[发明专利]可精确测量堆芯流量的外置式下降腔布置装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆的流量测量技术领域，具体涉及可精确测量堆芯流量的外置式下降腔布置装置及测量方法。

背景技术

反应堆模拟体是开展堆外模拟实验的核心设备，反应堆模拟体内热工水力特性对于反应堆安全运行有重要意义。通常在计算反应堆模拟体内热工水力特性时，认为流体全部流过堆芯，而实际上，为了保证反应堆固有安全，在反应堆的设计中往往存在旁流，旁流流体不经堆芯加热而直接流出反应堆。由于旁流的存在，目前反应堆模拟体内热工水力特性实验及相应的计算往往不够准确。

鉴于上述因素，有必要设计一种可精确测量堆芯流量的外置式下降腔布置方式，能够在考虑堆芯旁流的条件下精确测量流经堆芯的流量，更加全面和准确地获取堆芯热工水力特性，进一步提高反应堆运行特性系统实验的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供可精确测量堆芯流量的外置式下降腔布置装置，解决现有反应堆模拟体的堆芯流量无法精确测量的问题。

此外，本发明还涉及上述装置的测量方法。

本发明通过下述技术方案实现：

可精确测量堆芯流量的外置式下降腔布置装置，包括堆芯模拟段，所述堆芯模拟段的下端通过下法兰与下降段管路连通，所述下降段管路上设置有第一流量计，所述堆芯模拟段上端通过上法兰与上封头连通，所述下降段管路上设置有进口管道，所述上封头上设置有出口管道，还包括旁流管路，所述旁流管路一端与下降段管路连通，另一端与上封头连通，所述旁流管路上设置有第二流量计。

如图1所示，反应堆入口流量为W，流过堆芯的流量为W₁，流过旁路的流量为W₂，W＝W₁+W₂。现有技术中下降腔为内置式，其以环腔的形式内置在堆芯模拟段和下法兰内，其旁流管路也内置于上封头和堆芯模拟段内。其内置式的设计无法对流经堆芯和旁流管路的流量进行测量。因此通常在实验和后续处理分析中假定W＝W₁，且内置的旁流管路是否满足设计流量的要求也无法验证。

本发明所述堆芯模拟段具体是指模拟实际反应堆堆芯的结构，所述下法兰具体是指设置在堆芯模拟段下端的法兰，所述下降段管路具体是指用于将流体由进口管道导入堆芯模拟段的管路，所述上法兰与上封头分别是指设置在堆芯模拟段的上端的法兰和封头，所述旁流管路具体是指将流体由进口管道导入上封头的管道。

本发明通过设置外置式的与堆芯模拟段配合的下降段管路和旁流管路，完全模拟实际反应堆的流体流程，并在下降段管路和旁流管路上分别设置第一流量计、第二流量计，分别对流经下降段管路和旁流管路的流量W₁和W₂进行测量，如此，本发明解决了现有反应堆模拟体的堆芯流量无法精确测量的问题。

此外，本发明的显著优点还在于：当回路内出现泄漏或堵塞，无流体流入反应堆模拟体时，反应堆模拟体内原有流体可通过旁流管路实现自然循环，提高反应堆模拟体安全性。当形成自然循环时，其流程为：去离子水通过下降段管路、进口管道流入堆芯模拟体，经堆芯模拟体加热后流入上封头，再通过旁流管路流入下降段管路，形成完整的循环。

进一步的，为了保证反应堆模拟体流体动力学特性与原型一致，下降段管路流通面积应保证和原型下降腔流通面积一致。

进一步地，为了避免对堆芯入口流场的干扰，第一流量计选用非侵入式流量计，优选的类型为超声波流量计。

进一步地，由于旁流管路中流量通常较小，仅为反应堆总流量的5％及以下，同时，为了不影响后续孔板尺寸的精确调节，第二流量计也需用非侵入式流量计，优选的类型为超声波流量计。

进一步地，旁流管路上设置有孔板，所述孔板的孔径可调。

所述孔板的孔径能够根据需要进行调节，以实现对旁流管路阻力的调节，进而调节流经旁流管路的流量，因此，设置有孔板的旁流管道能够对不同工况进行模拟，提高模拟体的应用范围

进一步地，进口管道焊接在下降段管路的上部侧面，所述出口管道焊接在上封头的侧面。

进口管道、出口管道按照上述设置是为了真实模拟流体进出反应堆的过程。

进一步地，下法兰的下端设置有供电铜排。

所述供电铜排为现有技术，用于为堆芯模拟段提供电源。

进一步地，下降段管路的底端通过弯管与开孔的下法兰焊接。

上述设置能够保证流体从堆芯模拟体底部流入。

进一步地，旁流管路的末端采用弯管与开孔的上封头的顶端焊接。

进一步地，旁流管路与下降段管路的连接方式为焊接。