[发明专利]一种通用型钠冷快堆组件单体水力实验台架及其实验方法

说明书

本发明属于钠冷快堆组件的流动特性实验技术领域，尤其涉及一种通用型钠冷快堆组件单体水力实验台架及其实验方法。所述实验台架包括依次连接的：净水系统、稳压系统、主循环回路、实验段；其中，主循环回路中的加热段与实验段并联；实验段内部放置被测量的实验模拟件。所述实验方法包括：将去离子水打入主循环回路和实验段，并排出聚集在管路中的气体；启动主循环系统的给水泵，在实验回路中建立稳定的循环流动；将实验工质加热至预定的温度后关闭加热器；调节主给水泵频率与出口阀门开度以实现不同实验工况的切换，完成实验数据的采集与记录。本发明可通过水力实验研究钠冷快堆各类组件及其对应棒束段的流动特性，具有较强的通用性与扩展性。

技术领域

本发明属于钠冷快堆组件的流动特性实验技术领域，尤其涉及一种通用型钠冷快堆组件单体水力实验台架及其实验方法。

背景技术

钠冷快堆作为新一代核电堆型，堆芯中的相关功能组件分布位置不同、结构各异，对应的流动特性等亦存在较大差异，通过合理的结构设计使得组件满足预期的性能要求。由于组件内部结构极其复杂，导致冷却剂流动状态极其复杂、曲折，无法利用计算流体动力学等理论方法准确获得组件的流动特性，而组件流动特性直接关系到快堆安全性与经济性。因此在进行工程应用之前，必须通过实验验证其结构设计的正确性，并通过实验不断修改与完善，最终确定各个结构部件的结构尺寸。此外，由于钠冷快堆中用到的实际冷却剂钠化学性质活泼，在空气中易燃，遇水发生钠水反应，因此堆外实验采用钠工质具有较大的危险性，不易操作、维护。

目前，国内外关于钠冷快堆组件流动特性的研究存在问题主要表现在以下三个方面：

(1)研究方法多为数值模拟方法，而相关实验研究十分缺乏；

(2)所开展的实验研究多以带绕丝棒束段流动特性为研究重点，而全组件流动特性的实验研究较少；

(3)很多实验研究所利用的实验台架仅能针对特定类型的组件，扩展性较差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种通用型钠冷快堆组件单体水力实验台架及其实验方法。

所述实验台架包括依次连接的：净水系统、稳压系统、主循环回路、实验段；其中，主循环回路中的加热段与实验段并联；实验段内部放置被测量的实验模拟件。

所述实验模拟件为三段式结构，自下而上依次为下封头、中部套筒、上封头，中部套筒在竖直方向上设置有观察窗，在中上部安装有三根排出管共同组成实验工质出口，下封头靠上部位有实验模拟件导向管，便于模拟件准确插入模拟件管座。

所述净水系统采用去离子水设备制备去离子水。

所述稳压系统包括高位给水箱与一台循环泵。

所述主循环回路包括：送水回水管道、过滤器、主给水泵以及对应的阀门。

所述实验段上下两端监测流量、压力、温度。

所述实验方法包括：

将去离子水打入主循环回路和实验段，并排出聚集在管路中的气体；

启动主循环系统的给水泵，在实验回路中建立稳定的循环流动；

将实验工质加热至预定的温度后关闭加热器；

调节主给水泵频率与出口阀门开度以实现不同实验工况的切换，完成实验数据的采集与记录。

实验前，启动净水系统向稳压系统高位给水箱中注入去离子水，同时监测水位，达到预定水位后关闭净水系统。

所述实验方法在实验进程中稳压系统通过阀门与主循环回路隔离，防止高温高压的水倒灌入稳压罐。