CN117079845B - 海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置及方法，该试验装置可开展各类自然循环流动换热试验，该装置主要由三个回路组成：双环路试验一回路、双环路试验二回路和冷却回路。双环路试验一回路设计温度为350℃，设计压力为15MPa，压力通过稳压器维持。试验装置包括稳压器、蒸汽发生器、孔板流量计、试验段、板式换热器、金属软管、补水罐、冷却塔、补水箱等。试验段采用电加热的方式，主回路整体放置于六自由度运动平台，可完成海洋条件对临界热流密度影响的相关研究。选用去离子水为流动工质，双环路试验一回路的去离子水由于受热产生了密度差，从而形成了驱动力，使得双环路试验一回路中的去离子水形成闭式自然循环。
Description
技术领域
本发明涉及静止条件与海洋条件下核反应堆自然循环棒束通道CHF影响机理研究领域，具体涉及海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置及方法。
背景技术
临界热流密度(CHF)，作为反应堆热工水力设计的重要热工安全准则之一，是核燃料元件表面发生传热恶化时的热通量。反应堆燃料元件表面一旦发生沸腾临界，将会导致燃料元件表面温度过高从而造成包壳烧毁，放射性物质泄漏，造成严重的核事故，目前已有大量学者对静止条件下的棒束表面CHF特性开展了试验与理论研究，但海洋条件下的棒束CHF影响机理试验研究较少，因此必须重点研究海洋条件下堆芯棒束表面CHF特性。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置及方法，为海洋条件下核反应堆自然循环棒束表面CHF影响机理研究提供试验装置和方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，所述试验装置包括棒束试验段1、第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14、第二孔板流量计3、第二压差表32、第一蒸汽发生器4、第二压力表38、第一截止阀5依次通过管道连接组成双环路的第一条支路，棒束试验段1、第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14、第三孔板流量计6、第三压差表(33)、第二蒸汽发生器7、第三压力表40、第二截止阀8、第二温度计39依次通过管道连接组成的双环路的第二条支路，上述两条支路共同构成双环路试验一回路；补水箱11、第三截止阀15、第一离心泵16、依次连接后，第一离心泵16出口分两路，分别通过第四孔板流量计17、第三温度计36和第五孔板流量计18、第四温度计37连接第一蒸汽发生器4、第五温度计34和第二蒸汽发生器7、第六温度计35，第五温度计34和第六温度计35出口合并后连接板式换热器19依次通过管道连接组成的双环路试验二回路；冷却塔20、第二离心泵21、第四截止阀22、板式换热器19、第五截止阀23依次通过管道连接组成的冷却回路；双环路试验一回路置于六自由度运动平台25上，完成海洋条件对临界热流密度影响的相关研究；第一截止阀5及第二截止阀8和棒束试验段1之间的管道引出第一金属软管26，第一金属软管26通过第六截止阀10连接稳压器9，第四孔板流量计17和第五孔板流量计18之间的管道引出第二金属软管27，第二金属软管27连接至第一离心泵16，第一蒸汽发生器4和第二蒸汽发生器7二次侧出口接管后引出第三金属软管28，第三金属软管28连接至板式换热器19；
所述棒束试验段1由试验段入口42、试验段出口43、外部套管44、上部非加热区45、下部非加热区47、加热区棒束46、高温高压密封法兰48、紫铜板电极49、出口腔室50、进口腔室51和引压管组件52组成，加热区棒束46连接在上部非加热区45和下部非加热区47之间，加热区棒束46、上部非加热区45和下部非加热区47置于外部套筒44中，在外部套筒44与上部非加热区45、下部非加热区47和加热区棒束46之间为流体流道；外部套筒44底部通过高温高压密封法兰48连接包覆下部非加热区47下段的进口腔室51，外部套筒44顶部通过高温高压密封法兰48连接包覆上部非加热区45上段的出口腔室50，试验段入口42和试验段出口43分别连通进口腔室51和出口腔室50，高温高压密封法兰48上连接有紫铜板电极49，两个引压管组件52与棒束试验段1中加热区棒束46连通，用于测量进出口压力。
采用去离子水为三个回路的流动工质，在双环路试验一回路中，选用去离子水为流动工质，棒束试验段1处的去离子水受热后与双环路一回路其他管道中的去离子水有密度差，从而形成了驱动力，使得棒束试验段1中的去离子水向上流动，依次经过第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14后分成两条支路，第一条经由第二孔板流量计3、第二压差表32进入第一蒸汽发生器4，随后依次通过第二压力表38、第一截止阀5回到棒束试验段1中，第二条经由第三孔板流量计6、第三压差表33进入第二蒸汽发生器7，随后依次通过第三压力表40、第二截止阀8、第二温度计39回到棒束试验段1中，两条支路共同形成闭式自然循环。在双环路试验二回路中，去离子水自补水箱11中送出，经过第三截止阀15后进入第一离心泵16，随后分别经过第四孔板流量计17、第三温度计36和第五孔板流量计18、第四温度计37进入第一蒸汽发生器4、第五温度计34和第二蒸汽发生器7、第六温度计35中，然后合并进入板式换热器19中，最后回到补水箱11中，形成闭式强迫循环。在三回路中，去离子水自冷却塔20中出来，在经过第二离心泵后进入第四截止阀22，然后经过板式换热器19后经过第五截止阀23回到冷却塔20中，形成强迫循环。
所述棒束试验段1进出口设置有出口腔室50和进口腔室51，用于减弱进入环形通道的湍流强度，消除棒束试验段的进出口效应。
所述上部非加热区45和下部非加热区47的材料为N6导电棒，加热区棒束46材料为Inconel 690，使得临界热流密度在加热区发生，非加热区的作用是使得流体进入加热区时处于充分发展段。
所述棒束试验段1的上部非加热区45和下部非加热区47与加热区棒束46的连接方式为紧配合连接，加热区棒束46的棒外径6mm、栅距8.3mm，外圈正方形套筒内边长26mm，加热区棒束46与上部非加热区45和下部非加热区47紧密贴合，然后再采用银钎焊方法将加热区棒束46与上部非加热区45和下部非加热区47连接起来。
所述棒束试验段1设计有高温高压密封法兰48，上部非加热区45和下部非加热区47分别从棒束试验段最顶部与最底部的高温高压密封法兰48穿出，出口腔室50筒体高温高压密封法兰与顶端高温高压密封法兰连接处、进口腔室51筒体高温高压密封法兰与最底部高温高压密封法兰的连接处，连接处采用PEAK材料制作的垫片进行绝缘密封；由于PEAK材料最高耐温300℃，棒束试验段顶部的高温高压密封法兰采用水冷法兰，冷却水从棒束试验段1顶部的高温高压密封法兰入口流入，经过出口腔室50筒体高温高压密封法兰冷却水流道后进入下部高温高压密封法兰，然后从上部高温高压密封法兰出口流出；保证在试验过程中PEAK垫片工作温度低于300℃；腔室筒体高温高压密封法兰、水冷法兰和法兰连接螺栓均喷涂特氟龙材料以实现绝缘，水冷法兰与上部非加热区45之间采用石墨密封环密封，由压紧盖压紧石墨密封环，确保棒束试验段1在高温高压试验工况下不发生泄漏。
所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验方法，包括如下步骤：
1)在试验开始前，通过稳压器9将试验回路内的压力升至试验压力的二分之一以上，将试验回路静置后，观察试验回路内压力变化，若压力保持恒定，表明试验回路气密性良好，可以开展下一步试验；
2)试验回路内的不凝性气体会对试验结果产生影响，因此试验开始前，首先打开排气阀14，通过补水罐41向试验回路内加水排气，直到排气管内有稳定的水流出时表明空气已经排净，关闭排气阀14；
3)开启第一压差表30、第二压差表32、第三压差表33两侧排气阀，排出其中的不凝性气体，并检查试验装置中参数测量是否准确，数据采集系统是否正常；
4)根据试验工况要求调节稳压器9的压力大小，使回路内压力满足试验要求；
5)正式试验开始之前首先进行附加压力修正：回路保持冷态，确保回路内流体保持静止，启动六自由度运动平台25，根据运动条件要求调整六自由度运动平台25的运动参数，待稳定运行后，记录至少一分钟内第一压差表30、第二压差表32、第三压差表33的示数；
6)开启第一截止阀5、第二截止阀8，逐渐提高棒束试验段1的加热功率，开启第一离心泵16、第二离心泵21，对工质进行预热，使双环路试验一回路达到预定的堆芯入口参数；
7)调整第一离心泵16、第二离心泵21来调节冷却回路的冷却水流量，使双环路试验一、二回路达到稳定的自然循环；
8)静止条件下自然循环参数达到稳定后，设定六自由度运动平台25运动参数，启动六自由度运动平台25，以每次增加2％CHF对应功率的幅度提升加热功率，在加热过程中根据第一孔板流量计2、第二孔板流量计3、第三孔板流量计6的示数来调整第一截止阀5、第二截止阀8的开度大小，提升加热功率直到沸腾临界出现，此时断开双环路试验一回路电源，停止对棒束试验段1加热；壁温飞升判定标准为：当加热区棒束46内壁面温度以5～15℃/s速度上升且无回落，持续3s以上，此时认为沸腾临界发生，记录完成后，停止六自由度运动平台25，待恢复稳定后，开展下一组试验；
9)试验工况完成后，将六自由度运动平台25恢复原位，并切断六自由度运动平台电源；缓慢降低双环路试验一回路和双环路试验二回路加热功率，待系统温度缓慢降低到低于60℃时，将加热功率减小到0，关闭第一离心泵16、第二离心泵21，试验结束。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)除稳压器9、补水箱11、板式换热器19、冷却塔20及直流电源外，其余主系统设备均放置在六自由度运动平台25上，可完成海洋条件对CHF影响的相关研究。
2)上部非加热区45和下部非加热区47与加热区棒束46的连接方式为紧配合连接，采用银钎焊方法将棒之间紧配合余留的环隙进行焊接，这种设计有效解决了连接处电阻过大的问题。
3)上部非加热区45和下部非加热区47分别从棒束试验段1顶部与底部的两块高温高压密封法兰穿出，出口腔室50筒体高温高压密封法兰与顶端高温高压密封法兰连接处、进口腔室51筒体高温高压密封法兰与最底部高温高压密封法兰的连接处，均采用PEAK垫片进行绝缘密封。腔室筒体法兰、水冷法兰和法兰连接螺栓均喷涂特氟龙材料以实现绝缘，水冷法兰与内部套筒之间采用石墨填料密封，由压紧盖压紧石墨密封环，确保棒束试验段在高温高压试验工况下不发生泄漏。
附图说明
图1为本发明海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置的系统示意图。
图2为本发明海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置的试验段示意图。
图3为棒束试验段部件三维示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，所述试验装置包括棒束试验段1、第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14、第二孔板流量计3、第二压差表32、第一蒸汽发生器4、第二压力表38、第一截止阀5依次通过管道连接组成双环路的第一条支路，棒束试验段1、第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14、第三孔板流量计6、第三压差表33、第二蒸汽发生器7、第三压力表40、第二截止阀8、第二温度计39依次通过管道连接组成的双环路的第二条支路，上述两条支路共同构成双环路试验一回路；双环路试验一回路设计温度为350℃，设计压力为15MPa，压力通过稳压器维持。补水箱11、第三截止阀15、第一离心泵16依次连接后，第一离心泵16出口分两路，分别通过第四孔板流量计17、第三温度计36和第五孔板流量计18、第四温度计37连接第一蒸汽发生器4、第五温度计34和第二蒸汽发生器7、第六温度计35，第五温度计34和第六温度计35出口合并后连接板式换热器19组成的双环路试验二回路；冷却塔20、第二离心泵21、第四截止阀22、板式换热器19、第五截止阀23依次通过管道连接组成的冷却回路。双环路试验一回路置于五吨级的六自由度运动平台25上，完成海洋条件对临界热流密度影响的相关研究；第一截止阀5及第二截止阀8和棒束试验段1之间的管道引出第一金属软管26，第一金属软管26通过第六截止阀10连接稳压器9，第四孔板流量计17和第五孔板流量计18之间的管道引出第二金属软管27，第二金属软管27连接至第一离心泵16，第一蒸汽发生器4和第二蒸汽发生器7二次侧出口接管后引出第三金属软管28，第三金属软管28连接至板式换热器19；
如图2和图3所示，所述棒束试验段1由试验段入口42、试验段出口43、外部套管44、上部非加热区45、下部非加热区47、加热区棒束46、高温高压密封法兰48、紫铜板电极49、出口腔室50、进口腔室51和引压管组件52组成，加热区棒束46连接在上部非加热区45和下部非加热区47之间，加热区棒束46、上部非加热区45和下部非加热区47置于外部套筒44中，在外部套筒44与上部非加热区45、下部非加热区47和加热区棒束46之间为流体流道；外部套筒44底部通过高温高压密封法兰48连接包覆下部非加热区47下段的进口腔室51，外部套筒44顶部通过高温高压密封法兰48连接包覆上部非加热区45上段的出口腔室50，试验段入口42和试验段出口43分别连通进口腔室51和出口腔室50，高温高压密封法兰48上连接紫铜板电极49，两个引压管组件52与棒束试验段1中加热区棒束45连通，用于测量进出口压力。
该试验装置可开展自然循环流动换热试验，采用去离子水为三个回路的流动工质，在双环路试验一回路中，选用去离子水为流动工质，棒束试验段1处的去离子水受热后与双环路试验一回路其他管道中的去离子水有密度差，从而形成了驱动力，使得棒束试验段1中的去离子水向上流动，依次经过第一压差表30、第一压力表31、第一温度计29、第一孔板流量计2、安全阀13、排气阀14后分成两条支路，第一条依次经由第二孔板流量计3、第二压差表32进入第一蒸汽发生器4，随后依次通过第二压力表38、第一截止阀5回到棒束试验段1中，第二条依次经由第三孔板流量计6、第三压差表33进入第二蒸汽发生器7，随后依次通过第三压力表40、第二截止阀8、第二温度计39回到棒束试验段1中，两条支路共同形成闭式自然循环。在双环路试验二回路中，去离子水自补水箱11中送出，经过第三截止阀15后进入第一离心泵16，随后分别经过第四孔板流量计17、第三温度计36和第五孔板流量计18、第四温度计37进入第一蒸汽发生器4、第五温度计34和第二蒸汽发生器7、第六温度计35中，然后合并进入板式换热器19中，最后回到补水箱11中，形成闭式强迫循环。在冷却回路中，去离子水自冷却塔20中出来，在经过第二离心泵21后进入第四截止阀22，然后经过板式换热器19后经过第五截止阀23回到冷却塔20中，形成强迫循环。
所述棒束试验段1进出口设置有出口腔室50和进口腔室51，用于减弱进入环形通道的湍流强度，消除棒束试验段的进出口效应。
作为本发明的优选实施方式，所述上部非加热区45和下部非加热区47的材料为N6导电棒，加热区棒束46材料为Inconel 690，使得临界热流密度在加热区发生，非加热区的作用是使得流体进入加热区时处于充分发展段。
作为本发明的优选实施方式，所述棒束试验段1的上部非加热区45和下部非加热区47与加热区棒束46的连接方式为紧配合连接，加热区棒束46的棒外径6mm、栅距8.3mm，外圈正方形套筒内边长26mm，加热区棒束46与上部非加热区45和下部非加热区47紧密贴合，然后再采用银钎焊方法将加热区棒束46与上部非加热区45和下部非加热区47连接起来。
作为本发明的优选实施方式，所述棒束试验段1设计有高温高压密封法兰48，上部非加热区45和下部非加热区47分别从棒束试验段最顶部与最底部的高温高压密封法兰48穿出，出口腔室50筒体高温高压密封法兰与顶端高温高压密封法兰连接处、进口腔室51筒体高温高压密封法兰与最底部高温高压密封法兰的连接处，连接处采用PEAK材料制作的垫片进行绝缘密封；由于PEAK材料最高耐温300℃，试验段上部的高温高压密封法兰采用水冷法兰，冷却水从棒束试验段1上部法兰入口流入，经过筒体法兰冷却水流道后进入下部法兰，然后从上部法兰出口流出。保证在试验过程中PEAK垫片工作温度远低于300℃；腔室筒体法兰、水冷法兰和法兰连接螺栓均喷涂特氟龙材料以实现绝缘，水冷法兰与上部非加热区45之间采用石墨填料密封，由压紧盖压紧石墨密封环，确保棒束试验段1在高温高压试验工况下不发生泄漏。
作为本发明的优选实施方式，所述试验装置在开展海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验时，由于双环路试验一回路是闭式自然循环流动方式，该回路中的流量和棒束试验段1处的加热功率存在正反馈关系，即在随着第一温度计29示数的增大，双环路试验一回路中第一孔板流量计2、第二孔板流量计3、第三孔板流量计6示数也会增大，因此在双环路试验一回路设置了第一截止阀5、第二截止阀8来调整双环路试验一回路流量大小。
如图1所示，本发明所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验方法，包括如下步骤：
1)在试验开始前，通过稳压器9将试验回路内的压力升至1MPa，将试验回路静置后，观察试验回路内压力变化，若压力保持恒定，表明试验回路气密性良好，可以开展下一步试验；
2)试验回路内的不凝性气体会对试验结果产生影响，因此试验开始前，首先打开排气阀14，通过补水罐41向试验回路内加水排气，直到排气管内有稳定的水流出时表明空气已经排净，关闭排气阀14；
3)开启第一压差表30、第二压差表32、第三压差表33两侧排气阀，排出其中的不凝性气体，并检查试验装置中参数测量是否准确，数据采集系统是否正常；
4)根据试验工况要求调节稳压器9的压力大小，使回路内压力满足试验要求；
5)正式试验开始之前首先进行附加压力修正：回路保持冷态，确保回路内流体保持静止，启动六自由度运动平台25，根据运动条件要求调整平台的运动参数，待稳定运行后，记录至少一分钟内第一压差表30、第二压差表32、第三压差表33的示数；
6)开启第一截止阀5、第二截止阀8，逐渐提高棒束试验段1的加热功率，开启第一离心泵16、第二离心泵21，对工质进行预热，使双环路试验一回路达到预定的堆芯入口参数。
7)调整第一离心泵16、第二离心泵21来调节冷却回路的冷却水流量，使双环路试验一、二回路达到稳定的自然循环。
8)静止条件下自然循环参数达到稳定后，设定六自由度运动平台25运动参数，启动六自由度运动平台25，以每次增加2％CHF对应功率的幅度缓慢提升加热功率，在加热过程中根据第一孔板流量计2、第二孔板流量计3、第三孔板流量计6的示数来调整第一截止阀5、第二截止阀8的开度大小，提升加热功率直到沸腾临界出现，此时断开双环路试验一回路电源，停止对棒束试验段1加热；壁温飞升判定标准为：当加热区棒束46内壁面温度以5～15℃/s速度上升且无回落，持续3s以上，此时认为沸腾临界发生，记录完成后，停止六自由度运动平台25，待恢复稳定后，开展下一组试验；
9)试验工况完成后，将六自由度运动平台25恢复原位，并切断六自由度运动平台电源；缓慢降低双环路试验一回路和双环路试验二回路加热功率，待系统温度缓慢降低到低于60℃时，将加热功率减小到0，关闭第一离心泵16、第二离心泵21，试验结束。
Claims (7)
1.海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，其特征在于：所述试验装置包括棒束试验段（1）、第一压差表（30）、第一压力表（31）、第一温度计（29）、第一孔板流量计（2）、安全阀（13）、排气阀（14）、第二孔板流量计（3）、第二压差表（32）、第一蒸汽发生器（4）、第二压力表（38）、第一截止阀（5）依次通过管道连接组成双环路的第一条支路，棒束试验段（1）、第一压差表（30）、第一压力表（31）、第一温度计（29）、第一孔板流量计（2）、安全阀（13）、排气阀（14）、第三孔板流量计（6）、第三压差表（33）、第二蒸汽发生器（7）、第三压力表（40）、第二截止阀（8）、第二温度计（39）依次通过管道连接组成的双环路的第二条支路，上述两条支路共同构成双环路试验一回路；补水箱（11）、第三截止阀（15）、第一离心泵（16）依次连接后，第一离心泵（16）出口分两路，分别通过第四孔板流量计（17）、第三温度计（36）和第五孔板流量计（18）、第四温度计（37）分别连接第一蒸汽发生器（4）、第五温度计（34）和第二蒸汽发生器（7）、第六温度计（35），第五温度计（34）和第六温度计（35）出口合并后连接板式换热器（19）组成的双环路试验二回路；冷却塔（20）、第二离心泵（21）、第四截止阀（22）、板式换热器（19）、第五截止阀（23）依次通过管道连接组成的冷却回路；双环路试验一回路置于六自由度运动平台（25）上，完成海洋条件对临界热流密度影响的相关研究；第一截止阀（5）及第二截止阀（8）和棒束试验段（1）之间的管道引出第一金属软管（26），第一金属软管（26）通过第六截止阀（10）连接稳压器（9），第四孔板流量计（17）和第五孔板流量计（18）之间的管道引出第二金属软管（27），第二金属软管（27）连接至第一离心泵（16），第一蒸汽发生器（4）和第二蒸汽发生器（7）二次侧出口接管后引出第三金属软管（28），第三金属软管（28）连接至板式换热器（19）；
所述棒束试验段（1）由试验段入口（42）、试验段出口（43）、外部套筒（44）、上部非加热区（45）、下部非加热区（47）、加热区棒束（46）、高温高压密封法兰（48）、紫铜板电极（49）、出口腔室（50）、进口腔室（51）和引压管组件（52）组成，加热区棒束（46）连接在上部非加热区（45）和下部非加热区（47）之间，加热区棒束（46）、上部非加热区（45）和下部非加热区（47）置于外部套筒（44）中，在外部套筒（44）与上部非加热区（45）、下部非加热区（47）和加热区棒束（46）之间为流体流道；外部套筒（44）底部通过高温高压密封法兰（48）连接包覆下部非加热区（47）下段的进口腔室（51），外部套筒（44）顶部通过高温高压密封法兰（48）连接包覆上部非加热区（45）上段的出口腔室（50），试验段入口（42）和试验段出口（43）分别连通进口腔室（51）和出口腔室（50），高温高压密封法兰（48）上连接有紫铜板电极（49），两个引压管组件（52）与加热区棒束（46）连通，用于测量进出口压力。
2.根据权利要求1所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，采用去离子水为三个回路的流动工质，在双环路试验一回路中，选用去离子水为流动工质，棒束试验段（1）处的去离子水受热后与双环路试验一回路其他管道中的去离子水有密度差，从而形成了驱动力，使得棒束试验段（1）中的去离子水向上流动，依次经过第一压差表（30）、第一压力表（31）、第一温度计（29）、第一孔板流量计（2）、安全阀（13）、排气阀（14）后分成两条支路，第一条依次经由第二孔板流量计（3）、第二压差表（32）进入第一蒸汽发生器（4），随后依次通过第二压力表（38）、第一截止阀（5）回到棒束试验段（1）中，第二条依次经由第三孔板流量计（6）、第三压差表（33）进入第二蒸汽发生器（7），随后依次通过第三压力表（40）、第二截止阀（8）、第二温度计（39）回到棒束试验段（1）中，两条支路共同形成闭式自然循环；在双环路试验二回路中，去离子水自补水箱（11）中送出，经过第三截止阀（15）后进入第一离心泵（16），随后分别经过第四孔板流量计（17）、第三温度计（36）和第五孔板流量计（18）、第四温度计（37）进入第一蒸汽发生器（4）、第五温度计（34）和第二蒸汽发生器（7）、第六温度计（35）中，然后合并进入板式换热器（19）中，最后回到补水箱（11）中，形成闭式强迫循环；在冷却回路中，去离子水自冷却塔（20）中出来，在经过第二离心泵（21）后进入第四截止阀（22），然后经过板式换热器（19）后经过第五截止阀（23）回到冷却塔（20）中，形成强迫循环。
3.根据权利要求1所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，其特征在于：所述棒束试验段（1）进出口设置有出口腔室（50）和进口腔室（51），用于减弱进入环形通道的湍流强度，消除棒束试验段的进出口效应。
4.根据权利要求1所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，其特征在于：所述上部非加热区（45）和下部非加热区（47）的材料为N6导电棒，加热区棒束（46）材料为Inconel 690，使得临界热流密度在加热区发生，非加热区的作用是使得流体进入加热区时处于充分发展段。
5.根据权利要求1所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，其特征在于：所述棒束试验段（1）的上部非加热区（45）和下部非加热区（47）与加热区棒束（46）的连接方式为紧配合连接，加热区棒束（46）的棒外径6 mm、栅距8.3mm，外圈正方形套筒内边长26mm，加热区棒束（46）与上部非加热区（45）和下部非加热区（47）紧密贴合，然后再采用银钎焊方法将加热区棒束（46）与上部非加热区（45）和下部非加热区（47）连接起来。
6.根据权利要求1所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置，其特征在于：所述棒束试验段（1）设计有高温高压密封法兰（48），上部非加热区（45）和下部非加热区（47）分别从棒束试验段最顶部与最底部的高温高压密封法兰（48）穿出，出口腔室（50）筒体高温高压密封法兰与顶部高温高压密封法兰连接处、进口腔室（51）筒体高温高压密封法兰与最底部高温高压密封法兰的连接处，连接处采用PEAK材料制作的垫片进行绝缘密封；由于PEAK材料最高耐温300 ℃，棒束试验段顶部的高温高压密封法兰采用水冷法兰，冷却水从棒束试验段（1）顶部的高温高压密封法兰入口流入，经过出口腔室（50）筒体高温高压密封法兰冷却水流道后进入下部高温高压密封法兰，然后从上部高温高压密封法兰出口流出；保证在试验过程中PEAK垫片工作温度低于300 ℃；腔室筒体高温高压密封法兰、水冷法兰和法兰连接螺栓均喷涂特氟龙材料以实现绝缘，水冷法兰与上部非加热区（45）之间采用石墨密封环密封，由压紧盖压紧石墨密封环，确保棒束试验段（1）在高温高压试验工况下不发生泄漏。
7.权利要求1至6任一项所述的海洋条件反应堆自然循环棒束通道沸腾临界试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）在试验开始前，通过稳压器9将试验回路内的压力升至试验压力的二分之一以上，将试验回路静置后，观察试验回路内压力变化，若压力保持恒定，表明试验回路气密性良好，可以开展下一步试验；
2）试验回路内的不凝性气体会对试验结果产生影响，因此试验开始前，首先打开排气阀（14），通过补水灌（41）向试验回路内加水排气，直到排气管内有稳定的水流出时表明空气已经排净，关闭排气阀（14）；
3）开启第一压差表（30）、第二压差表（32）、第三压差表（33）两侧排气阀，排出其中的不凝性气体，并检查试验装置中参数测量是否准确，数据采集系统是否正常；
4）根据试验工况要求调节稳压器（9），使回路内压力满足试验要求；
5）正式试验开始之前首先进行附加压力修正：回路保持冷态，确保回路内流体保持静止，启动六自由度海洋运动模拟平台，根据运动条件要求调整平台的运动参数，待稳定运行后，记录至少一分钟内第一压差表（30）、第二压差表（32）、第三压差表（33）的示数；
6）开启第一截止阀（5）、第二截止阀（8），逐渐提高棒束试验段（1）的加热功率，开启第一离心泵（16）、第二离心泵（21），对工质进行预热，使一回路达到预定的堆芯入口参数；
7) 调整第一离心泵16、第二离心泵21来调节冷却回路的冷却水流量，使双环路试验一、二回路达到稳定的自然循环；
8）静止条件下自然循环参数达到稳定后，设定六自由度运动平台（25）运动参数，启动六自由度运动平台（25），以每次增加2%CHF对应功率的幅度提升加热功率，在加热过程中根据第一孔板流量计2、第二孔板流量计3、第三孔板流量计6的示数来调整第一截止阀5、第二截止阀8的开度大小，提升加热功率直到沸腾临界出现，此时断开双环路试验一回路电源，停止对棒束试验段（1）加热；壁温飞升判定标准为：当加热区棒束（46）内壁面温度以5~15℃/s速度上升且无回落，持续3 s以上，此时认为沸腾临界发生，记录完成后，停止六自由度运动平台（25），待恢复稳定后，开展下一组试验；
9）试验工况完成后，将六自由度运动平台（25）恢复原位，并切断六自由度运动平台电源；缓慢降低双环路试验一回路和双环路试验二回路加热功率，待温度缓慢降低到低于60℃时，将加热功率减小到0，关闭第一离心泵（16）、第二离心泵（21），试验结束。
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