央的n×n个栅元的组合形式，n×n个栅元包括至少一个用于固定刚杆且位于最中央位置处的栅元，模拟燃料棒与实际燃料棒的线密度相同。

进一步地，n值等于5。

进一步地，测量目标栅格的数量至少为1个，测量目标栅格的间距与实际栅格的间距一致。

进一步地，顶部夹持栅格和底部夹持栅格可移动地固定在刚杆上。

进一步地，栅元的尺寸、结构与实际栅元相同。

进一步地，刚杆和各个栅格通过机械连接或焊接固定。

进一步地，刚杆包括控制棒导向管/通量测量管。

进一步地，各个栅格间设置有搅混翼片。

进一步地，模拟燃料棒的材质包括透明材料。

本实用新型还公开一种使用如权利要求1的试验元件的实验方法，包括如下步骤：

步骤一，将试验元件安装在透明流道中，调节顶部夹持栅格和底部夹持栅格与各自最接近的测量目标栅格的间距，并使得设置在中间的测量目标栅格的上下游流场流动情况与真实燃料组件相同；

步骤二，采用激光测振仪将激光穿过透明流道，聚焦在被测结构表面，从而测量燃料棒或外侧条带的振动；

当需测量内测条带的振动，选用透明材料制作的模拟燃料棒。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型给出一种能够表征定位栅格振动性能的小比例试验件，通过采用小比例的试验元件来预估定位栅格的流致振动性能是比较经济的方式。

附图说明

图1本实用新型的含5个小比例栅格的用于压水堆燃料组件振动性能测试的试验元件结构示意图；

图2是典型的不带搅混翼片的15x15定位栅格的小比例试验件截取方法示意图；

图3是典型的带搅混翼片的17x17定位栅格的小比例试验件截取方法示意图。

图中，顶部夹持栅格1、测量目标栅格2、底部夹持栅格3、模拟燃料棒4、控制棒导向管栅元5、燃料棒栅元6、截取的小比例试验件7。

具体实施方式

下面结合附图并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。

如图1所示，一种用于压水堆燃料组件振动性能测试的试验元件，包括顶部夹持栅格、测量目标栅格、底部夹持栅格、模拟燃料棒和刚杆，顶部夹持栅格、测量目标栅格和底部夹持栅格自上而下依次同轴固定在刚杆上，模拟燃料棒套设在各个栅格的栅元中，各个栅格的栅元的组合形式采用实际正方形栅元阵列最中央的n×n个栅元的组合形式，n×n个栅元包括至少一个用于固定刚杆轴向位置的栅元。其中冷却剂流动方向的上游为上，冷却剂流动方向的下游为下。其中顶部夹持栅格和底部夹持栅格可移动地固定在刚杆上，顶部夹持栅格和底部夹持栅格在提供夹持的同时，通过调节间距可以模拟实际上下游流场，测量目标栅格中各个栅格的间距与实际燃料组件中栅格间距相同。模拟燃料棒通过配重的模拟芯块保持与真实燃料棒相同的线密度，其材质可以是透明材料，内部可以配置加速度及偏于振动的测量。各个栅元的尺寸、结构与实际栅元相同。

测量目标栅格的数量至少为1个，测量目标栅格的间距与实际栅格的间距一致，在一个实施例中测量目标栅格的数量为3个。