[发明专利]用于检测核反应堆中间隙流动不稳定现象的装置

权利要求书

1.一种用于检测核反应堆中间隙流动不稳定现象的装置，其特征在于，包括：提供能量输入的位于下方的热源、位于上方的冷却源、连接于冷却源和热源之间用于模拟间隙流动不稳定现象的上升段、与热源的另一端相连的流量源以及数据采集装置，其中：热源与流量源之间设置有第一开关阀用于切断强迫循环流量；

上升段包括：用于观察间隙流动不稳定现象的可视化段和直管段，其中：直管段的高度或管道直径可调以提供上升高度和管道内径的组合参数对间隙流动不稳定现象的影响数据；

数据采集装置采集记录上升段中间隙流动不稳定现象的影像、上升段中的温度、压力、压力差、两相流动的流量，记录冷却源的冷却水高度、温度，并记录热源的温度和端部压力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的冷却源包括：储水装置、若干第二热电偶和液位计，其中：第二热电偶共6个，于储水装置的高度方向等分为3组，于储水装置的圆周方向等分为2列，高度上的第一组设置在高于1/10的位置，第二组设置在高于底部3/10的位置，第三组设置在高于底部1/2的位置；圆周方向上第一列与液位计相距90度圆周角，第二列与第一列相距90度圆周角；储水装置侧边设置联通式液位计，液位计上端和下端均与储水装置连接，液位计高度与储水装置高度相同。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的储水装置的储水量为该储水装置的1/5-3/5。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的储水装置的底部中心与上升段相连，侧壁与开关阀外部的排水管路相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的热源包括：加热管、若干第三热电偶和第二压力传感器，其中：加热管的两端分别设置一个第三热电偶和第二压力传感器，中部设置一个第三热电偶。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的流量源处设置有流量调节阀，该流量调节阀的两端分别与流量源和第二开关阀相连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征是，所述的第一热电偶、第一压力传感器、差压传感器、第二热电偶、第三热电偶和第二压力传感器均是由支管进行固定连接且分别与数据采集系统相连以提供数据信息。

8.一种根据上述任一项权利要求所述装置的应用，其特征在于，用于检测间隙流动不稳定现象，其判别指标为：倒GEY波峰因数GEY_Recip CF＞0.01时，间隙流动不稳定现象发生；GEY_Re cip CF＝8.65782×10^-2·H^*0.19541D^*-0.21744P^*0.33054，其中：对于一个可能发生间隙流动不稳定现象的竖直圆管，H为特征高度，D为管道直径，P为加热功率，均采用国际单位制。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，所述的间隙流动不稳定现象的周期计算模型为：

∫0S[1Admvuvdt+ρvRgTsat-paρlg(H+z)]dS=∫S∞(λHD+ΣKloc)12ρlul2dzEsys,in(t)+mv0hfg+∫0S[1Admvuvdt+ρvRgTsat-pa-ρlg(H+z)]AdSdδmvdt=1hfgd(Q2b+Q3)dtdSdt=dVvAdtul=dSdtuv=dSdt+1ρlAdδmvdtmv=ρvVv;]]>

其中：A为管道面积，m_v为蒸汽质量，u_v为y方向速度，ρ_v为气相密度，R_g为气体常数，T_sat为饱和温度，p_a为空气压力，ρ_l为液相密度，g为重力加速度，H为上升段高度，即特征高度，z为z方向坐标，λ为达西摩擦因子，D为上升段直径，即管道直径，ΣK_loc为局部阻力损失系数之和，u_l为液相速度，E_sys,in(t)为t时间内用于产生蒸汽的能量，m_v0为初始蒸汽质量，h_fg为潜热，Q_2b为除储水桶外其他非加热段向环境散出的热流量,Q₃为储水桶散失的热流量，V_v为蒸汽体积，S为除加热段外的管道总长度，δm_v为气相质量扰动量，均采用国际单位制。