[发明专利]一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置和方法

权利要求书

1.一种用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置主要包括：电加热棒束模拟局部乏燃料组件、密封结构、定位格架、喷淋系统、由高位水箱、储水箱、水坑组成的储水装置、显示器和机箱构成数据采集系统及接线箱和电控柜构成控温系统；该试验装置的组成结构为：由净水器(1)、净水器泵(2)、第一调节阀(3)、高位水箱(4)、第二调节阀(5)、过滤器(6)、喷淋泵(7)、第三调节阀(8)、流量计(9)及喷嘴(10)依次连接组成喷淋系统，在喷嘴(10)正下方，透明维护(11)和定位格架和密封结构(13)密封固定，电加热棒束(12)固定在定位格架和密封结构(13)上，电加热棒束(12)分别与接线箱(14)和热电偶线(16)连接，接线箱(14)与电控柜(15)连接构成控温系统；热电偶线(16)通过机箱(22)与显示器(21)连接成数据采集系统；透明维护(11)上部连接高位水箱(4)；透明维护(11)下部同时连接第一疏水阀(17)和第二疏水阀(18)，然后第一疏水阀(17)与储水箱(19)连接；第二疏水阀(18)与水坑(20)相通。

2.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述电加热棒束由定位格架和密封结构(13)固定，并设置为5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件，保持其稳定性；在电加热棒束(12)内部填充均匀分布的加热丝和热电偶，加热丝选用合适电加热功率，以模拟乏燃料棒的衰变热功率；所述热电偶测量电加热棒束温度，各电加热棒发热段的轴向各点功率相同。

3.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述电加热棒束下部设置的定位格架和密封结构(13)，定位格架用以增强棒束结构的稳定性；密封结构防止喷淋水漏流并保证安全性；电加热棒束周围设有的透明维护(11)，以防止喷淋水飞溅，同时达到可视化试验；并在透明维护(11)上部、底部侧壁设有疏水口，使喷淋水通过疏水口汇入到水坑或储水箱。

4.根据权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置；其特征在于，所述数据采集系统采集来自加热棒束内热电偶的温度信号以及流量计的流量信号，然后传输控温系统进行控制。

5.一种权利要求1所述用于核电站乏燃料水池喷嘴敏感性的试验装置的乏燃料水池喷嘴敏感性的试验方法，其特征在于，试验前，选取不锈钢喷嘴，喷嘴位于燃料棒束正上方且喷淋的雾滴中径为950-1050μm；具体实验包括如下步骤：

(1)试验前需检查各用电设备的可靠接地、各连接处的密封、测量设备的连接无误；

(2)依次开启净水器(1)的供水阀门、净水泵(2)及第一调节阀(3)，向高位水箱(4)内注去离子水，监控水位计，达到满水位的80％后关闭供水阀门；

(3)启动由热电偶线(16)通过机箱(22)与显示器(21)连接成数据采集系统，观察测量设备显示数值是否正常，消除外部环境因素的影响；

(4)检查高位水箱(4)下面的由第二调节阀(5)、过滤器(6)、喷淋泵(7)、第三调节阀(8)、流量计(9)及喷嘴(10)组成的喷淋管路是否正常；第二调节阀(5)、第三调节阀(8)是否能全开；

(5)开启电加热器，调节加热器输出功率，使每根燃料棒(12)的功率达到试验工况设定数值；

(6)启动喷淋泵(7)，全开第二调节阀(5)、调节第三调节阀(8)的出口到一定开度，当加热棒温度接近设定温度限值时，微调流量计(9)显示的喷淋流量，观察由接线箱(14)与电控柜(15)连接构成控温系统采集的加热棒内壁温度的变化情况，直至加热棒最高温度稳定在温度限值；稳定5-10分钟后，得到了此加热功率下的最小喷淋流量(m³/h)；

(7)关闭电加热器，待电加热棒束(12)冷却至室温后关闭喷淋泵(7)；

(8)在电子台秤上记录储水箱(19)重量，将打开透明维护(11)底部通向储水箱(19)第一疏水阀(17)；

(9)打开喷淋泵(7)，将喷淋流量调节至步骤(6)所得最小喷淋流量，试验进行10分钟时间；

(10)关闭喷淋泵(7)，待试验段内的喷淋水全部流入储水箱(19)后，在电子台秤上称量其重量，减去步骤(8)中的容器重量，得出该段时间内试验段内喷淋水的重量；

(11)根据步骤(10)中得出喷淋水重量，除以喷淋水密度、喷淋时间以及试验段上部入口横截面积，即可得出最小喷淋流量密度((m³/h)/m²)；

(12)改变喷嘴(10)的种类、布置位置和雾滴中径；

(13)打开喷淋泵(7)，调节第三调节阀(8)的出口到一定开度，试验进行10分钟；

(14)关闭喷淋泵(7)，待试验段内的喷淋水全部流入储水箱(19)后，在电子台秤上称量其重量，减去步骤(8)中的容器重量，得出该段时间内试验段内喷淋水的重量；

(15)根据步骤(14)中得出喷淋水重量，计算出此流量下进入试验段的喷淋流量密度((m³/h)/m²)，所得数值与步骤(11)中最小喷淋流量密度进行比较，若两者误差小于±5％，则进行下一试验步骤；若误差大于±5％，则重复步骤(13)—(15)，调节喷淋流量，再次进行试验；

(16)使用步骤(15)所得喷淋流量密度，重复进行步骤(1)到(7)，记录该种试验条件下电加热棒束(12)的温度变化情况。