CN104952498B - 棒束临界热流密度试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种棒束临界热流密度试验装置，包括承压壳、流道、加热棒束以及供加热棒束固定安装可导电的安装板。承压壳的两端分别设有与内腔连通以供实验工质进出的出口和入口。流道沿轴向设置在承压壳内，且两端侧分别与出口和入口连通。安装板可分离地与出口所在端对应的承压壳的端面配合，以使安装板上的加热棒束穿设到流道内。安装板与加热棒束电性连接，并与承压壳之间绝缘。本发明中的安装板与承压壳之间绝缘，在安装加热棒束后安装板可与加热棒束电性连接，通过安装板与电源连接，简化了加热棒束的安装，还能保证试验装置主体部分与电源的绝缘效果。

Description

棒束临界热流密度试验装置
技术领域
本发明涉及核反应堆试验研究领域，更具体地说，涉及一种棒束临界热流密度试验装置。
背景技术
相关技术中的加热棒束在安装进行测试时采用从顶部插入到承压壳内，加热棒束通常是通过顶端露出部分与电源连接，加热棒束位于承压壳内的另一端则是通过与试验装置的壳体或与其他导体连接后引出再与电源连接。
以上安装和连接方式通常需要对加热棒束支撑定位，且每一加热棒束都要单独拆装，导致加热棒束的安装和更换不方便，连接也不稳定，花费了较多的时间，降低了测试效率。
另外，内外侧同时通电增加了试验装置外接电源连接的复杂性，增加了安装难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的棒束临界热流密度试验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种棒束临界热流密度试验装置，包括承压壳、流道、加热棒束以及供加热棒束固定安装可导电的安装板；
所述承压壳的两端侧分别设有与内腔连通以供实验工质进出的出口和入口；
所述流道沿轴向设置在所述承压壳内，且两端分别与所述出口和入口连通；
所述安装板可分离地与所述出口所在端对应的所述承压壳的端面配合，以使所述安装板上的所述加热棒束穿设到所述流道内，
所述安装板与所述加热棒束电性连接，并与所述承压壳之间绝缘。
优选地，所述安装板包括镍板。
优选地，所述出口一端对应的所述承压壳的端面设有用于对所述安装板绝缘隔离的绝缘法兰。
优选地，所述流道的外壁面和所述承压壳的内壁面之间留有间隙。
优选地，所述安装板上设有供所述加热棒束安装的若干安装位；
所述若干安装位位于所述安装板与所述流道正对的区域范围内，且所述若干安装位向内偏离所述流道的内圈外形边界。
优选地，所述承压壳包括形成于与所述入口所在端对应的所述承压壳的端面上的端壁，所述端壁上设有与所述若干安装位相对且数量和排布方式对应的若干通孔，以供所述加热棒束穿过。
优选地，所述若干安装位和所述若干通孔均呈方形矩阵式排布；或，
所述若干安装位和所述若干通孔均包括25个，且分别呈5X5式方形矩阵式排布。
优选地，所述流道的横断面为正方形，以供所述若干加热棒束呈方形矩阵式均匀排布，在所述流道的外圈套设有隔离圈，所述隔离圈与所述承压壳位于所述出口和所述入口之间的内壁面配合，以将所述流道的外圈和所述承压壳位于所述出口和所述入口之间的内壁面形成的通道隔断。
优选地，所述承压壳包括位于中部的中管段和分别可拆卸安装于所述中管段两端的入口管段、出口管段；
所述出口设置在所述出口管段上，所述入口设置在所述入口管段上，所述端壁形成于所述出口管段上或可拆卸地安装在所述出口管段上。
优选地，所述出口设置在所述出口管道的侧壁上，所述入口设置在所述入口管段的侧壁上。
实施本发明的棒束临界热流密度试验装置，具有以下有益效果：本发明中的安装板与承压壳之间绝缘，在安装加热棒束后安装板可与加热棒束电性连接，通过安装板与电源连接，简化了加热棒束的安装，还能保证试验装置主体部分与电源的绝缘效果。
同时，安装板和加热棒束安装后形成一个整体集成模块，可以在不移动试验装置进出口的情况下，对加热棒束进行更换吊装。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的棒束临界热流密度试验装置安装加热棒束时的轴向剖面示意图；
图2是图1的承压壳、流道及加热棒束的断面位置结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一个优选实施例中的棒束临界热流密度试验装置包括承压壳10、流道20、加热棒束30、以及供加热棒束30固定安装可导电的的安装板40。
承压壳10的两端侧分别设有与内腔连通以供实验工质进出的出口A和入口B，在测试时，承压壳10通常竖直设置，出口A位于上端，入口B位于下端。实验工质通常为去离子水，由下端的入口B注入到承压壳10内。
进一步地，流道20沿轴向设置在承压壳10内，且两端分别与出口A和入口B连通，在流道20的外圈套设有隔离圈21，隔离圈21与承压壳10位于出口A和入口B之间的内壁面配合，以将流道20的外圈和承压壳10位于出口A和入口B之间的内壁面形成的通道隔断，使入口B、流道20、出口A依次连通。由入口B注入承压壳10的实验工质由流道20的下端端口进入流道20内，并随着持续的注入由出口A流出。
优选地，流道20的外壁面和承压壳10的内壁面之间留有间隙，可以起到对流道20和流道20内的加热棒束30保温的作用，提高热效率。流道20的横断面可为圆形、方形、六边形等各种形状，能供加热棒束30穿设即可。
在一些实施例中，安装板40可分离地和出口A所在端对应的承压壳10的端面配合，以使安装板40上的加热棒束30穿设到流道20内，安装板40与加热棒束30电性连接，并与承压壳10之间绝缘，防止安装板40和承压壳10间导电短路。安装板40可为镍板等可导电金属形成的部件，加热棒束30的一端可与安装板40可拆卸的连接，也可将加热棒束30与安装板40做成一体，实现与电源的导通。安装板40上也可设置与安装位对应的导电线路，在加热棒束30安装后，通过导电线路与电源连接。
为了防止安装板40和承压壳10间导电短路，在出口A一端对应的承压壳10的端面设有用于对安装板40绝缘隔离的绝缘法兰11。在其他实施例中，也可在安装板40和承压壳10间设置绝缘垫圈等。
优选地，安装板40上设有多个供加热棒束30安装的安装位，安装位可为供加热棒束30安装的安装孔或安装接头等。
在加热棒束30安装到安装板40后，可实现安装板40和加热棒束30的整体吊装，方便加热棒束30安装到流道20内或从流道20吊出。
结合图2所示，各安装位位于安装板40与流道20正对的区域范围内，且安装位向内偏离流道20的内圈外形边界，在加热棒束30安装后，方便加热棒束30穿设到流道20内，并避免加热棒束30与流道20产生干涉或碰撞。
在加热棒束30装入流道20后，让安装板40与电源电性连接，加热棒束30接通电源，即可对加热棒束30进行加热。加热棒束30的排布方式可根据实际的应用来安装，如方形矩阵式排布，则安装板40上的安装位包括呈方形矩阵式排布的多个安装位。此时，流道20的横断面优选地为正方形，以和若干加热棒束30的方形矩阵式排布形状对应，使各加热棒束30间的实验工质的子通道均匀。
如图2所示，为了模拟真实的燃料组内的流动传热情况，安装位可设计成5X5的方形矩阵式排布方式，共可安装25根加热棒束30，在相邻的加热棒束30之间形成实验工质的子通道，更接近真实的环境。可根据工程实际需要，排布不同径向功率分布的加热棒束30，如外圈的16个用来安装低功率的加热棒束30，被外圈围设的9个用来安装高功率的加热棒束30。
在如图1所示，在一些实施例中，承压壳10包括位于中部的中管段12和分别可拆卸安装于中管段12两端的入口管段13、出口管段14，优选地，绝缘法兰11设置在出口管段14上。优选地，出口A设置在出口管段14的侧壁上，入口B设置在入口管段13的侧壁上，出口A和入口B设置在侧壁上有利于加热棒束30在高温情况下的轴向热膨胀的释放。
由于中管段12的可拆卸，可根据加热棒束30的长度，可选择合适长度的中管段12进行安装，满足不同长度加热棒束30的测试需求。
入口管段13包括形成于远离中管段12一端上的端壁131，在其他实施例中，端壁131也可为可拆卸地安装在入口管段13上的盖体。当承压壳10为一体结构时，端壁131也可形成于与入口B所在端对应的承压壳10的端面上。
在一些实施例中，端壁131上设有与若干安装位相对且数量和排布方式对应的若干通孔132，以供加热棒束30穿过。穿设流道20的加热棒束30可在穿设通孔132后与电源连接，直接和电源接通，可避免由承压壳10与电源接通，降低了安全隐患。
在进行棒束临界热流密度实验，实验工质流经流道20时被接通电源后的加热棒束30加热，随着热流密度的升高，加热棒束30壁面会发生临界热流密度现象，实现临界热流密度试验实验。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，包括承压壳（10）、流道（20）、加热棒束（30）、以及供所述加热棒束（30）固定安装可导电的安装板（40）；
所述承压壳（10）的两端侧分别设有与内腔连通以供实验工质进出的出口（A）和入口（B）；
所述流道（20）沿轴向设置在所述承压壳（10）内，且两端分别与所述出口（A）和入口（B）连通；
所述安装板（40）可分离地与所述出口（A）所在端对应的所述承压壳（10）的端面配合，以使所述安装板（40）上的所述加热棒束（30）穿设到所述流道（20）内，
所述安装板（40）与所述加热棒束（30）电性连接，并与所述承压壳（10）之间绝缘；
所述安装板（40）包括镍板；
所述出口（A）一端对应的所述承压壳（10）的端面设有用于对所述安装板（40）绝缘隔离的绝缘法兰（11）。
2.根据权利要求1所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述流道（20）的外壁面和所述承压壳（10）的内壁面之间留有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述安装板（40）上设有供所述加热棒束（30）安装的若干安装位；
所述若干安装位位于所述安装板（40）与所述流道（20）正对的区域范围内，且所述若干安装位向内偏离所述流道（20）的内圈外形边界。
4.根据权利要求3所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述承压壳（10）包括形成于与所述入口（B）所在端对应的所述承压壳（10）的端面上的端壁（131），所述端壁（131）上设有与所述若干安装位相对且数量和排布方式对应的若干通孔（132），以供所述加热棒束（30）穿过。
5.根据权利要求4所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述若干安装位和所述若干通孔（132）均呈方形矩阵式排布；或，
所述若干安装位和所述若干通孔（132）均包括25个，且分别呈5X5式方形矩阵式排布。
6.根据权利要求4所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述流道（20）的横断面为正方形，以供所述若干加热棒束（30）呈方形矩阵式均匀排布，在所述流道（20）的外圈套设有隔离圈（21），所述隔离圈（21）与所述承压壳（10）位于所述出口（A）和所述入口（B）之间的内壁面配合，以将所述流道（20）的外圈和所述承压壳（10）位于所述出口（A）和所述入口（B）之间的内壁面形成的通道隔断。
7.根据权利要求4所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述承压壳（10）包括位于中部的中管段（12）和分别可拆卸安装于所述中管段（12）两端的入口管段（13）、出口管段（14）；
所述出口（A）设置在所述出口管段（14）上，所述入口（B）设置在所述入口管段（13）上，所述端壁（131）形成于所述出口管段（14）上或可拆卸地安装在所述出口管段（14）上。
8.根据权利要求7所述的棒束临界热流密度试验装置，其特征在于，所述出口（A）设置在所述出口（A）管道的侧壁上，所述入口（B）设置在所述入口管段（13）的侧壁上。
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