[发明专利]一种耐事故燃料棒骤冷实验气动可视化装置

说明书

本发明公开了一种耐事故燃料棒骤冷实验气动可视化装置，涉及核电骤冷实验可视化领域，包括水箱系统、高温炉系统、气动驱动装置和采集系统，所述水箱系统、所述高温炉系统和所述气动驱动装置顺次连接，试验段与所述气缸通过连接管连接。本发明设计搭建了加热试验段下插入水的实验的装置，采用气动驱动装置，替代电机驱动系统，实现了温度采集数据与高速摄像同步测量。

技术领域

本发明涉及核电骤冷实验可视化领域，尤其涉及一种耐事故燃料棒骤冷实验气动可视化装置。

背景技术

核反应堆发生LOCA事故后会启动安注系统往反应堆里注水，在带走堆芯热量的过程中，涉及到复杂的两相传热机制，并可能引发燃料棒烧毁导致更严重的事故，因此这一复杂的物理现象是目前国际上安全研究领域里的一个重要研究对象。

已有的骤冷实验主要有两种实验方法，一种是通过加热试验段到达一定温度，然后注入冷却水，采集试验段的温度曲线，并通过高速相机进行可视化测量来研究骤冷现象，由于加热段通常不透光，因此给可视化测量带来了一定的难度；另一种是通过驱动加热试验段插入冷却水中进行骤冷实验，该方法通常采用电机驱动加热试验段，由于加热实验下插入冷却水的时间非常短暂(1-2s)，导致电机的启停不易操作，难以精确控制其行程。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种采用气动驱动加热试验段的可视化装置，通过热电偶记录试验段表面温度的变化，同时触发高速相机记录加热棒表面的骤冷行为，从而更好的理解试验段的骤冷现象的装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前的骤冷实验试验段行程控制不精确和可视化数据采集与温度数据采集不同步。

为实现上述目的，本发明提供了一种耐事故燃料棒骤冷实验气动可视化装置，包括水箱系统、高温炉系统、气动驱动装置和采集系统，其中，所述水箱系统包括加热装置、第一温度传感器和由耐高温透光材料制成的箱体，所述高温炉系统包括石英管、炉膛、加热元件、炉子外壳、炉子固定板和活动挡片，所述气动驱动装置包括气缸、电源、电磁阀、调压阀、限位器，继电器和开关，所述采集系统包括温度采集系统和高速摄像系统；所述水箱系统、所述高温炉系统和所述气动驱动装置顺次连接，试验段与所述气缸通过连接管连接。

进一步地，所述水箱系统的所述耐高温透光材料采用石英玻璃，且四面都是可视化视窗，所述第一温度传感器布置于所述水箱系统内。

进一步地，所述高温炉的所述加热元件采用优质合金丝0Cr27Al7Mo2。

进一步地，所述高温炉的所述炉膛采用真空吸附成型的优质氧化铝多晶纤维制成。

进一步地，所述高温炉的所述活动挡片位于所述高温炉底部。

进一步地，所述气动驱动装置的所述气缸采用集中配管型气缸。

进一步地，所述调压阀通过改变气流的速度控制所述试验段的下插速度。

进一步地，所述采集系统通过采集板卡输出电压信号的方式触发所述高速摄像系统和所述温度采集系统同时开始工作。

进一步地，所述试验段中设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器选用热电偶，所述热电偶的补偿导线通过所述连接管连接到所述采集系统，所述连接管选用不锈钢材料。

进一步地，所述第一温度传感器选用K型热电偶。

在本发明的较佳实施方式中，气动驱动可视化装置可以精确地控制试验段下插入冷却水的行程，并且温度和视频数据同时采集，具有较高的实验精度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的实验装置整体示意图；