用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电厂试验领域，尤其是涉及一种用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置。
【背景技术】
[0002]传统二代压水堆安全壳地坑过滤器设计上存在重大缺陷，原有设计“假设50%地坑过滤器面积堵塞评价再循环能力”经实践检验，是不够保守的。美国核管会(NRC)率先就此类问题展开研究，同时美国核工业界积极响应，经过30多年，其研究成果已相当丰富。2012年，我国国家核安全局发布“关于开展运行核电厂安全壳地坑滤网改造的通知”，该问题获得核安全局的高度重视，国内相关研究活动也在紧锣密鼓的开展中。
[0003]随着研究持续深入，发现一味增大地坑过滤器面积会带来弊端，即碎片穿透过滤器几率变大，堆芯中燃料组件被堵塞的风险加剧，该现象称之为“堆内下游效应”。目前，国外核工业同仁均采用试验方法来评估这种效应。然而，国外核工业界普遍采用1/3燃料组件模拟体，尺寸短，对试验装置要求低，容易实现，但存在模拟不够充分的问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置，其包括用于模拟反应堆下部支撑结构的下腔室、用于支撑燃料组件试验件的堆芯试验板，以及用于安装燃料组件试验件的上腔室；
[0006]所述堆芯试验板上设置有用于连通所述上腔室和所述下腔室的流水孔；所述下腔室内设置有使得含碎片杂质的流体在进入燃料组件下管座前能够充分混合的导流部件。
[0007]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述导流部件包括倒吊在所述下腔室内的正方体导流器，以及设置在所述下腔室的腔体端部并带有一定斜度的导流坡。
[0008]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述正方体导流器和所述导流坡的流场瑞动能分布均大于所述碎片杂质悬浮最小瑞动能。
[0009]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述上腔室设置在所述堆芯试验板的上方，所述下腔室设置在所述堆芯试验板的下方；
[0010]所述堆芯试验板的尺寸与反应堆实际堆芯支撑板的尺寸保持一致，所述堆芯试验板上均匀分布有四个规模相同的流水孔，且所述导流部件使得通过所述四个流水孔的流量相当。
[0011]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述上腔室的外侧设置有用于包容所述燃料组件试验件的压力边界的围板，所述燃料组件试验件与所述围板的间距为反应堆堆芯相邻燃料组件间距的1/2。
[0012]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述上腔室内保留有便于所述燃料组件试验件的水流引出，以及便于与试验回路接驳的空间。
[0013]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述上腔室内还设置有用于限制所述燃料组件试验件在压损的带动下窜动的压紧固定装置，所述压紧固定装置可拆卸地设置在所述上腔室的上部。
[0014]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述上腔室、所述下腔室和所述围板均采用有机玻璃制成，以便于观察所述杂质碎片在燃料组件定位格架间的堵塞行为。
[0015]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，包括所述下腔室、所述堆芯试验板和靠近所述下腔室的部分所述围板构成的高压区，以及其他所述围板和所述上腔室构成的低压区；所述低压区可拆卸地设置在所述高压区的上方。
[0016]本发明的用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置中，所述燃料组件试验件的长度为全尺寸燃料组件的长度的1/2，或者，所述燃料组件试验件的长度与全尺寸燃料组件的长度保持一致，所述上腔室保留有全尺寸燃料组件的接口。
[0017]实施本发明的技术方案，至少具有以下的有益效果:该可视化试验柱装置的下腔室内的导流部件使得含碎片杂质的流体在进入燃料组件下管座前能够充分混合，确保全部碎片杂质可到达燃料组件处而不会沉积在下腔室，有效的提升了试验结果的保守性。
[0018]另外，该可视化试验柱装置在燃料组件试验件外侧的全范围内可视化，便于观察碎片杂质在燃料组件上的堵塞行为，直观性强。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0020]图1是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的立体结构示意图；
[0021]图2是图1中的下腔室的结构示意图；
[0022]图3是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的高、低压分段式的结构示意图；
[0023]图4是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的试验方案示意图；
[0024]其中、1、下腔室；11、正方体导流器；12、导流坡；2、堆芯试验板；21、流水孔；3、上腔室；4、围板；5、高压区；6、低压区；7、1/2尺寸燃料组件；8、全尺寸燃料组件。
【具体实施方式】
[0025]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0026]图1至图4示出了本发明中的一种用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置，该可视化试验柱装置主要适用于长度为全尺寸燃料组件的长度的1/2的燃料组件试验件，并保留了全燃料组件试验接口，大大提高了对堆芯燃料组件水力特性的还原性。该可视化试验柱装置的设计合理、工艺可靠、性能稳定，能满足承压、测量、可视化、便于拆卸、可替换性等要求。
[0027]图1是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的立体结构示意图。图2是图1中的下腔室的结构示意图。图3是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的高、低压分段式的结构示意图。图4是本发明的一实施例中的可视化试验柱装置的试验方案示意图。
[0028]如图1至图2所示，该用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置包括下腔室1、堆芯试验板2、上腔室3，以及设置在该上腔室3外侧的围板4。
[0029]该下腔室I主要用于模拟反应堆下部的支撑结构，其具体指压力容器底部至堆芯下栅格板之间的流通区域。该下腔室I内设置有导流部件，该导流部件可使得含碎片杂质的流体在进入燃料组件下管座前能够充分混合，确保全部碎片杂质可到达燃料组件处而不会沉积在下腔室I。
[0030]为了满足上述下腔室I的功能要求，参阅图2，该导流部件包括倒吊在下腔室I内的正方体导流器11，以及设置在下腔室I的腔体端部并带有一定斜度的导流坡12。即下腔室I内设计有两套导流部件，且正方体导流器11和导流坡12的流场湍动能分布均大于所述碎片杂质悬浮最小湍动能。两套导流部件的物理尺寸是通过软件对不同组合尺寸的导流部件的尝试性计算而来，需要说明的是，能满足流场湍动能分布均大于碎片悬浮最小湍动能的任意形状、数目和分布方式的导流部件均在本发明的保护范围内。
[0031]该堆芯试验板2主要用于支撑燃料组件试验件，再参阅图1，上腔室3可设置在该堆芯试验板2的上方，下腔室I可设置在该堆芯试验板2的下方。当然，该堆芯试验板2的设置位置具有多样性，其他可行的设置方案也在本发明的保护范围内。
[0032]进一步地，该堆芯试验板2的尺寸与反应堆实际堆芯支撑板的尺寸保持一致，该堆芯试验板2上均匀分布有四个规模相同的流水孔21，且上述导流部件可使得通过该四个流水孔21的流量相当。
[0033]该上腔室3主要用于安装燃料组件试验件，一般情况下，上腔室3内保留一定空间，便于通过燃料组件试验件的水流引出，以及与试验回路接驳。同时，上腔室3内设置有压紧固定装置，该压紧固定装置主要用于限制燃料组件试验件在压损的带动下窜动。在一些实施例中，该压紧固定装置可拆卸地设置在该上腔室3的上部。
[0034]进一步地，该压紧固定装置采用高度20_，材质为聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)的透明套筒挡块，承受15KN挤压力，局部等效应力最大9.74Mpa，远低于材质本身50Mpa的断裂强度。
[0035]该围板4主要用于包容燃料组件试验件的压力边界，燃料组件试验件与该围板4的间隙是按照反应堆堆芯相邻燃料组件间距的1/2设计的，其数据为0.52mm，对加工制造工艺要求较高。
[0036]需要说明的是，上述上腔室3、下腔室I和围板4为该用于研究燃料组件堵塞行为的可视化试验柱装置的可视化部分，该上腔室3、下腔室I和围板4均优选的采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗称有机玻璃。该类材料无色、透明，在塑料中的透光率最佳，达