[实用新型]一种并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体

说明书

本实用新型公开了一种并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体，涉及反应堆热工水力实验技术领域，所述的并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体包括并联矩形通道本体结构、设置在并联矩形通道本体结构入口和出口的入口端部分连接结构和出口端部分连接结构。采用不锈钢板，通过高精度的激光焊接，将两个闭式矩形通道加工成整体形式简化了传统的并联矩形通道结构；各部件有效地解决了异种材料的方转圆连接问题、加热下的轴向膨胀问题、电极发热问题的技术难题；并使用开有窄缝的陶瓷板作为热电偶引出通道，实现了壁面温度的测量。

技术领域

本实用新型属于反应堆热工水力实验技术领域，具体涉及一种并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体试验件。

背景技术

针对反应堆小型化、高效率、高燃耗的需求，板状燃料以其结构紧凑、传热面积大、局部热流密度高等特点被广泛应用于先进研究堆、舰载反应堆以及新型核动力系统中。使用板状燃料堆芯的板间栅距通常很小，堆芯冷却剂流道为狭窄的矩形通道。和常规通道相比，矩形通道的传热性能更好，在强化传热、提高临界热流密度等方面具有突出的优势。然而，由于其结构的复杂性，模拟试验件的设计与加工是一大难点。

此外，堆芯冷却剂的通道通常为闭式流道，各流道之间互不相通，不同的燃料板之间形成并联通道。由于板间距很小，由加工或者异常工况所带来的通道间隙变化会严重地影响燃料板间的流量分配，极端情况下导致局部热流密度过高，燃料板存在烧毁的风险。因此，研究板状燃料间矩形通道的流动沸腾传热特性，以及并联通道间的流量分配对于堆芯热工水力特性的预测与设计有着重要的意义。

在板状燃料模拟体试验件的结构设计中，需要克服高温高压、密封绝缘、模拟体热膨胀、壁温测量等关键问题。对于并联通道，还要在兼顾可靠性的同时尽量简化其结构。在已有的矩形通道试验件结构设计中，大都采用螺栓夹持厚重的不锈钢板承压，使用陶瓷进行绝缘，加热方式通常为单侧或者对侧的导热，这使得其结构复杂，且加热效率较低，尤为重要的是，该结构并不能有效地实现彼此封闭的并联通道。

发明内容

为了解决上述试验研究中存在的困难，本实用新型的目的在于提供一种并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体试验件。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种并联矩形通道的电加热板状燃料模拟体，包括并联矩形通道本体结构、设置在并联矩形通道本体结构入口和出口的入口端部分连接结构和出口端部分连接结构；

所述的并联矩形通道本体结构7为一体式的焊接结构，由不锈钢内板13、不锈钢外板14和不锈钢侧板15组成，不锈钢内板13内使用开有窄缝的陶瓷板16填充；所述的并联矩形通道本体结构7由激光焊焊接而成，不锈钢内板13、不锈钢外板14和不锈钢侧板15所围成的两条内部通道构成并联矩形通道；为了便于与入口端部分连接结构和出口端部分连接结构的焊接，所述的不锈钢外板14的长度较不锈钢内板13和不锈钢侧板15稍短，使两端各留有一个空腔；

所述的入口端部分连接结构包括入口端电极1、编织铜线2、铜制过渡件3、不锈钢过渡件4和入口端填充件5；其中入口端电极1 一侧开孔，使编织铜线2的一端伸入开孔中并夹紧，开孔一侧留有一个台阶，防止入口端电极1滑落；铜制过渡件3一侧加工成圆形，内部开有圆孔，使编织铜线2的另一端插入圆孔中并夹紧，铜制过渡件 3的另一侧加工成矩形，内部开有矩形孔，使不锈钢过渡件4插入矩形孔中并使用银焊焊接；不锈钢过渡件4的材料为不锈钢，一侧加工成矩形，和铜制过渡件3的矩形孔配合，不锈钢过渡件4的另一侧加工出一个台阶，台阶搭在不锈钢内板13和不锈钢侧板15组成的“工”字型结构中，保证其连接平直，再通过焊接固定；并联矩形通道本体结构7的流体入口6附近的空腔使用入口端填充件5进行填充；