CN106158057A - 乏燃料水池的模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乏燃料水池的模拟装置，包括筒体及试验棒束，试验棒束通过格架固定在筒体内，格架的四周设有导向管；试验棒束包括中间模拟燃料棒和布置在中间模拟燃料棒外围的周边模拟燃料棒，中间模拟燃料棒和周边模拟燃料棒分别沿轴向不同的位置设有用于检测包壳温度的第一热电偶和用于检测流体温度的第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶的连接导线分别通过格架四周对应的导向管引出，并与筒体外部的数据采集系统相连接。本发明的模拟装置，能够在乏燃料水池丧失补水或破口漏水事故下检测模拟燃料棒性能行为，实现在模拟燃料棒之间的狭小空间内热电偶连接导线的布置，并且最大程度上减少了第一热电偶连接导线对流体流动的影响。

Description

乏燃料水池的模拟装置
技术领域
本发明属于核辅助设施技术领域，具体涉及一种乏燃料水池的模拟装置。
背景技术
试验棒束用于模拟乏燃料包壳在乏燃料水池丧失补水或破口漏水事故下的性能行为试验中。试验棒束由通过格架上进行横向固定的5×5模拟燃料棒构成，试验棒束四个角上选定空心管作为支撑棒，该试验棒束放置于添加水的筒体中。
试验过程中对模拟燃料棒束进行加热，需要获得模拟燃料棒(中心位置燃料棒和周边燃料棒)包壳外表面不同轴向位置的温度，以及中心位置棒周围流体温度。因此需要在试验棒束的包壳外表面布置热电偶，引出导线到外部的数据采集系统来进行温度的测量与记录。布置的热电偶需要在模拟燃料棒的全长上进行分布，且需要尽可能少地影响棒束内流体的流动，以及在试验过程中能够保证测量的稳定性。最后热电偶测量点的分布以及导线的引出还需要考虑到模拟燃料棒之间12.6mm的狭小间距空间。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种乏燃料水池的模拟装置，能够模拟乏燃料包壳在乏燃料水池丧失补水或破口漏水事故下的性能行为，实现在模拟燃料棒之间的狭小空间内热电偶布置，并且最大程度减少了热电偶连接导线对流体流动的影响，有效满足了模拟燃料棒包壳外表面不同轴向高度处温度测量需求。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种乏燃料水池的模拟装置，包括筒体及试验棒束，所述试验棒束通过格架固定在筒体内，格架的四周设有导向管，所述试验棒束包括中间模拟燃料棒和布置在中间模拟燃料棒外围的周边模拟燃料棒，中间模拟燃料棒和周边模拟燃料棒分别沿轴向不同的位置设有用于检测模拟燃料棒包壳温度的第一热电偶，各个第一热电偶的连接导线分别通过格架四周对应的导向管引出，并与筒体外部的数据采集系统相连接。
进一步，所述中间模拟燃料棒沿轴向不同高度位置旁设有用于检测试验棒束内流体温度的第二热电偶，该第二热电偶通过套设在中间模拟燃料棒上的结构件进行固定。
进一步，所述结构件为环形结构，其一端用于固定所述第二热电偶，另一端设有固定块，用于固定第二热电偶的连接导线。
进一步，所述固定块为柱形结构，其内部设有穿线孔。
进一步，每个所述导向管的不同高度位置设有通线孔，该通线孔的位置与第一热电偶和第二热电偶的位置相对应，第一热电偶和第二热电偶的连接导线通过对应的通线孔穿入，通过导向管上端口引出。
进一步，所述筒体的内设有用于保护试验棒束温度的保温层。
本发明的有益技术效果在于：
(1)本发明通过在筒体内设置试验棒束，能够模拟乏燃料包壳在乏燃料水池丧失补水或破口漏水事故下的性能行为，用于乏燃料水池及喷淋系统的设计中，确保乏燃料水池及喷淋系统的安全性；
(2)本发明通过第一热电偶和第二热电偶测量点以及第一热电偶和第二热电偶引线的合理布置，成功实现了在模拟燃料棒之间12.6mm的狭小空间内热电偶布置，并且最大程度减少了热电偶引线对流体流动的影响，从而有效满足了试验棒束内模拟燃料棒(中心位置燃料棒和周边燃料棒)包壳外表面不同轴向高度处温度和流体温度的测量需求；
(3)结构简单，测量过程稳定。
附图说明
图1是本发明模拟装置的俯视图；
图2是本发明结构件的结构示意图；
图3是第一热电偶及第二热电偶连接导线的布置图。
图中：
1-筒体 2-1、2-2、2-3、2-4-导向管 3-第一热电偶 4-第二热电偶
5-固定块 6-通线孔 7-保温层 8-结构件 9-连接导线 10-流体
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明乏燃料水池的模拟装置，该模拟装置包括筒体1及设置在筒体1内的试验棒束，试验棒束通过格架固定在筒体1内，格架的四周分别设置导向管2-1、2-2、2-3、2-4。为了保证试验温度，筒体1内设有保温层7。
试验棒束包括中间模拟燃料棒A及布置在中间模拟燃料棒A外围的周边模拟燃料棒V、U、T、K、J、I、H、S、L、B、F、R、M、C、D、E、Q、N、O、P，周边模拟燃料棒V、U、T、K、J、I、H、S、L、B、F、R、M、C、D、E、Q、N、O、P均布在中间模拟燃料棒A的周围。
中间模拟燃料棒A和周边模拟燃料棒包壳外表面不同轴向高度上布置第一热电偶3，用以测量中间模拟燃料棒A和周边模拟燃料棒包壳的温度。各个第一热电偶3的连接导线9分别通过格架四周对应的导向管2-1、2-2、2-3、2-4引出，并与筒体1外部的数据采集系统相连接，数据采集系统用于采集各个第一热电偶3的温度。
中间模拟燃料棒A上不同轴向高度位置旁布置第二热电偶4，用以测量中间模拟燃料棒A周围流体的温度。第二热电偶4通过套设在中间模拟燃料棒A上的结构件8进行固定，结构件8为环形结构，其一端用于固定第二热电偶4，另一端设有固定块5，用于固定第二热电偶的连接导线9，这样，连接导线的布置密集合理，便于模拟燃料棒之间狭小空间内流体的流通。需要说明的是，本发明的结构件8也可以采用其他形式，如图2所示，即三个环形结构相连接，每相邻两个环形结构件之间固定第二热电偶4和固定块5，从而保证第二热电偶和连接导线的牢固性。
如图3所示，每个导向管分别在不同高度位置上设置通线孔6，且通线孔6的位置与第一热电偶3和第二热电偶4的位置一一对应，这样，第一热电偶3和第二热电偶4的连接导线水平穿过对应通线孔6，从导向管上端口引出，从而减少连接导线在筒体内的占用面积，保证在模拟燃料棒之间12.6mm的狭小空间内热电偶布置。
下面通过具体的实施例说明连接导线在试验棒束内的布线方式：
中间模拟燃料棒A包壳外壁沿轴向设置15个测量点，用于测量中间模拟燃料棒A包壳外壁不同高度温度，中间模拟燃料棒A包壳外壁附近沿轴向设置15个测量点，用于测量试验棒束内不同高度流体温度；在周边模拟燃料棒B、C和L包壳外壁沿轴向各设置3个测量点，用于测量周边模拟燃料棒包壳外壁不同高度温度。测量点的分布如附表1，在每个测量点处将1.5mm直径的铠装第一热电偶或第二热电偶固定在模拟燃料棒包壳外壁或附近。为了最大程度减少第一热电偶和第二热电偶引线对流体均匀分布的影响，将第一热电偶和第二热电偶的引线分成4组，水平穿过对应通线孔6进入到4个导向管的内部空间，然后从导向管上端口引出。第一热电偶和第二热电偶引线，如图3所示。4组热电偶的连接导线引出方向具体为：中间模拟燃料棒A附近的30个热电偶连接导线从下到上平均分成3组，一组从导向管2-1引出、另一组从导向管2-2引出、剩下一组从导向管2-3中引出；周边模拟燃料棒B、C和L上的9个热电偶连接导线均从导向管2-4引出，如图1所示。
附表1
本发明测量目的是要采集中间模拟燃料棒A以及与中间模拟燃料棒A相隔不同距离的周边模拟燃料棒的温度，并且所有周边模拟燃料棒的温度以中间模拟燃料棒A为中心对称分布，因此将这种布线方式以中间模拟燃料棒A为中心旋转90°测量效果等同。
由此，本发明通过热电偶测量点的合理设置以及热电偶引线引出方向的合理布置，成功实现了在模拟燃料棒之间12.6mm的狭小间距空间内热电偶布置，并且最大程度减少了热电偶连接导线对流体10流动的影响，从而有效满足了中间位置燃料棒和周边燃料棒包壳外表面不同轴向高度处温度和流体温度的测量需求。
本发明的乏燃料水池的模拟装置并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (6)

1.一种乏燃料水池的模拟装置，包括筒体(1)及试验棒束，所述试验棒束通过格架固定在筒体(1)内，格架的四周设有导向管，其特征是：所述试验棒束包括中间模拟燃料棒(A)和布置在中间模拟燃料棒(A)外围的周边模拟燃料棒，中间模拟燃料棒(A)和周边模拟燃料棒分别沿轴向不同的位置设有用于检测模拟燃料棒包壳温度的第一热电偶(3)，各个第一热电偶(3)的连接导线(9)分别通过格架四周对应的导向管引出，并与筒体(1)外部的数据采集系统相连接。
2.如权利要求1所述的乏燃料水池的模拟装置，其特征是：所述中间模拟燃料棒(A)沿轴向不同高度位置旁设有用于检测试验棒束内流体温度的第二热电偶(4)，该第二热电偶(4)通过套设在中间模拟燃料棒(A)上的结构件(8)进行固定。
3.如权利要求2所述的乏燃料水池的模拟装置，其特征是：所述结构件(8)为环形结构，其一端用于固定所述第二热电偶(4)，另一端设有固定块(5)，用于固定第二热电偶(4)的连接导线(9)。
4.如权利要求3所述的乏燃料水池的模拟装置，其特征是：所述固定块(5)为柱形结构，其内部设有穿线孔。
5.如权利要求1-4任一项所述的乏燃料水池的模拟装置，其特征是：每个所述导向管的不同高度位置设有通线孔(6)，该通线孔(6)的位置与第一热电偶和第二热电偶的位置相对应，第一热电偶和第二热电偶的连接导线(9)通过对应的通线孔(6)穿入，通过导向管上端口引出。
6.如权利要求5所述的乏燃料水池的模拟装置，其特征是：所述筒体(1)的内设有用于保护试验棒束温度的保温层(7)。
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