CN112509715A - 一种七组件流量测量实验段 - Google Patents

Abstract

本发明属于钠冷快堆热工水力实验技术领域，具体涉及一种七组件流量测量实验段，包括自下而上串联设置的进口段(1)、下套筒(2)、中间套筒(3)、上套筒(4)和出口段(5)，中间套筒(3)内设置七盒堆芯组件(6)，七盒堆芯组件(6)顶部与出口段(5)相连；下套筒(2)内设有与七盒堆芯组件(6)底部相连的小栅板联箱(7)，出口段(5)外侧设置上引压环(8)，下套筒(2)外侧设有下引压环(9)；液流能够从进口段(1)流入，经小栅板联箱(7)进入七盒堆芯组件(6)，从出口段(5)流出，上引压环(8)和下引压环(9)能够测量七盒堆芯组件(6)与小栅板联箱(7)构成实验部件的压降。

Description

一种七组件流量测量实验段

技术领域

本发明属于钠冷快堆热工水力实验技术领域，具体涉及一种七组件流量测量实验段。

背景技术

中国首座快中子反应堆—中国实验快堆已经顺利建成，目前正处于调试阶段，而中国首座示范快堆正在建设中，为了保障示范快堆的顺利建成和我国快堆事业的可持续发展，需要针对示范快堆堆芯中的关键热工水力行为进行相关实验验证。对于钠冷快堆来说，堆芯流量的供应是通过三级流量分配方式实现的。在反应堆正常运行时，一回路主泵吸入冷池的液态钠，驱动其通过主管道进入大栅板联箱中，这是第一级流量分配；进入大栅板联箱的冷却剂通过内部套筒进入插在它上面的小栅板联箱中，这是第二级流量分配；冷却剂继续通过插在小栅板联箱上的组件管脚开孔进入堆芯组件，完成了第三级流量分配。三级流量分配方式保证了快堆堆芯组件流量分配的精确性。钠冷快堆堆芯由几百盒堆芯组件构成，每7盒组件(即七盒堆芯组件)共同插在一个小栅板联箱上，堆芯压降是由小栅板联箱压降和插在上面的组件压降共同组成的。同一流量区的组件由于插在不同的小栅板联箱上，通过小栅板联箱的流量、压降不同，组件的压降也会相应产生差异，这导致同一流量区的组件会产生流量偏差，影响其安全运行性能，因此需要设计相关热工水力实验来研究和验证插在同一小栅板联箱上的七根组件间的流量分配和组件压紧状况。

发明内容

为了研究和验证插在同一小栅板联箱上的七根组件间的流量分配和组件压紧状况，确定快堆堆芯组件的安全运行，本发明提供了一种用于实现上述目标的七组件流量测量实验段，通过本发明能够完成多种相关堆外实验，提高实验段通用性和实验效率。该实验段充分模拟堆芯组件和小栅板联箱在反应堆内的实际连接方式、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。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种七组件流量测量实验段，用于与热工水力实验系统主回路连通，对七盒堆芯组件的流量分配和组件压紧状况进行测试，其中，包括自下而上串联设置的进口段、下套筒、中间套筒、上套筒和出口段，所述上套筒和所述中间套筒内设置所述七盒堆芯组件，所述七盒堆芯组件的顶部的操作头与所述出口段相连；所述下套筒内还设有与所述七盒堆芯组件底部的管脚相连的小栅板联箱，所述出口段外侧设置有上引压环，所述下套筒外侧设有下引压环；液流能够从所述进口段流入，经所述小栅板联箱从所述管脚进入所述七盒堆芯组件，最终从所述七盒堆芯组件的顶部经所述出口段流出，所述上引压环和所述下引压环能够测量所述七盒堆芯组件与所述小栅板联箱构成实验部件的压降。

进一步，所述出口段内设有7个出口管道，按照一高六低布置，分别对应连接所述七盒堆芯组件中的7根组件的出口一端；所述出口段的7个出口管道分别安装有流量计，用于测量所述七盒堆芯组件中的7根组件的对应流量。

进一步，在所述出口段上还设置一个观察镜，用于观测所述七盒堆芯组件。

进一步，在所述下套筒上设有6根漏流细管道，每根所述漏流细管道上均安装有流量计，能够分别测量所述七盒堆芯组件中位于周围位置的6根组件的漏流量；所述进口段的底部有1根漏流细管道，所述漏流细管道上设有流量计，能够测量所述七盒堆芯组件中位于中心位置的1根组件的漏流量；7根所述漏流细管道连通到所述中间套筒上，用于保证所述下套筒和所述中间套筒内的压力平衡。

进一步，在所述上套筒与所述出口段间的法兰连接处，位于所述七盒堆芯组件的操作头位置，设有防止所述七盒堆芯组件上浮的压紧构件。

进一步，所述七盒堆芯组件能够更换，不同类型的所述七盒堆芯组件设有不同的所述管脚；所述进口段和所述下套筒能够更换，并与不同类型的所述七盒堆芯组件相适应。

进一步，所述小栅板联箱位于所述下套筒底部，通过法兰与所述进口段的顶部相连。

进一步，所述进口段上的进水管通过阀门与所述热工水力实验系统主回路管道相连接。

进一步，所述进口段、所述下套筒、所述中间套筒、所述上套筒、所述出口段、所述七盒堆芯组件和所述小栅板联箱的材质为304不锈钢。

进一步，所述进口段的外围四周设有若干块防震动的加强立板。

本发明的有益效果在于：

七组件流量测量实验段可以完成七盒堆芯组件之间的流量分配测量实验，获取七盒堆芯组件的各组件间流量分配不均匀因子，同时可以完成七盒堆芯组件的压紧实验，确定七盒堆芯组件在实际堆芯内的运行状况。此外，通过本发明，可以完成不同管脚结构的七盒堆芯组件的实验，提高了实验段的实验效率。本发明采用通用化、模块化设计，使得在完成不同实验部件的实验时，需要拆卸安装的部件很少，大大减少了实际操作任务量，提高了实验效率；由于采用了适当大小的套筒以及上、下测压环位置选取适当，实验测量中实验数据稳定性很好，能够大大降低实验过程中的随机误差，对实验结果的可靠性起到了很大的支撑作用。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的一种七组件流量测量实验段的示意图；

图2是本发明具体实施方式中所述的一种七组件流量测量实验段的剖视图；

图3是本发明具体实施方式中所述的一种七组件流量测量实验段的进口段1部分的示意图；

图中：1-进口段，2-下套筒，3-中间套筒，4-上套筒，5-出口段，6-七盒堆芯组件，7-小栅板联箱，8-上引压环，9-下引压环，10-漏流细管道，11-法兰，12-观察镜，13-加强立板，14-进水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1、2、3所示，本发明提供的一种七组件流量测量实验段，用于与热工水力实验系统主回路连通，对七盒堆芯组件6的流量分配和组件压紧状况进行测试，包括进口段1、下套筒2、中间套筒3、上套筒4、出口段5、七盒堆芯组件6、小栅板联箱7、上引压环8、下引压环9、漏流细管道10等零部件。

其中，进口段1、下套筒2、中间套筒3、上套筒4和出口段5自下而上串联设置，上套筒4和中间套筒3内设置七盒堆芯组件6，七盒堆芯组件6的顶部的操作头与出口段5相连；小栅板联箱7位于下套筒2内，小栅板联箱7与七盒堆芯组件6底部的管脚相连(七盒堆芯组件6中的堆芯组件与反应堆真实堆芯组件的外形尺寸1：1相似)，出口段5位于七组件流量测量实验段的顶端，环形的上引压环8设置在出口段5的外侧；环形的下引压环9(可用于排水)设置在下套筒2的外侧；液流能够从进口段1流入，经小栅板联箱7从管脚进入七盒堆芯组件6，最终从七盒堆芯组件6的顶部经出口段5流出，上引压环8和下引压环9能够测量七盒堆芯组件6与小栅板联箱7构成实验部件的压降。

出口段5内设有7个出口管道，按照一高六低布置，分别对应连接七盒堆芯组件6中的7根组件的出口一端；出口段5的7个出口管道分别安装有流量计，用于测量七盒堆芯组件6中的7根组件的对应流量。

在出口段5上还设置一个观察镜12，用于观测七盒堆芯组件6在做堆芯试验组件压紧试验时，松开压紧构件的情况下，是否有上浮现象。

在下套筒2上设有6根漏流细管道10，每根漏流细管道10上均安装有流量计，能够分别测量七盒堆芯组件6中位于周围位置的6根组件的漏流量；进口段1的底部有1根漏流细管道10，漏流细管道10上设有流量计，能够测量七盒堆芯组件6中位于中心位置的1根组件的漏流量；7根漏流细管道10连通到中间套筒3上，用于保证下套筒2和中间套筒3内的压力平衡。

在上套筒4与出口段5间的法兰连接处，位于七盒堆芯组件6的操作头位置，设有防止七盒堆芯组件6上浮的压紧构件，压紧构件既可以防止实验过程中七盒堆芯组件6上浮，也可以避免在大流量下由于振动导致的互相碰撞。

七盒堆芯组件6能够更换，不同类型的七盒堆芯组件6设有不同的管脚；进口段1和下套筒2能够更换，并与不同类型的七盒堆芯组件6相适应，能够满足不同类型的七盒堆芯组件6实验任务的需要。(不同类型的七盒堆芯组件由于在堆芯中位置不一样，因而管脚结构不一样。)

小栅板联箱7位于下套筒2底部，通过法兰与进口段1的顶部相连，小栅板联箱7上设有定位孔，在定位孔中插入七盒堆芯组件6的管脚。

进口段1上的进水管14通过阀门与热工水力实验系统主回路管道相连接。

进口段1、下套筒2、中间套筒3、上套筒4、出口段5、七盒堆芯组件6和小栅板联箱7的材质为304不锈钢。

进口段1的外围四周设有若干块防震动的加强立板13。

最后说明本发明所提供的七组件流量测量实验段的实际应用：

1)7组件流量分配实验

将压紧构件锁紧，使中间套筒3内部的七盒堆芯组件6不能上浮，热工水力实验系统主回路内的流体从进口段1的进水管14进入，自下而上流经进口段1进入小栅板联箱7的入口孔，流体进入小栅板联箱7后通过七盒堆芯组件6的管脚分别进入7根组件内部，流体自下而上流经组件内部，最后从组件顶部的操作头流出，进入到出口段5的七个出口管道中，每根出口管道安装有流量计，可以测量每根组件的流量，最后汇流到一起再回到热工水力实验系统主回路中。上引压环8和下引压环9分别与差压传感器的高、低压端相连接，可以测量从小栅板联箱7的入口截面到七盒堆芯组件6的组件出口截面的压差，用来测量堆芯压降。

2)组件压紧实验

将压紧构件松开，同时确认七组件流量测量实验段的7根漏流细管道10上的阀门是否完全打开，以保持七盒堆芯组件6的组件间的流体压力(中间套筒处)与组件漏流处的流体压力一致，然后增大进入七组件流量测量实验段的流量，流量的变化以反应堆实际流量的25％至120％为基准，流体经过七组件流量测量实验段的流径与上述的7组件流量分配实验一致，然后通过出口段5的观察镜12观察是否有组件浮起，确定在实际反应堆的不同运行工况中，堆芯组件有足够的压紧力保证其正常运行。同时通过每根出口管道的流量计监测组件的流量，获取组件间流量分配不均匀因子，通过上引压环8和下引压环9之间的差压传感器，测量从小栅板联箱7的入口截面到七盒堆芯组件6的组件出口截面的压差，用来测量堆芯压降。由于七盒堆芯组件6和小栅板联箱7均与真实反应堆使用的组件1比1相似，所以该实验结果可以完全反映真实反应堆的运行状况。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，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 (10)

1.一种七组件流量测量实验段，用于与热工水力实验系统主回路连通，对七盒堆芯组件(6)的流量分配和组件压紧状况进行测试，其特征是：包括自下而上串联设置的进口段(1)、下套筒(2)、中间套筒(3)、上套筒(4)和出口段(5)，所述上套筒(4)和所述中间套筒(3)内设置所述七盒堆芯组件(6)，所述七盒堆芯组件(6)的顶部的操作头与所述出口段(5)相连；所述下套筒(2)内还设有与所述七盒堆芯组件(6)底部的管脚相连的小栅板联箱(7)，所述出口段(5)外侧设置有上引压环(8)，所述下套筒(2)外侧设有下引压环(9)；液流能够从所述进口段(1)流入，经所述小栅板联箱(7)从所述管脚进入所述七盒堆芯组件(6)，最终从所述七盒堆芯组件(6)的顶部经所述出口段(5)流出，所述上引压环(8)和所述下引压环(9)能够测量所述七盒堆芯组件(6)与所述小栅板联箱(7)构成实验部件的压降。

2.如权利要求1所述七组件流量测量实验段，其特征是：所述出口段(5)内设有7个出口管道，按照一高六低布置，分别对应连接所述七盒堆芯组件(6)中的7根组件的出口一端；所述出口段(5)的7个出口管道分别安装有流量计，用于测量所述七盒堆芯组件(6)中的7根组件的对应流量。

3.如权利要求2所述的七组件流量测量实验段，其特征是：在所述出口段(5)上还设置一个观察镜(12)，用于观测所述七盒堆芯组件(6)。

4.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：在所述下套筒(2)上设有6根漏流细管道(10)，每根所述漏流细管道(10)上均安装有流量计，能够分别测量所述七盒堆芯组件(6)中位于周围位置的6根组件的漏流量；所述进口段(1)的底部有1根漏流细管道(10)，所述漏流细管道(10)上设有流量计，能够测量所述七盒堆芯组件(6)中位于中心位置的1根组件的漏流量；7根所述漏流细管道(10)连通到所述中间套筒(3)上，用于保证所述下套筒(2)和所述中间套筒(3)内的压力平衡。

5.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：在所述上套筒(4)与所述出口段(5)间的法兰连接处，位于所述七盒堆芯组件(6)的操作头位置，设有防止所述七盒堆芯组件(6)上浮的压紧构件。

6.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：所述七盒堆芯组件(6)能够更换，不同类型的所述七盒堆芯组件(6)设有不同的所述管脚；所述进口段(1)和所述下套筒(2)能够更换，并与不同类型的所述七盒堆芯组件(6)相适应。

7.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：所述小栅板联箱(7)位于所述下套筒(2)底部，通过法兰与所述进口段(1)的顶部相连。

8.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：所述进口段(1)上的进水管(14)通过阀门与所述热工水力实验系统主回路管道相连接。

9.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：所述进口段(1)、所述下套筒(2)、所述中间套筒(3)、所述上套筒(4)、所述出口段(5)、所述七盒堆芯组件(6)和所述小栅板联箱(7)的材质为304不锈钢。

10.如权利要求1所述的七组件流量测量实验段，其特征是：所述进口段(1)的外围四周设有若干块防震动的加强立板(13)。

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