[发明专利]核反应堆石墨砖液体附加质量的试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了核反应堆石墨砖液体附加质量试验装置及试验方法，可实现利用共振法测量石墨砖在液体中的固有频率和阻尼，并通过选用不同边界模拟组件，实现对单个边界效应或者复合边界效应的模拟。装置中的压簧可根据试验要求选择适当的弹性系数，并可选用不同的弹性系数以验证数据结果的稳定性；装置中的边界模拟组件可根据试验需要选用不同的形式，实现对法向碰撞效应、环向摩擦效应等单个边界效应以及复合边界效应的模拟。因此，使用本发明设计的装置可以有效的完成核反应堆石墨砖液体附加质量测试试验，获得不同边界效应下核反应堆石墨砖液体附加质量的影响，为石墨堆芯的安全性仿真评估提供数据基础。

技术领域

本发明涉及核反应堆石墨砖液体附加质量的测量技术，具体是核反应堆石墨砖液体附加质量的试验装置及试验方法。

背景技术

核反应堆的石墨堆芯由数以百计的石墨砖、销和键以间隙配合的方式堆砌组合而成。对于石墨堆芯这样的复杂砌体结构，需要全面考察其在辐照、热、熔盐以及外部机械载荷和约束情况下的功能性和结构完整性变化规律，以确保整个石墨堆芯在其服役周期内都能满足安全性和功能性的要求。石墨堆芯散体结构在地震等外载荷作用下的动响应，是含间隙散体结构在液态熔盐中的多体运动学与动力学问题，涉及到运动、接触、碰撞、流固耦合等方面，需要在准确获取石墨砖在熔盐中运动时不同边界效应下液体附加质量影响的基础上，利用仿真分析的结果进行安全性评估。目前国内对于核反应堆石墨砖液体附加质量的测试技术还不成熟。

现有技术尚未有针对核反应堆石墨砖液体附加质量的测试装置的相关技术，仅有一些关于液体对于在其中运动的固体产生附加质量的理论文献资料，经过调研得知，液体附加质量的影响可体现在固体运动的固有频率和阻尼的变化上，利用共振法获取不同边界效应条件下固体运动的固有频率和阻尼就可反推出液体的附加质量。

发明内容

本发明的目的在于提供核反应堆石墨砖液体附加质量的试验装置及试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

反应堆石墨砖液体附加质量的试验装置，包括：井字梁、吊葫芦、电磁激振器、导链、压簧、激振杆、水槽、边框、底板、力传感器以及加速度传感器，水槽中装有水，所述导链的一端连接吊葫芦，所述吊葫芦悬挂在井字梁上；底板的中心设置有可开闭的通道，打开时可嵌入不同规格的边框；压簧设置在导链上；激振杆的顶端连接电磁激振器，激振杆的底端通过力传感器与石墨砖试块连接，石墨砖试块上设置加速度传感器，电磁激振器、力传感器以及加速度传感器组成固有频率测试系统。

反应堆石墨砖液体附加质量的试验方法，包括以下步骤：

(1)、首先根据试验需求，初步计算选取合适弹性系数的压簧，搭建无边框、底板等边界模拟组件时的试验装置，通过固有频率测试系统获取石墨砖试块在近似无限流体域中的固有频率和阻尼；

(2)、根据试验需求加入单个边界效应或者复合边界响应的模拟组件，通过固有频率测试系统获取石墨砖试块在近似无限流体域中的固有频率和阻尼，最后通过固有频率和阻尼的变化反推出边界效应下液体附加质量。

作为本发明进一步的方案：步骤(2)中所述加入单个边界效应或者复合边界响应的模拟组件包括：加入闭合通道的底板、加入打开通道底板并嵌入边框、加入闭合通道的底板并连接倒扣边框来分别模拟不同边界效应，石墨砖在各单一边界效应及复合边界效应下的固有频率和阻尼。

作为本发明进一步的方案：反应堆石墨砖液体附加质量的试验方法，还包括确认数据、装置撤收，确认数据、装置撤收的方法为：确认各个状态测试数据，更换压簧规格再次试验以验证结果稳定性，测试试验完成后，按照试验装置装配顺序倒序拆除试验装置。