[发明专利]一种子通道流量取样装置及方法

说明书

一种子通道流量取样装置，该装置包括引压管、取样流道上封盖、取样段出口接管、圆形截面取样流道、柔性波纹管、上腔室、上腔室出口接管、取样流道下封盖，取样探头、可视化管段以及调节装置。其中，取样探头下端侧面开孔焊接引压管，用于测量内部子通道及相邻子通道的静压；圆形截面取样流道穿过上腔室顶部通过柔性波纹管与上腔室相连；上腔室下端连接可视化管段，用于观察校准取样探头位置；调节装置可实现取样探头位置调节；取样装置通过可视化段与棒束试验段相连，通过取样段出口接管和上腔室出口接管与试验管道系统相连。上述装置整体结构简单易加工，为棒束子通道流动特性研究提供了流量取样方案；本发明还提供该取样装置的使用方法。

技术领域

本发明属于取样技术领域，具体涉及一种子通道流量取样装置及方法。

技术背景

典型的压水堆、液态金属反应堆、超临界水堆等等反应堆堆芯由上百个燃料组件组成，每个燃料组件又由上百个燃料元件组成，在堆芯的初步热工设计中，普遍采用单通道模型模拟单个组件，在单通道模型中把所要计算的通道看作是孤立的封闭的，在整个堆芯高度上不考虑与其他通道之间质量、动量和能量的交换。为了使计算更符合实际情况，开发了更为先进的子通道模型。在子通道模型分析工作之前需要划分子通道，子通道的划分是人为规定的，通常把一个燃料组件内部由相邻几根燃料棒围成的冷却剂通道作为一个子通道，组件周边则是相邻燃料棒和组件边界线组成的冷却剂通道作为一个子通道。采用子通道模型是为了使堆芯热工计算更加精确，以便发掘反应堆的经济潜力。在子通道分析中需要使用精确的阻力系数模型和流量分配模型开展计算，因此需要开展大量的流动特性试验研究。在组件流动特性试验中，子通道的流量测量是必不可少的一个环节。本发明正是基于此开发了一种子通道流量取样装置及方法。现有的子通道流量取样技术仍然存在一些缺点和不足，如毕托管、热线测速仪等侵入式流速测量手段来测量流速，对组件出口流场产生影响，很难保证测量结果的准确度；如非接触式测量方法PIV，仅能测量棒束间距较大不影响激光传播且没有绕丝的棒束组件通道，所测的试验段模型均需经过一定程度的简化以配合测量设备使用，同时对试验管道棒束材料以及试验工质的折射率有很高的要求，实现难度大。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种子通道流量取样装置及方法，该装置可以合理测量棒束组件出口各子通道的流量，进而为单个组件内流动特性试验研究提供支撑。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种子通道流量取样装置，所述流量取样装置是基于等动力学取样原理，包括位于整个流量取样装置下部位置用于引出子通道流量的取样探头9，位于取样探头9内部与取样探头内管壁焊接的引压管1；所述引压管1由取样探头9内部引出穿过圆形截面取样流道4的取样探头下封盖8，经圆形截面取样流道4贯穿取样流道上封盖2与测压装置相连；所述的圆形截面取样流道4上端侧面连接取样段出口接管3，下端连接取样探头9；圆形截面取样流道4及取样探头9穿过上腔室6顶部，与上腔室6通过柔性波纹管5相连，实现流量取样装置的密封及可移动性；上腔室6下部通过法兰连接可视化管段10，可视化管段10用于观察校准取样探头9的位置；上腔室6侧面连接上腔室出口接管7，且通过顶部法兰与调节装置11的基座相连，实现整个取样装置的固定；所述圆形截面取样流道4与调节装置11的调节杆相连，配合柔性波纹管5实现取样探头9在棒束试验段出口截面的任意位置调节；所述可视化管段10与棒束试验段相连，取样段出口接管3和上腔室出口接管7与整个试验管道系统相连接。

所述取样探头9由两端封闭的管子和薄板焊接而成，管子下端侧面开孔，开孔数量与引压管1数量相同，管子的直径同待测棒束试验段中棒的直径相同，取样探头9流道的横截面与待测子通道流通截面完全相同，取样探头的几何结构根据待测棒束子通道几何形状进行设计。