[发明专利]超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置及方法

说明书

本发明涉及一种超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置及方法，解决传统壁面温度测量方法响应时间慢、测量误差大、测点布置难度高等问题。该测温装置包括密封单元和测温单元；密封单元包括引管、基座、底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫和挤压螺帽；引管一端与冷却剂通道外管外壁固定连接，且与冷却剂通道外管相连通，另一端与基座固定连接；底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫由内至外依次设置在基座内，并通过挤压螺帽压紧在基座内；密封垫为非金属弹性密封材料；测温单元包括至少一个热电偶，热电偶的一端固定在冷却剂通道内管外壁上，另一端依次穿过冷却剂通道外管、引管、基座、底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫和挤压螺帽后引出。

技术领域

本发明涉及温度测量装置及测量方法，具体涉及一种超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置及方法。

背景技术

超临界水冷反应堆被第四代国际论坛选为长期开发的六种堆型之一，相比现有压水堆，超临界水冷反应堆的技术性能相对较为优越。目前，超临界水冷反应堆的系统压力大于22.1MPa，堆芯出口温度达到500℃以上，超临界水在流动传热过程中，在一定壁面热流密度与质量流速条件下，会表现出各种传热特征，具体包括传热强化、正常传热与传热恶化等。环形通道是超临界水冷反应堆冷却剂通道常见的一种形式，壁面温度的精准测量，对研究超临界水冷反应堆中冷却剂传热特性，以及控制壁面温度防止传热恶化至关重要。

对于高温高压条件下狭长环形通道的内壁面温度，传统采用外壁开孔安装铠装热电偶与内壁面碰接的方式测量，或是沿流动方向在内壁面开槽埋焊铠装热电偶的方式测量。在碰接测量方式中，随着压力、流量与温度的变化，环形通道不可避免地会产生形变，铠装热电偶与壁面间产生间隙，导致测量值产生较大误差；而开槽埋焊的方式对所测构件损伤大，所能布置的测点较少，且测点布置加工难度较大。此外，铠装热电偶由于带有金属保护套管，热响应时间慢，不利于瞬态传热特性的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置及方法，以解决传统壁面温度测量方法响应时间慢、测量误差大、测点布置难度高等问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置，包括密封单元和测温单元；所述密封单元包括引管、基座、底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫和挤压螺帽；所述基座、底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫和挤压螺帽上均设有引孔；所述引管一端与冷却剂通道外管外壁固定连接，且与冷却剂通道外管相连通，另一端与基座固定连接；所述底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫由内至外依次设置在基座内，并通过挤压螺帽压紧在基座内；所述密封垫为非金属弹性密封材料；所述测温单元包括至少一个热电偶，所述热电偶的一端固定在冷却剂通道内管外壁上，另一端依次穿过冷却剂通道外管、引管、基座、底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫和挤压螺帽后引出。

进一步地，所述密封单元还包括定位销，所述定位销设置在基座和顶部挤压垫上，用于防止顶部挤压垫和基座之间产生相对转动，从而避免绞断热电偶。

进一步地，所述定位销的数量为两个，沿轴向插入基座和顶部挤压垫的接触面上，用于固定顶部挤压垫与基座；或者，所述定位销数量为一个，沿径向插入基座和顶部挤压垫，用于固定顶部挤压垫与基座。

进一步地，所述密封垫的材质为聚四氟乙烯。

进一步地，所述热电偶的单根热电偶丝直径为0.1～0.5mm；所述密封垫的引孔直径比热电偶丝直径大0.1～0.2mm。

进一步地，所述底部挤压垫、密封垫、顶部挤压垫上的引孔数量为偶数，且引孔数量至少为两个。

进一步地，所述热电偶为K型热电偶，其表面附有陶瓷绝缘纤维；所述基座、底部挤压垫、顶部挤压垫、定位销及挤压螺帽的材质均为不锈钢。

同时，本发明还提供一种基于上述超临界水冷反应堆冷却剂通道内管外壁测温装置的测温方法，包括以下步骤；