[发明专利]一种钠冷快堆卷吸现象堆外可视化实验系统及实验方法

说明书

一种钠冷快堆卷吸现象堆外可视化实验系统及实验方法，该系统包括卷吸实验装置、水箱、给水泵、引水泵、流量计和若干阀门及连接管道；卷吸实验装置为两侧视窗和前后框型筋板构成的中空容器，一端底部侧面设有水平进口段，另一端底部设有排水口；其内设有一圆管，在预设位置处由出口窗口分成上下两段，下半段与出口管路相连；圆管与排水口间设有竖直挡板，与水平进口段间设有可拆卸的导向板；卷吸实验装置与水箱分别通过给水管路、回水管路和排水管路相连；给水泵和引水泵分别布置在给水管路和回水管路，且回水管路设有旁路。本发明实验系统能够模拟钠冷快堆内可能发生的多种类型卷吸现象，可用于可视化研究快堆钠池液面卷吸现象发生准则和热工水力特性，揭示卷吸机理。

技术领域

本发明属于钠冷快堆安全研究领域，具体涉及一种钠冷快堆卷吸现象堆外可视化实验系统及实验方法。

技术背景

钠冷快堆是四代反应堆中最有应用前景的堆型之一，受到各国机构和研究人员的重视。由于采用性质活泼的钠作为冷却剂，需要在钠冷快堆系统所有包含自由液面的位置均覆盖惰性气体。而钠冷快堆的紧凑结构造成冷却剂具有较高的流速，在气液交界面发生液体卷吸气泡的现象，不仅会向堆芯引入正的空泡反应性造成堆芯功率波动，进而威胁反应堆安全运行，也会在堆芯和换热器处滞留聚集，降低堆芯和中间热交换器的换热能力，还可能导致一次泵产生气蚀。因而需要针对卷吸现象进行针对性研究。本发明正是基于这种需求提供一种可视化堆外卷吸现象实验系统，目的是解决在堆外利用水-空气实验系统模拟堆内发生的液钠-氩气卷吸现象并在不同实验工况下可以模拟出多种类型的卷吸现象以进行可视化研究的困难。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可视化堆外卷吸现象实验系统及实验方法，可用于快堆池内发生的多种卷吸现象并进行可视化研究。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钠冷快堆卷吸现象堆外可视化实验系统，包括卷吸实验装置1、水箱4、给水泵9、引水泵6、流量计10和若干阀门及连接管道；

所述卷吸实验装置1包括两侧视窗19，固定两侧视窗19的前后框型筋板11，两侧视窗19和前后框型筋板11构成中空容器，中空容器内设有一圆管12，所述圆管12在预设位置处由出口窗口18分成上下两段，分别固定在中空容器的顶部及底部；所述中空容器一端底部侧面设有水平进口段17，另一端底部设有排水口14；所述水平进口段17由充分发展段17-2及外端的连接法兰17-1组成；所述圆管12下方连接出口管路15；所述圆管12与排水口14间设有竖直挡板13；所述圆管12与水平进口段17之间设有可拆卸的导向板16；所述排水口14通过排水管路2连接至水箱4；所述出口管路15分两路，一路通过引水泵6连接回水管路5，另一路连接回水旁路3；所述回水管路5及回水旁路3均连至水箱4；所述水箱4下部设有给水管路7，给水管路7连接给水泵9和卷吸实验装置的水平进口段17；所述引水泵6前和给水泵9后均设有流量计10；所述给水泵9前设有温度计8；所述排水管路2、回水旁路3、回水管路5和给水管路7上均设置有阀门。

优选的，所述中空容器外侧设有两对支撑架20。

优选的，所述视窗19采用钢化玻璃材质；所述圆管12采用丙烯酸塑料材质；系统其余部分均采用不锈钢材质。

优选的，所述实验装置1为矩形中空容器。

所述的一种钠冷快堆卷吸现象堆外可视化实验系统的实验方法，分别调节给水泵9和引水泵6，使卷吸实验装置1内水位高于出口窗口18后维持大流量，此时从水平进口段17进入卷吸实验装置1的水冲击在圆管12上并向上卷起，随后回落卷吸气体，整个过程模拟了快堆内可能发生的液体回落式卷吸现象；

在圆管12与水平进口段17之间增加可拆卸的导向板16，模拟不同入射角度下的液体回落式卷吸现象；