[发明专利]一种用于研究环形燃料热失衡的实验装置

说明书

本发明涉及环形燃料技术领域，提供一种用于研究环形燃料热失衡的实验装置，包括：呈中空的筒体，筒体上连通有入口通道、内出口通道以及外出口通道；环形燃料试验件，环形燃料试验件设于筒体内，环形燃料试验件的外壁与筒体内壁之间形成外通道，外通道与外出口通道连通，环形燃料试验件设有内通道，内通道与内出口通道连通；具有通孔的堵流端塞，堵流端塞设于内通道的入口端并与环形燃料试验件可拆卸连接；环形燃料试验件还设有内气隙和外气隙，调节内气隙和外气隙的热阻比，以形成不对称的内气隙、外气隙。本发明可以单独研究不同堵流工况下、单独研究不同气隙热阻下的环形燃料自适应特征，也可以研究两者叠加的环形燃料自适应特征。

技术领域

本发明涉及环形燃料技术领域，更具体地说，是涉及一种用于研究环形燃料热失衡的实验装置。

背景技术

双面冷却环形燃料元件在维持或增强安全性能的前提下，可以显著提升堆芯功率密度，是极具前景的高性能反应堆候选燃料之一。同时，该燃料可适配现役反应堆的压力容器及堆芯布置，在现役核电厂提升改造中也拥有广阔的应用前景。环形燃料也是我国先进核燃料发展的重要方向之一，环形燃料内-外双面冷却的结构特征，也决定了环形燃料存在内-外冷却通道热量分配与流量分配不相匹配(热失衡)的安全风险，严重的热失衡主要由内通道堵流和内-外气隙不对称引发，热失衡可能造成燃料烧毁等重大事故，开展环形燃料热失衡实验具有重要的工程意义。

现有技术中针对环形燃料元件热失衡问题开展了水力学实验，所设计的试验段能够模拟内通道堵流时的内外通道流量、热量分配，但是现有技术中的水力学实验不能模拟不同堵流工况下的流量、热量分配，且由于环形燃料元件的气隙宽度过小、定位和装配难度大，在试验段设计和制造的时候直接忽略了气隙的存在，因此，目前的试验段设计无法模拟不同堵流工况下的流量、热量分配，无法满足气隙不对称情况下热失衡模拟的需求，也无法开展气隙不对称和内通道堵流叠加作用下的热失衡试验，故不能完全反映出真实堆内条件下的环形燃料热失衡的诱导和发展机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于研究环形燃料热失衡的实验装置，以解决现有技术不能完全反映出真实堆内条件下的环形燃料热失衡的诱导和发展机理的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种用于研究环形燃料热失衡的实验装置，包括：

呈中空的筒体，所述筒体上连通有入口通道、内出口通道以及外出口通道；

环形燃料试验件，所述环形燃料试验件设于所述筒体内，所述环形燃料试验件的外壁与所述筒体内壁之间形成外通道，所述外通道与所述外出口通道连通，所述环形燃料试验件设有内通道，所述内通道与所述内出口通道连通；

具有通孔的堵流端塞，所述堵流端塞设于所述内通道的入口端并与所述环形燃料试验件可拆卸连接；

所述环形燃料试验件还设有内气隙和外气隙，调节所述内气隙和所述外气隙的热阻比，以形成不对称的所述内气隙、所述外气隙。

根据上述所述的用于研究环形燃料热失衡的实验装置，所述环形燃料试验件包括：

环形材料试验件本体，所述环形材料试验件本体设有所述内气隙和所述外气隙；

第一端塞，所述第一端塞设于所述筒体的内部，所述第一端塞的一端与所述环形燃料试验件本体的一端卡接并连通，所述第一端塞的另一端与所述堵流端塞可拆卸连接；

第二端塞，所述第二端塞设于所述筒体的内部，所述第二端塞的一端与所述环形燃料试验件本体的另一端卡接并连通，所述第二端塞的另一端与所述筒体连接。

根据上述所述的用于研究环形燃料热失衡的实验装置，所述环形材料试验件本体包括：

内不锈钢管；

第一YSZ涂层，所述内不锈钢管的外部设有所述第一YSZ涂层；