[发明专利]一种燃料组件的堆外实验结构

说明书

本发明公开了一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放模拟燃料组件的实验容器，燃料组件的两端分别安装有上管座、下管座，上管座上安装有压紧弹簧，在实验容器的上部安装有堆芯上板，压紧弹簧位于堆芯上板与上管座之间，所述的下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接。本发明通过在下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接，在实验过程中，当燃料组件下方的流量增加的时候，拉紧结构使得下管座与实验容器的底部法兰紧密连接，拉紧结构的作用克服了下底座的垂直方向移动，解决了现有技术中燃料组件在实验过程中上浮的问题，大大提高了实验数据的准确性。

技术领域

本发明涉及反应堆燃料组件的堆外实验测量领域，具体涉及一种燃料组件的堆外实验结构。

背景技术

燃料组件是核反应堆的核心部件，其性能直接影响反应堆的可靠性、安全性和经济性。由于燃料组件结构复杂，理论计算难以获得准确的性能参数，因此燃料组件在其研发过程中，需进行一系列的堆外实验，以验证其性能参数，从而为燃料组件设计和堆芯热工水力分析提供设计输入与实验验证。例如燃料组件水力特性实验、流致振动实验、燃料组件内部流场实验等等。

目前，为了能够更准确地测量出实际的参数，燃料组件的水力特性试验、流致振动实验、燃料组件内部流场实验均是按照实际的产品进行1:1设计制造并进行实验的，但是在进行实验测试的时候，还是存在一定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料组件的堆外实验结构，解决现有技术中按照1:1的比例制造的模型在实验测试的时候存在的实验结果不准确的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料组件的堆外实验结构，包括用于存放燃料组件的实验容器，在燃料组件的上方安装有上管座，燃料组件的下部为下管座，在实验容器的上部安装有堆芯上板，上管座上安装有压紧弹簧，压紧弹簧位于堆芯上板与上管座之间，所述的下管座通过拉紧结构与实验容器的底部法兰固定连接。本发明的发明人在实际的燃料组件堆外实验的过程中发现实验数据经常存在不准确的问题，鉴于此现象的出现，发明人对数据不准确的现象进行了研究，通过研究发现：导致测量数据不准确的原因实际上是由于大于原型组件额定流量的水流所产生的浮力超过了压紧弹簧的压紧力，使得模拟燃料组件上浮，改变了模拟燃料组件的外部流场所致。原型燃料组件处于高温高压的工作环境，为降低实验难度，需根据相似准则进行实验。在实验过程中，采用的常规办法是增大流过模拟燃料组件的流量，使模型流动进入自模化区，再根据相似理论推导出原型燃料组件的水力参数。模拟燃料组件在实验容器内主要依靠上、下管座上的销钉进行横向定位，依靠堆芯上板压住上管座的压紧弹簧进行纵向限位，因此，下管座与容器底部并未固定。实验过程中，水流由下向上流动，模拟燃料组件在容器内受到水流向上的冲击力。当流量增大至一定程度，冲击力大于压紧弹簧的压紧力后，压紧弹簧被继续压缩，模拟燃料组件就会上浮，模拟燃料组件的外部流场发生改变，导致模拟燃料组件与实验筒体之间的旁流增加，从而引起实验结果的不准确。在详细理解上述问题的原理后，发明人对现有的模拟实验结构进行了改进。改进之处是通过在下管座增加拉紧结构，使下管座与实验容器的底部法兰固定连接，如此，在实验过程中，当燃料组件下方的流量增加的时候，拉紧结构使得下管座与实验容器的底部法兰紧密连接，拉紧结构的作用克服了下管座在垂直方向的移动，解决了现有技术中燃料组件在实验过程中上浮的问题，大大提高了实验数据的准确性。

具体地讲，所述的拉紧结构包括设置在下管座的凸体结构，在凸体结构上设置有销钉孔，销钉孔上安装有销钉套管，与销钉套管活动连接的销钉穿过实验容器的底部法兰并通过锁紧螺母固定。通过在下管座上设置横向的凸体结构，增加了其横截面的面积，然后在凸体结构上设置有销钉孔，作为连接的接口，通过设置凸体结构，大大增加了连接的牢固程度，也便于加工，通过锁紧螺母的固定，可以使得下管座与容器底部法兰紧密连接。

在所述的锁紧螺母与实验容器的底部法兰之间还安装有密封环。进一步讲，通过设置密封环，可以保持开孔处的密闭性，为利用O型环密封提供密封面。