[发明专利]棒束流道子通道空泡分布测量装置及方法

说明书

本发明公开了棒束流道子通道空泡分布测量装置及方法，装置包括：流道框；棒束组件，棒束组件设于流道框内，棒束组件包括多个棒束元件，多个棒束元件之间围成一定间隙的流道为子通道；其中，多个棒束元件中的其中一个棒束元件为移动棒，其余为固定棒；第一驱动模块，第一驱动模块用于驱动移动棒绕其自身中心轴线旋转和/或沿其自身轴线方向上下运动；空泡份额分布检测模块，空泡份额分布检测模块安装于移动棒上，空泡份额分布检测模块用于测量子通道内气液两相流中空泡份额分布；第二驱动模块，第二驱动模块用于驱动空泡份额分布检测模块沿移动棒的径向方向运动。本发明实现了对子通道内空泡份额分布的精确测量，对于反应堆安全分析具有重要意义。

技术领域

本发明涉及核反应堆热工技术领域，具体地，涉及棒束流道子通道空泡分布测量装置及方法。

背景技术

在核动力系统中，燃料棒通常以棒束的形式固定在反应堆堆芯。反应堆堆芯内有可能出现气-液两相流，空泡份额是气液两相流最基本的流动参数，其直接影响了流动传热和沸腾临界危机，因此棒束子通道内空泡份额分布的精细测量对反应堆安全分析非常重要。

探针式空泡份额传感器是目前气液两相流空泡份额测量应用最广的仪器之一，其制作简单、成本低廉、工作稳定，测量精度高，目前核能系统分析程序中的大多数两相流的模型都是基于探针式传感器的测量数据开发。

棒束结构复杂，由于棒束的遮挡效应，探针式空泡份额传感器难以采集子通道内空泡份额分布的精细数据。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供了一种棒束流道子通道空泡分布测量装置及方法。

本发明第一方面提供了一种棒束流道子通道空泡分布测量装置，包括：

流道框；

棒束组件，所述棒束组件设于所述流道框内，所述棒束组件包括多个棒束元件，多个所述棒束元件之间围成一定间隙的流道为子通道；其中，多个棒束元件中的其中一个棒束元件为移动棒，其余为固定棒；

第一驱动模块，所述第一驱动模块用于驱动所述移动棒绕其自身中心轴线旋转和/或沿其自身轴线方向上下运动；

空泡份额分布检测模块，所述空泡份额分布检测模块安装于所述移动棒上，所述空泡份额分布检测模块用于测量所述子通道内气液两相流中空泡份额分布；

第二驱动模块，所述第二驱动模块用于驱动所述空泡份额分布检测模块沿所述移动棒的径向方向运动。

在本发明的一实施方式中，所述移动棒由其一端至另一端分别为第一金属段、绝缘段、第二金属段；

所述空泡份额分布检测模块一端位于子通道内、相对的另一端位于所述绝缘段内，所述空泡份额分布检测模块位于所述绝缘段内的一端与所述第二驱动模块连接，所述空泡份额分布检测模块位于所述绝缘段内的一端还设有信号线，所述信号线与设于所述棒束流道子通道空泡分布测量装置外的信号处理系统连接。

在本发明的一实施方式中，所述空泡份额分布检测模块位于所述绝缘段内的一端外壁上设有齿条；

所述第二驱动模块包括转动安装于所述移动棒内的调节齿轮、以及用于驱动所述调节齿轮绕其自身中心轴线旋转的驱动件，所述调节齿轮与所述齿条啮合。

在本发明的一实施方式中，所述驱动件设于所述移动棒外，所述驱动件通过传动机构与所述调节齿轮连接。

在本发明的一实施方式中，所述空泡份额分布检测模块包括水平部和垂直部，所述垂直部一端与所述子通道内气液两相流接触，所述垂直部另一端与所述水平部一端连接，所述水平部另一端穿过所述绝缘段外壁位于所述绝缘段内，所述水平部的长度为L1，所述移动棒与其相邻的所述固定棒之间的间距为L2，L1小于等于倍的L2。