一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及核反應堆熱工水力實驗，具體是一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件。
【背景技術】
[0002]燃料組件是核電站的核心部件之一，在反應堆運行過程中，燃料處于不斷消耗和補充供料的動態(tài)過程，提高燃料利用率、降低燃料棒的破損率、提高組件經(jīng)濟性和安全可靠性是世界各大核電公司和研究機構(gòu)改善核電站可靠性、安全性和經(jīng)濟性的有效手段。
[0003]在反應堆燃料組件的研發(fā)過程中，不斷提高燃料組件熱工水力性能是很重要的研究方向之一，而模擬反應堆正常運行和事故工況下的燃料組件熱工水力實驗是驗證和評價燃料組件熱工水力性能最重要的手段。由于燃料組件特有的棒束通道結(jié)構(gòu)特點，其單相和兩相流動過程都較為復雜，準確獲得棒束通道中單相和兩相的流場參數(shù)和流動現(xiàn)象一直是熱工水力研究工作的重點。由于棒束結(jié)構(gòu)緊湊、運行參數(shù)高等因素，增加了棒束通道中參數(shù)測量的難度，限制了對棒束通道中單相和兩相流動特性以及局部現(xiàn)象的認識。為了加深對棒束通道內(nèi)流動過程的機理研究，一般通過常溫常壓下的可視化實驗研究來獲取不同的流場參數(shù)。其中，可視化實驗一般采用透明模擬元件替代核釋熱燃料元件來保證流場的通透性，并在實驗中測量如速度、氣泡尺寸和分布、相界面濃度和相分布特性等參數(shù)或觀察局部流動現(xiàn)象來研究棒束通道的機理過程?，F(xiàn)今進行可視化實驗時，易出現(xiàn)圖像變形和相界面重影的情況，這會影響實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提升了一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其應用時能消除棒束通道圖像變形和棒束通道中相界面重影，進而能提高實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
[0005]本實用新型解決上述問題主要通過以下技術方案實現(xiàn):一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，包括氣管接頭、FEP透明管及端部封頭，所述FEP透明管兩端開口，F(xiàn)EP透明管側(cè)壁設有接通外界與其內(nèi)部的注氣孔，所述氣管接頭和端部封頭分別連接于FEP透明管兩端，氣管接頭構(gòu)成有接通外界與FEP透明管內(nèi)部的流道，端部封頭封閉FEP透明管連接端部封頭一端的開口。本實用新型應用于常溫、常壓的水介質(zhì)設備或裝置中，用于開展棒束(或管束)單相或兩相熱工水力實驗研究，本實用新型應用時在常溫常壓下工作，端部封頭引入棒束的定位支撐結(jié)構(gòu)中，氣管接頭用于連接外部氣源，注氣孔用于注入氣泡。
[0006]本實用新型應用時，安裝密封環(huán)以實現(xiàn)軸向密封，為了便于密封環(huán)的安裝，進一步的，所述FEP透明管外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有與FEP透明管同軸設置的密封槽。如此，在本實用新型應用時，密封環(huán)安裝在密封槽上。
[0007]本實用新型應用時，采用定位卡實現(xiàn)軸向定位，為了便于定位卡的安裝，進一步的，所述FEP透明管外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有與FEP透明管同軸設置的定位卡槽。如此，在本實用新型應用時，定位卡嵌入定位卡槽內(nèi)。
[0008]進一步的，所述定位卡槽、密封槽及注氣孔從FEP透明管連接氣管接頭的一端至FEP透明管連接端部封頭的一端依次設置。
[0009]為了使端部封頭安裝時能平滑過渡，進一步的，所述端部封頭相對連接FEP透明管端的另一端構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu)，且端部封頭構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu)的一截靠近FEP透明管一端大于遠離FEP透明管一端。
[0010]為了提升本實用新型的密封性能，進一步的，所述氣管接頭和端部封頭兩者連接FEP透明管的一端均嵌入FEP透明管內(nèi)，且氣管接頭和端部封頭兩者與FEP透明管之間設置有粘合劑密封層。
[0011 ] 綜上所述，本實用新型具有以下有益效果:(I)本實用新型整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，成本低，本實用新型用于開展棒束管道內(nèi)的單相或兩相可視化基礎科學實驗時，F(xiàn)EP透明管采用全氟乙烯丙烯共聚物加工制造，其折射率與水的折射率基本相同，可匹配透明元件與工質(zhì)水之間的折射率，能有效解決棒束通道內(nèi)圓形元件邊界處由于光線折射引起圖像變形所帶來的數(shù)據(jù)偏差；本實用新型可通過更換具有不同注氣孔開孔高度的FEP透明管實現(xiàn)改變流場中氣泡注入的高度，并通過旋轉(zhuǎn)周向角度調(diào)整注入氣泡的角度，獲得需要的發(fā)泡位置，本實用新型應用時采用壁面注入氣泡的過程相比傳統(tǒng)插入式注氣管的注氣方式，能避免注氣管對流場的干擾，最大程度降低發(fā)泡過程對流場的干擾，同時通過通道中單孔注入氣泡能保證棒束通道流場縱深方向無其他氣泡，相比傳統(tǒng)的多孔注入氣泡的方式可達到消除棒束通道中軸向高度相同氣泡重疊帶來的相界面重影問題。如此，本實用新型應用時可消除棒束通道圖像變形、消除棒束通道中的相界面重影，滿足棒束通道流場無變形、無相界面重影的基礎實驗研究要求，進而能提高實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
[0012](2)本實用新型用于進行棒束(或管束)的單相和兩相可視化實驗研究時，能夠獲得測量速度場或無重影的局部兩相流動過程所需的無變形流場，能保證所獲得數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，能夠為進一步開展棒束通道內(nèi)的單相和兩相流動以及局部現(xiàn)象的定量研究提供支持。
[0013](3)棒束通道中的流動換熱過程具有廣泛的實際應用背景，涉及核反應堆燃料組件、蒸汽發(fā)生器、換熱器及強化傳熱等領域。本實用新型可應用于實驗室構(gòu)建棒束通道的可視化實驗模擬體，用于開展單相和兩相的流動、換熱特性基礎研究，為進一步定量研究并掌握棒束通道的機理和現(xiàn)象奠定基礎。因此，本實用新型的應用和推廣具有廣闊的市場和良好的前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中附圖標記所對應的名稱為:1、氣管接頭，2、FEP透明管，3、定位卡槽，4、密封槽，5、注氣孔,6、端部封頭。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型做進一步地的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0017]實施例1:
[0018]如圖1所示，一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，包括氣管接頭1、FEP透明管2及端部封頭6，其中，F(xiàn)EP透明管2為采用全氟乙烯丙烯共聚物制成的透明管，F(xiàn)EP透明管2兩端開口，F(xiàn)EP透明管2側(cè)壁設有接通外界與其內(nèi)部的注氣孔5。本實施例的氣管接頭I和端部封頭6分別連接于FEP透明管2兩端，氣管接頭I構(gòu)成有接通外界與FEP透明管2內(nèi)部的流道，端部封頭6封閉FEP透明管2連接端部封頭6 —端的開口。本實施例在具體設置時，注氣孔5的開孔直徑可根據(jù)注氣要求進行選擇，開孔直徑越大，生成氣泡的尺寸越大。
[0019]本實施例應用時，需安裝定位卡和密封環(huán)以實現(xiàn)軸向定位和密封，為了便于密封環(huán)的安裝，本實施例的FEP透明管2外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有密封槽4，密封槽4環(huán)繞FEP透明管2設置且與FEP透明管2同軸設置。為了便于定位卡的安裝固定，本實施例中FEP透明管2外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有定位卡槽3，定位卡槽3環(huán)繞FEP透明管2設置且與FEP透明管2同軸設置。本實施例在具體設置時，定位卡槽3、密封槽4及注氣孔5從FEP透明管2連接氣管接頭I的一端至FEP透明管2連接端部封頭6的一端依次設置，定位卡槽3和密封槽4靠近氣管接頭I。
[0020]本實施例在安裝時，首先在密封槽4處安裝密封環(huán)，再將端部封頭6引入棒束的定位支撐結(jié)構(gòu)中，棒束組裝完成后將其安裝于設備上，對準密封環(huán)實現(xiàn)棒束密封，在定位卡槽3處安裝定位鍵對棒束進行軸向定位，并使氣管接頭I外接氣管。本實施例應用時需配備有不同軸向高度注氣孔5的FEP透明管2，通過調(diào)節(jié)氣體流量來調(diào)整注入氣泡的數(shù)量和尺寸，根據(jù)需要更換FEP透明管2實現(xiàn)注氣軸向高度的調(diào)整，并根據(jù)需要調(diào)整本實施例的周向角度實現(xiàn)注氣角度的調(diào)節(jié)。
[0021]實施例2:
[0022]為了便于本實施例的安裝，本實施例在實施例1的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例中端部封頭6相對連接FEP透明管2端的另一端構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu),其中，端部封頭6構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu)的一截靠近FEP透明管2 —端大于遠離FEP透明管2 —端。本實施例通過將端部封頭6引入棒束的定位支撐結(jié)構(gòu)中的一端設置成錐臺狀結(jié)構(gòu)，在端部封頭6引入時便于平滑過渡。
[0023]實施例3:
[0024]為了提升本實施例的密封性能，本實施例在實施例1或?qū)嵤├?的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例中氣管接頭I和端部封頭6兩者連接FEP透明管2的一端均嵌入FEP透明管2內(nèi)，氣管接頭I和端部封頭6兩者與FEP透明管2之間采用FEP粘合劑進行粘接密封，進而在氣管接頭I和端部封頭6兩者與FEP透明管2之間形成粘合劑密封層。
[0025]如上所述，可較好的實現(xiàn)本實用新型。
【主權項】
1.一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，包括氣管接頭(I)、FEP透明管(2)及端部封頭(6)，所述FEP透明管(2)兩端開口，F(xiàn)EP透明管(2)側(cè)壁設有接通外界與其內(nèi)部的注氣孔(5)，所述氣管接頭(I)和端部封頭(6)分別連接于FEP透明管(2)兩端，氣管接頭(I)構(gòu)成有接通外界與FEP透明管(2)內(nèi)部的流道，端部封頭(6)封閉FEP透明管(2 )連接端部封頭(6 ) —端的開口。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，所述FEP透明管(2)外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有與FEP透明管(2)同軸設置的密封槽(4)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，所述FEP透明管(2)外側(cè)壁內(nèi)凹構(gòu)成有與FEP透明管(2)同軸設置的定位卡槽(3)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，所述定位卡槽(3)、密封槽(4)及注氣孔(5)從FEP透明管(2)連接氣管接頭(I)的一端至FEP透明管(2)連接端部封頭(6)的一端依次設置。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，所述端部封頭(6)相對連接FEP透明管(2)端的另一端構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu)，且端部封頭(6)構(gòu)成圓錐臺狀結(jié)構(gòu)的一截靠近FEP透明管(2)—端大于遠離FEP透明管(2)—端。
6.根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，其特征在于，所述氣管接頭(I)和端部封頭(6)兩者連接FEP透明管(2)的一端均嵌入FEP透明管(2)內(nèi)，且氣管接頭(I)和端部封頭(6)兩者與FEP透明管(2)之間設置有粘合劑密封層。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于燃料組件熱工水力實驗的模擬元件，包括氣管接頭（1）、FEP透明管（2）及端部封頭（6），其中，F(xiàn)EP透明管（2）兩端開口，F(xiàn)EP透明管（2）側(cè)壁設有接通外界與其內(nèi)部的注氣孔（5），氣管接頭（1）和端部封頭（6）分別連接于FEP透明管（2）兩端，氣管接頭（1）構(gòu)成有接通外界與FEP透明管（2）內(nèi)部的流道，端部封頭（6）封閉FEP透明管（2）連接端部封頭（6）一端的開口。本實用新型整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，成本低，本實用新型應用時能消除棒束通道圖像變形和棒束通道中相界面重影，進而能提高實驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
【IPC分類】G21C17-00
【公開號】CN204332389
【申請?zhí)枴緾N201520026666
【發(fā)明人】張君毅, 閆曉, 徐建軍, 秦勝杰, 袁德文
【申請人】中國核動力研究設計院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月15日