CN104180967A - 一种堆外组件实验段 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堆外组件实验段，属于堆外实验装置领域。该实验段包括用于放置组件的腔体，腔体的下部设有腔体入口管，腔体的上部设有腔体出口管，在腔体中还设有密封块或者带有实验段定位块的流致振动固定架。通过本发明所述的实验段，在保证实验主体不变的情况下，只需要更换相应的实验部件，即可完成快堆组件的多种实验，提高了实验段的通用化与实验效率。

Description

一种堆外组件实验段

技术领域

 本发明涉及反应堆堆外实验装置领域，具体涉及一种用于组件堆外实验的堆外组件实验段。

背景技术

中国首座快中子反应堆—中国实验快堆刚刚建成达到临界，为了利用好中国实验快堆这个平台，为我国快堆的后续发展提供有力的技术支持，需要利用这个平台来开展一系列的实验如快堆材料、燃料的辐照实验，长寿命核素的嬗变等等。这些实验需要各种形式的快堆组件作为其样品的承载体放入堆中来得以进行。每一种快堆组件在入堆之前需要进行堆外水力特性实验（包括带管脚水力特性实验和无管脚水力特性实验）、流致振动实验以及结构稳定性实验，来保证该组件内部的冷却以及结构稳定性。实验段在组件堆外实验中主要用来承载实验用组件，充分模拟组件在反应堆内实际固定支撑方式、冷却剂进出方式、上、下漏流以及组件与组件之间的相互作用等，并为测量提供监测点位置以供仪器、仪表接入。

经过广泛的市场调查和国内外文献资料的调研，目前尚没有能够完成上述三种实验快堆组件实验段。仅有的几篇文献和资料里的实验段也只能够完成组件的水力特性实验，不能够模拟实际反应堆内组件与组件的相互作用，无法完成流致振动实验及结构稳定性实验的内容。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于组件堆外实验的堆外组件实验段，通过本发明能够同时完成多种堆外实验，提高实验段的通用性和实验效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种堆外组件实验段，包括用于放置组件的腔体，腔体的下部设有腔体入口管，腔体的上部设有腔体出口管，在腔体中还设有密封块或者带有实验段定位块的流致振动固定架。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，当组件为无管脚组件时，无管脚组件通过腔体内的密封块固定，所述的腔体入口管的出口与无管脚组件的组件入口对接。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，还包括围绕腔体入口管的出口设置的上固定筒。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，所述的腔体上部设有上测压环，腔体入口管上设有下测压环。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，当组件为带管脚组件时，所述的腔体分为用于放置带管脚组件主体部的上腔体和用于放置带管脚组件管脚部的下腔体，上腔体的底部进入下腔体、并设置在下腔体上部的法兰上，腔体入口管设置在法兰上方的下腔体上，腔体出口管设置在上腔体的上部。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，密封块设置在上腔体中，带管脚组件通过密封块固定、并与上腔体形成密封结构。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，所述的流致振动固定架设置在上腔体中，实验段定位块的位置与带管脚组件上定位块的位置相对应。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，所述的实验段定位块为内六边形结构，实验段定位块的高度与组件上定位块的高度一致。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，还包括位于法兰下方的、围绕带管脚组件下过渡头设置的上固定筒。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，还包括设置在下腔体底部的用于限制带管脚组件的可拆卸式插座。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，还包括与插座连接并由下腔体底部引出的下漏流管。

进一步，如上所述的一种堆外组件实验段，上腔体的上部设有上测压环，下腔体的下部设有下测压环。

本发明的有益效果在于：本发明所述的堆外组件实验段，在保证实验主体不变的情况下，只需要更换相应的实验部件，即可完成快堆组件的无管脚水力特性实验、带管脚水力特性实验、流致振动实验及结构稳定性等多种实验。此外，通过本发明还能够完成多种不同管脚结构的快堆组件的实验，提高了实验段的通用化、模块化设计，提高了实验效率。

附图说明

图1为具体实施方式中当组件为无管脚组件时的一种堆外组件实验段的结构示意图；

图2为具体实施方式中当组件为带管脚组件时的一种堆外组件实验段的结构示意图；

图3为具体实施方式中当组件为带管脚组件时的一种堆外组件实验段的结构示意图；

图4为具体实施方式中腔体入口管处的放大图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

本发明针对现有堆外实验中存在的缺陷和实验的需要，提出了能够完成无管脚组件实验和带管脚组件实验的一种堆外组件实验段，该实验段采用通用化、模块化机构设计，能够实验比较真实的模拟组件在反应堆内的实际情况，保证实验测量结果的准确可靠。

该堆外组件实验段包括用于放置组件3的腔体，腔体的下部设有腔体入口管9，腔体的上部设有腔体出口管10，在腔体中还设有密封块4或者带有实验段定位块的流致振动固定架14。

当组件3为无管脚组件时，堆外组件实验段的结构示意图如图1所示，无管脚组件通过腔体内的密封块4固定，腔体入口管9的出口与无管脚组件的组件入口11对接。为了更好的固定组件，该实验段还设置了围绕腔体入口管9出口的上固定筒5。在腔体1的上部还设有上测压环2，腔体入口管9上设有下测压环7，上测压环2与下测压环7分别与差压传感器的高、低压端连接，可以测量组件入口、出口截面的压差，本实施方式中用来测量组件的压降。通过图1中所示的实验段能够完成组件的无管脚水力特性实验。

当组件3为带管脚组件时，堆外组件实验段的结构示意图如图2和图3所示，所述的腔体分为用于放置带管脚组件主体部的上腔体1和用于放置带管脚组件管脚部的下腔体6，上腔体1的底部进入下腔体6、并设置在下腔体6上部的法兰上。此时，腔体入口9设置在法兰上方的下腔体上，腔体出口管10设在在上腔体1的上部。本实施方式中，为了描述的方便，将带管脚组件分为了主体部和管脚部，主体部指的即是带管脚组件去管脚的部分，图2中所示的固定筒以上的部分，也是带管脚组件下过渡头以上的部分。

在进行带管脚的组件的水力特性实验时，腔体中设置的是密封块4，密封块4设置在上腔体1中，带管脚组件通过密封块4固定、并与上腔体1形成密封结构，如图2所示。

在进行带管脚的组件的流致振动实验时，腔体中设置的是流致振动固定架14，流致振动固定架14设置在上腔体1中，流致振动固定架14中的实验段定位块的位置与带管脚组件上定位块的位置相对应，如图3所示。

当组件3为带管脚的组件时，为了更好的固定组件3，堆外组件实验段还包括位于法兰下方的、围绕带管脚组件下过渡头设置的上固定筒5、设置在下腔体6底部的用于限制带管脚组件的可拆卸式插座8，插座8中还设有下漏流管12，下漏流管12与插座8连接并由下腔体6底部引出，上腔体1的上部设有上测压环2，下腔体6的下部设有下测压环7，上下压环用来测量组件的压降。

为了更好的理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明的堆外组件实验段进行进一步详细的说明。

实施例1

本实施例中进行的是组件的无管脚水力特性实验，在进行该实验时，可以采用图1中所示的实验段。

在进行无管脚组件的水力特性实验时，流体从腔体入口管9进入，然后由组件入口11进入到组件3中，通过组件出口之后经腔体出口管10回到实验回路。上测压环2与下测压环7分别与差压传感器的高、低压端连接，可以测量组件入口、出口截面的压差，本实施方式中用来测量组件的压降。

实施例2

本实施例中进行的是组件的带管脚水力特性实验，在进行该实验时，可以采用图2中所示的实验段。

带管脚组件比较长，贯穿上下腔体，上腔体1的下部与下腔体6的上部形成一个管套式结构，组件3下过渡头（下过渡头为组件部与管脚部的过渡连接部件）以上的部分位于上腔体1，以下的部分位于下腔体6。上固定筒5是对组件起支撑作用，用来承受整根组件的重量。插座8可用来固定限制组件。

此时，上密封块4与组件形成密封结构，起到密封组件漏流的作用。本实施方式中，上密封块4一般设置在于带管脚组件的上定位块相对应的位置，即设置在组件中部六角管段靠近最近定位块的位置，该上密封块4采用一般内六边形结构，并采用易于常规的正六边形垫圈，这是因为快堆组件各部分截面形状不一样，主体结构是六边形，采用内六边形结构能够更好地贴合组件的主体结构部分，起到较好的密封效果。

在水力特性实验时，流体从流体入口（腔体入口管9）处进入实验段，通过一个套管式结构之后进入下腔体6，然后通过组件管脚上的入口13进入组件，之后进入组件入口11，通过组件出口之后经腔体出口管10回到实验回路。

为了获得准确的实验结果，在水力特性实验时，需要保证所有流量流经组件。流体在实验段中流动的过程中，有可能从组件与上固定筒5的缝隙中向上流走，如图4所示，形成所谓的上漏流，进入上腔体1。如果没有上密封块4，这个上漏流将会从组件外部流到实验段的腔体出口处，导致流体不能完全经过组件内部，不能得到正确的实验结果；如果有上密封块4存在，在上密封块下端的实验段腔体完全充满流体之后，这个上漏流就不存在了（因为一旦充满水达到压力平衡，流体就不会再通过缝隙向上流了）。

实施例3

本实施例中进行的是组件的带管脚流致振动实验，在进行该实验时，可以采用图3中所示的实验段。

流致振动实验主要用来验证快堆组件的抗振动性能及考验组件在长期冲刷状态下的结构稳定性。流致振动实验主要模拟并测量组件在堆内实际振动情况。该实验段中的流致振动固定架14主要就是用来模拟实际堆芯中多个组件上的上定位块之间的相互碰撞。流致振动固定架14上设有一个或两个实验段定位块，实验段定位块的高度与组件上定位块的位置一致，实验段定位块为内六边形结构。

组件上定位块一般是1~2排，上、下各一排，有些组件只有一排，因此，流致振动固定架14上的实验段定位块可以根据需要设置一个或者两个。本实施方式中的实验段定位块与组件定位块位置一致是指两者的高度一致，组件上定位块一排时，在流致振动固定架14上与组件定位块对应高度的位置设置一个实验段定位块；组件上定位块两排时，在流致振动固定架14上与组件两排定位块对应高度的位置分别设置一个实验段定位块。这使得组件在安装在实验段内部之后，组件上的定位块与实验段定位块相邻。本实施方式图4中的实验定位块为两个。

快堆组件在堆内实际安装时，周围还有六根组件相邻，且组件定位块位置都是一样的（对于只有一排定位块的组件，实验段定位块的位置与具有两排定位块的最上一排定位块的高度一致）。这样在实际运行时，中心这根组件的定位块就会与其他六根组件的定位块相互碰撞。实验段中的定位块采用内六边形结构来模拟周围六根组件的定位块，实验段的每一个定位块模拟周围所有组件同高度上的一排的所有定位块，因此两排就可以模拟周围组件所有的定位块。实验时组件上的定位块将与实验段流致振动固定架上的定位块相互碰撞，从而模拟实际反应堆内一根组件与周围六根组件的安装接触情况，比较真实的模拟组件的碰撞环境。

上固定筒5是对组件起支撑作用，用来承受整根组件的重量。插座8可用来固定限制组件。在插座8的下方还设有下漏流管12，下漏流管12与插座8连接并由下腔体6底部引出。

流致振动实验时，流体进入组件的方式与水力特性实验是一致的。但是进入实验段的流体会分成三部分，一部分从上固定筒5与组件的缝隙中向上漏走，形成上漏流A；第二部分经过组件入口11进入组件；第三部分通过组件与插座8的缝隙向下漏走，形成下漏流B。而在水力特性实验中由于将下漏流截断以及利用密封块4截断上漏流，进入实验段的流体会全部通过组件入口11孔进入组件。

通过对比图1与图2中的实验段结构可知，进行无管脚水力特性实验的实验段只需将进行带管脚水力特性实验的实验段中的带管脚部分的结构、即下腔体6中的结构替换成腔体入口管9即可。通过图2与图3中的结构可知，只需将进行带管脚水力特性实验的实验段中的上密封块4替换成流致振动固定架14即可进行流致振动实验。

本发明所提供的实验段能够完成无管脚水力特性实验、带管脚水力特性实验、流致振动实验以及结构稳定性实验。另外由于不同种类的快堆组件具有不同的管脚结构（不同的快堆组件由于在堆芯中位置的不一样，因此管脚结构不一样），因此本实验段中插座部分采用可拆卸更换式结构，使得其能够满足不同组件实验任务的需要。

本发明通过采用通用化、模块化设计，使得在完成不同实验时需要拆卸安装的部件很少，大大减少了实验操作任务量，提高了实验效率；同时由于采用了适当大小的腔体以及上、下测压环选取位置适当，实验测量过程中实验数据的稳定性很好，能够大大降低实验过程中的随机误差，得到了令人满意的结果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种堆外组件实验段，其特征在于：包括用于放置组件（3）的腔体，腔体的下部设有腔体入口管（9），腔体的上部设有腔体出口管（10），在腔体（1）中还设有密封块（4）或者带有实验段定位块的流致振动固定架（14）。

2.如权利要求1所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：当组件（3）为无管脚组件时，无管脚组件通过腔体内的密封块（4）固定，所述的腔体入口管（9）的出口与无管脚组件的组件入口（11）对接。

3.如权利要求2所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：还包括围绕腔体入口管（9）的出口设置的上固定筒（5）。

4.如权利要求2或3所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：所述的腔体上部设有上测压环（2），腔体入口管（9）上设有下测压环（7）。

5.如权利要求1所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：当组件（3）为带管脚组件时，所述的腔体分为用于放置带管脚组件主体部的上腔体（1）和用于放置带管脚组件管脚部的下腔体（2），上腔体（1）的底部进入下腔体（2）、并设置在下腔体（6）上部的法兰上，腔体入口管（9）设置在法兰上方的下腔体（6）上，腔体出口管（10）设置在上腔体（1）的上部。

6.如权利要求5所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：上密封块（4）设置在上腔体（1）中，带管脚组件通过密封块（4）固定、并与上腔体（1）形成密封结构。

7.如权利要求5所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：所述的流致振动固定架（14）设置在上腔体（1）中，实验段定位块的位置与带管脚组件上定位块的位置相对应。

8.如权利要求7所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：所述的实验段定位块为内六边形结构，实验段定位块的高度与组件上定位块的高度一致。

9.如权利要求5至8之一所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：还包括位于法兰下方的、围绕带管脚组件下过渡头设置的上固定筒（5）。

10.如权利要求9所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：还包括设置在下腔体（6）底部的用于限制带管脚组件的可拆卸式插座（8）。

11.如权利要求10所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：还包括与插座（8）连接并由下腔体（6）底部引出的下漏流管（12）。

12.如权利要求10所述的一种堆外组件实验段，其特征在于：上腔体（1）的上部设有上测压环（2），下腔体（6）的下部设有下测压环（7）。