核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法与流程

本发明涉及核电厂设备试验。

背景技术：

1、临界热流密度(critical heat flux，chf)是指沸腾传热机理发生变化，发热元件表面发生传热恶化时单位表面积产生的热量。chf是流体动力学与热力学现象综合的结果，低含汽率下发生chf时一般称为偏离泡核沸腾(dnb)，高含汽率下发生chf时一般称为干涸(dryout)。

2、chf是压水反应堆安全相关的重要限制性热工参数。压水反应堆为避免燃料组件破损，要求在正常运行或中等频率事故工况(即i、ii类工况)下堆芯不能发生偏离泡核沸腾，并将chf作为判断堆芯是否出现偏离泡核沸腾现象的参数。

3、由于引起chf现象的热力学和流体力学过程极其复杂，chf发生时的传热传质过程极其复杂，影响因素很多，迄今为止，chf的机理还不完全清楚，甚至还没有统一认识，还不能对chf值进行理论计算，对chf的研究主要依赖于试验研究。实践中，计算chf的关系式很多，但都是经验关系式，其适用范围都有一定的限制。

4、chf试验通常使用表征燃料组件格架设计特征的小比例格架、和模拟燃料棒的电加热棒组装而成的棒束试验件，在高温、高压试验回路中开展不同压力、入口冷却剂流量、入口冷却剂温度工况下的试验，获得加热棒表面发生传热恶化时的chf值。chf试验技术十分复杂并具有一定危险性，涉及燃料组件原型模化、试验件设计制造、高温高压试验系统调试和运行、测量系统校准和验证、试验系统标定等环节，保证各环节均满足相关要求，对确保chf试验满足技术和质量目标非常重要。

5、目前，对chf试验系统进行全面系统的评估，确保chf试验系统完全满足chf试验要求的方法较少，因此，亟需建立一种chf试验系统可用性评估方法，用于指导chf试验系统可用性评估和试验实施。

技术实现思路

1、发明提供一种核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，合理地指导chf试验系统可用性评估和chf试验批量实施。

2、本发明提供一种核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，试验系统包括试验本体和格架，所述可用性评估方法包括以下步骤：

3、第一步骤，进行试验系统的标定试验，验证试验系统的可靠性；

4、第二步骤，测定并验证试验系统的模型特征量，确保特征量的几何尺寸满足设计要求；

5、第三步骤，对试验用测量仪器仪表进行校准，使试验温度、压力、流量、电压及电流满足要求；

6、第四步骤，验证与确认工况、动作的稳定性及可控性，验证获取临界热流密度试验数据的过程正确无误；

7、第五步骤，验证与确认质量平衡试验及能量平衡试验，使试验本体的入口和出口的质量和能量保持平衡；

8、第六步骤，进行预试验，确认试验系统功能完整、运行可靠、数据可信，满足所述临界热流密度试验的试验需求。

9、优选地，测定并验证试验系统的模型特征量包括：

10、试验本体的验证与确认，试验本体包括方形流道和加热棒，验证方形流道和加热棒是否符合试验任务书要求；

11、格架的验证与确认，验证格架是否符合试验任务书要求。

12、优选地，试验本体的验证与确认包括：

13、方形流道的验证与确认，验证方形流道的内壁面边长、内壁面平面度、相邻壁面垂直度和流道直线度；

14、加热棒的验证与确认，验证加热棒组装位置、组装前后热电偶可用性、加热棒表面质量和单棒电阻是否满足试验要求。

15、优选地，格架的验证与确认包括：验证格架类型与数量、格架方向、格架装配标高、格架固定方式、格架外围尺寸和格架外观与标高。

16、优选地，对试验用测量仪器仪表进行校准包括对试验用热电偶、压力变送器、压差变送器、流量计、电流和电压变送器进行校准。

17、优选地，验证与确认工况、动作的稳定性及可控性包括试验段入口温度、试验段入口压力、试验段入口流量、铜排电压、试验段电流的验证与确认。

18、优选地，验证与确认质量平衡试验及能量平衡试验包括：

19、质量平衡试验的验证与确认，进行试验本体内漏检测，并验证试验段进出口流量是否平衡；

20、能量平衡试验的验证与确认，验证试验段的能量是否平衡。

21、优选地，预试验包括：

22、先决条件验证，验证是否复合预试验标准；

23、试验准备验证与见证，确认工况参数是否达到要求，并确认工况参数是否达到稳态；

24、试验过程验证与见证，确认质量和能量是否平衡，并确认试验过程中参数是否在预设范围内，测量并记录各物理参数；

25、试验重复性验证与见证，开展重复性工况试验；

26、试验有效性初步评价，初步判断预试验的有效性；

27、数据分析与评价，进行相关数据对比分析，对试验误差进行分析，识别问题与缺陷，提出纠正行动计划。

28、消缺与复查或重复试验，根据所述数据分析与评价提出的纠正行动计划进行重复试验。

29、优选地，试验有效性初步评价包括：

30、核对数据采集系统记录的完整性和有效性；

31、确认试验过程是否存在异常现象。

32、本发明提供的chf试验系统可用性评估方法，能够更加系统地对燃料组件chf试验关键要素进行合理评估，对于指导chf试验实施，确保燃料组件chf试验满足技术和质量目标具有重要价值。

技术特征：

1.一种核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述试验系统包括试验本体和格架，所述可用性评估方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，测定并验证所述试验系统的模型特征量包括：

3.根据权利要求2所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述试验本体的验证与确认包括：

4.根据权利要求2所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述格架的验证与确认包括：验证格架类型与数量、格架方向、格架装配标高、格架固定方式、格架外围尺寸和格架外观与标高。

5.根据权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述对试验用测量仪器仪表进行校准包括对试验用热电偶、压力变送器、压差变送器、流量计、电流和电压变送器进行校准。

6.根据权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述验证与确认工况、动作的稳定性及可控性包括试验段入口温度、试验段入口压力、试验段入口流量、铜排电压、试验段电流的验证与确认。

7.根据权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述验证与确认质量平衡试验及能量平衡试验包括：

8.根据权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述预试验包括：

9.根据权利要求8所述的核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，其特征在于，所述试验有效性初步评价包括：

技术总结
本发明提供一种核反应堆临界热流密度试验系统可用性评估方法，包括进行试验系统的标定试验，验证试验系统的可靠性；测定并验证试验系统的模型特征量，确保特征量的几何尺寸满足设计要求；对试验用测量仪器仪表进行校准，使试验温度、压力、流量、电压及电流满足要求；验证与确认工况、动作的稳定性及可控性，验证获取临界热流密度试验数据的过程正确无误；验证与确认质量平衡试验及能量平衡试验，使试验本体的入口和出口的质量和能量保持平衡；进行预试验，确认试验系统功能完整、运行可靠、数据可信，满足临界热流密度试验的试验需求。本发明对于指导CHF试验实施，确保燃料组件CHF试验满足技术和质量目标具有重要价值。

技术研发人员：刘展,严锦泉,干富军,施伟,董思莹,杨萍,张迪,张朝柱,杨波,吴放,魏岑,牛强,许志红,陈朋
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22