CN106803432B - 一种燃料组件的堆外实验结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放模拟燃料组件的实验容器，燃料组件的两端分别安装有上管座、下管座，上管座上安装有压紧弹簧，在实验容器的上部安装有堆芯上板，压紧弹簧位于堆芯上板与上管座之间，所述的下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接。本发明通过在下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接，在实验过程中，当燃料组件下方的流量增加的时候，拉紧结构使得下管座与实验容器的底部法兰紧密连接，拉紧结构的作用克服了下底座的垂直方向移动，解决了现有技术中燃料组件在实验过程中上浮的问题，大大提高了实验数据的准确性。

Description

一种燃料组件的堆外实验结构

技术领域

本发明涉及反应堆燃料组件的堆外实验测量领域，具体涉及一种燃料组件的堆外实验结构。

背景技术

燃料组件是核反应堆的核心部件，其性能直接影响反应堆的可靠性、安全性和经济性。由于燃料组件结构复杂，理论计算难以获得准确的性能参数，因此燃料组件在其研发过程中，需进行一系列的堆外实验，以验证其性能参数，从而为燃料组件设计和堆芯热工水力分析提供设计输入与实验验证。例如燃料组件水力特性实验、流致振动实验、燃料组件内部流场实验等等。

目前，为了能够更准确地测量出实际的参数，燃料组件的水力特性试验、流致振动实验、燃料组件内部流场实验均是按照实际的产品进行1:1设计制造并进行实验的，但是在进行实验测试的时候，还是存在一定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料组件的堆外实验结构，解决现有技术中按照1:1的比例制造的模型在实验测试的时候存在的实验结果不准确的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放燃料组件的实验容器，在燃料组件的上方安装有上管座，燃料组件的下部为下管座，在实验容器的上部安装有堆芯上板，上管座上安装有压紧弹簧，压紧弹簧位于堆芯上板与上管座之间，所述的下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接。本发明的发明人在实际的燃料组件堆外实验的过程中发现实验数据经常存在不准确的问题，鉴于此现象的出现，发明人对数据不准确的现象进行了研究，通过研究发现：导致测量数据不准确的原因实际上是由于大于原型组件额定流量的水流所产生的浮力超过了压紧弹簧的压紧力，使得模拟燃料组件上浮，改变了模拟燃料组件的外部流场所致。原型燃料组件处于高温高压的工作环境，为降低实验难度，需根据相似准则进行实验。在实验过程中，采用的常规办法是增大流过模拟燃料组件的流量，使模型流动进入自模化区，再根据相似理论推导出原型燃料组件的水力参数。模拟燃料组件在实验容器内主要依靠上、下管座上的销钉进行横向定位，依靠堆芯上板压住上管座的压紧弹簧进行纵向限位，因此，下管座与容器底部并未固定。实验过程中，水流由下向上流动，模拟燃料组件在容器内受到水流向上的冲击力。当流量增大至一定程度，冲击力大于压紧弹簧的压紧力后，压紧弹簧被继续压缩，模拟燃料组件就会上浮，模拟燃料组件的外部流场发生改变，导致模拟燃料组件与实验筒体之间的旁流增加，从而引起实验结果的不准确。在详细理解上述问题的原理后，发明人对现有的模拟实验结构进行了改进。改进之处是通过在下管座增加拉紧结构，使下管座与实验容器的底部法兰固定连接，如此，在实验过程中，当燃料组件下方的流量增加的时候，拉紧结构使得下管座与实验容器的底部法兰紧密连接，拉紧结构的作用克服了下管座在垂直方向的移动，解决了现有技术中燃料组件在实验过程中上浮的问题，大大提高了实验数据的准确性。

具体地讲，所述的拉紧结构包括设置在下管座的凸体结构，在凸体结构上设置有销钉孔，销钉孔上安装有销钉套管，与销钉套管活动连接的销钉穿过实验容器的底部法兰并通过锁紧螺母固定。通过在下管座上设置横向的凸体结构，增加了其横截面的面积，然后在凸体结构上设置有销钉孔，作为连接的接口，通过设置凸体结构，大大增加了连接的牢固程度，也便于加工，通过锁紧螺母的固定，可以使得下管座与容器底部法兰紧密连接。

在所述的锁紧螺母与实验容器的底部法兰之间还安装有密封环。进一步讲，通过设置密封环，可以保持开孔处的密闭性，为利用O型环密封提供密封面。

在所述销钉上还套装有O型圈。通过设置O型圈，可以密封容器底部法兰和销钉之间的环形水隙以及容器底部法兰与密封环之间的水隙，避免实验容器内的水向容器外泄漏。

还包括一个与销钉相匹配的导向销钉套。本发明的另一个目的是解决安装了销钉套管和销钉后组件的装配问题，在装配过程中，由于零部件特别是销钉的结构相对于整个组件而言较小，且吊装组件时组件会遮挡销钉孔的位置，容易出现装配错位、销钉无法进入容器底部法兰上的销钉孔的问题，因此装配难度较大。为了解决该问题，发明人通过在销钉上配置一个与销钉相匹配的导向销钉套，从而可以在装配的时候通过装配销钉套与容器底部法兰销钉孔相匹配，从而提高装配的精准性和装配的速度。

在所述的堆芯上板上设置有上管座的横向定位销。通过在堆芯上板上设置有上管座的横向定位销的方式，可以实现上管座的横向定位，与弹簧、拉紧结构配合，实现上管座、燃料组件的横向定位和竖向定位，从而形成稳定的结构，有利于各种堆外实验。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种燃料组件的堆外实验结构，通过在下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接，如此，在实验过程中，当燃料组件下方的流量增加的时候，可以通过增加一个拉紧结构使得下管座与实验容器的底部法兰紧密连接，拉紧结构的作用克服了下底座的垂直方向移动，解决了现有技术中燃料组件在实验过程中上浮的问题，大大提高了实验数据的准确性；

2、本发明一种燃料组件的堆外实验结构，一次性解决了燃料组件在受到大量水流冲刷时出现的上浮、偏移等现象，避免了从上管座处刚性压紧燃料组件可能导致组件被压弯、变形的不利后果，同时不对燃料组件内部流场造成干涉与影响，不改变燃料组件本身的水力特性，保证了组件结构的安全，提高了实验数据的准确度；

3、本发明一种燃料组件的堆外实验结构，通过在销钉上配置一个与销钉相匹配的导向销钉套，从而可以在装配的时候通过装配销钉套与容器底部法兰销钉孔相匹配，从而提高装配的精准性和装配的速度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明连接结构的放大示意图；

图3为本发明图1中A-A部的剖视图；

图4为本发明销钉的安装结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-实验容器，2-燃料组件，3-上管座，4-下管座，5-堆芯上板，6-压紧弹簧，7-凸体结构，8-销钉孔，9-销钉套管，10-销钉，11-底部法兰，12-锁紧螺母，13-密封环，14-O型圈，15-导向销钉套，16-横向定位销。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1至4所示，本发明一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放燃料组件2的实验容器1，在燃料组件2的两端分别安装有上管座3、下管座4，堆芯上板5上设置有上管座3的横向定位销16，在实验容器1的上部安装有堆芯上板5，在堆芯上板5与上管座3之间安装有压紧弹簧6，在下管座4的径向上设置有凸体结构7，在凸体结构7上设置有销钉孔8，销钉孔8上安装有销钉套管9，与销钉套管9活动连接的销钉10穿过实验容器1的底部法兰11并通过锁紧螺母12固定，锁紧螺母12与实验容器1的底部法兰11之间还安装有密封环13，在销钉10上还套状有O型圈14，还配置有一个与销钉10相匹配的导向销钉套15，销钉套管9上部为方形，下部为圆柱形，插入下管座4的销钉孔8内，销钉10上部与销钉套管9通过螺纹连接，销钉10中部穿过容器底部法兰11中间的销钉孔，对组件进行横向限位，销钉10下部外侧套上O型圈14、密封环13，再与锁紧螺母12旋紧，通过锁紧螺母12压紧密封环13，密封环13再挤压O型圈14使其变形，从而实现对容器底部法兰11与销钉10之间的环形缝隙以及密封环13与容器底部法兰11之间的缝隙的密封。

本实施例的堆外燃料组件实验用固定装置在组件吊装时的安装结构如附图4所示，装配时，先将模拟燃料组件吊起，将销钉套管9插入下管座的销钉孔内，然后将销钉10由下向上插入下管座的销钉孔8内，将其上部与销钉套管9旋紧，最后将导向销钉套15与销钉10下部旋紧。导向销钉套15外部为圆柱形，上部开设螺纹孔，与销钉10下部的外螺纹旋紧，下部类似圆锥体，便于引导模拟燃料组件就位。吊装组件时，保持固定装置始终置于下管座销钉孔内，直到导向销钉引导销钉进入容器底部法兰的销钉孔内，再将导向销钉15旋下，安装O型圈、密封环和锁紧螺母，使模拟燃料组件与容器底部法兰紧固。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放燃料组件（2）的实验容器（1），在燃料组件（2）的上方安装有上管座（3），燃料组件（2）的下部为下管座（4），其特征在于：在实验容器（1）的上部安装有堆芯上板（5），上管座（3）上安装有压紧弹簧（6），压紧弹簧（6）位于堆芯上板（5）与上管座（3）之间，所述的下管座（4）通过拉紧结构与实验容器（1）的底部法兰（11）固定连接；

所述的拉紧结构包括设置在下管座（4）的凸体结构（7），在凸体结构（7）上设置有销钉孔（8），销钉孔（8）上安装有销钉套管（9），与销钉套管（9）活动连接的销钉（10）穿过实验容器（1）的底部法兰（11）并通过锁紧螺母（12）固定。

2.根据权利要求1所述的一种燃料组件的堆外实验结构，其特征在于：在所述的锁紧螺母（12）与实验容器（1）的底部法兰（11）之间还安装有密封环（13）。

3.根据权利要求1所述的一种燃料组件的堆外实验结构，其特征在于：在所述销钉（10）上还套装有O型圈（14）。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种燃料组件的堆外实验结构，其特征在于：还包括一个与销钉（10）相匹配的导向销钉套（15）。

5.根据权利要求1所述的一种燃料组件的堆外实验结构，其特征在于：在所述的堆芯上板（5）上设置有上管座（3）的横向定位销（16）。