[发明专利]一种燃料棒束的可视化热工流体实验装置

说明书

本发明提出一种格架固定的燃料棒束的可视化热工流体实验装置，包络流体入口段、格架棒束段和流体出口段。其中流体入口段和流体出口段为有机玻璃材质。格架棒束段由有机玻璃棒，位于上下两端的固定底座、定位格架和六方外套筒构成，其中固定底座和定位格架均为不锈钢材质，其他皆为有机玻璃材质。本发明能够可视化的对定位格架固定的燃料组件中的冷却剂流场分布特性进行实验研究，同时通过六方外套筒上布置的压力表接口对定位格架固定的燃料组件中的压力场分布特性进行试验研究，为格架固定的燃料组件的热工流体的搅混机理研究提供支持。

技术领域

本发明涉及一种燃料棒束实验装置，特别是关于一种燃料棒束的可视化热工流体实验装置，属于核反应堆领域。

背景技术

在核反应堆中，燃料组件是决定反应堆系统安全和热工水力特性的主要构件，基于反应堆系统的安全，燃料组件的选型以及反应堆系统设计的考虑的需要，必须对燃料组件的热工水力特性进行研究，以便于反应堆系统的设计。

具体到采用液态金属冷却的反应堆系统的燃料组件中，金属定位格架的搅混作用以及冷却剂的流动特性对燃料组件热工安全的影响还需要进一步的研究。根据流体力学相似性原理，可以采用水来对液态金属进行相似模拟，从而可视化的对金属定位格架固定的燃料组件的热工流体特性进行研究。但需要提供一种可视化的燃料棒束实验装置以解决上述问题，从而为燃料组件的热工流体搅混机理研究提供支持。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种燃料棒束的可视化热工流体实验装置，以为燃料组件的热工流体特性的研究提供必要的支持。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种燃料棒束的可视化热工流体实验装置，包括：流体入口段，主要由入口管座和均流筛板组成，所述入口管座为上下敞口的透明筒体结构，所述均流筛板设置在所述入口管座的上敞口端；棒束模拟段，主要由外套筒和格架棒束组件组成，所述外套筒亦为上下敞口的透明筒体结构，其下敞口端与所述均流筛板的上敞口端固定连接；所述格架棒束组件沿轴向固定在所述外套筒的内部，用于模拟燃料棒束；流体出口段，包括出口管座，所述出口管座为下端敞口、上端封闭的筒体结构，其下敞口端与所述外套筒的上敞口端固定连接，且在所述出口管座的至少一个侧壁上开有流体出口管口，在所述出口管座的上封闭端开有排气管口。

所述的可视化热工流体实验装置，优选地，所述入口管座为正多边形直棱柱筒体结构，其筒体内部流道的上部为等截面积的流体通道，筒体内部流道的下部为截面积由下至上逐渐变大的流体通道。

所述的可视化热工流体实验装置，优选地，所述均流筛板为正多边形薄板，其上按照等边三角形排列规则均匀地开有若干等直径的筛孔，所述入口管座的上端开有与所述均流筛板外形尺寸相配合的第一卡槽，所述均流筛板卡入所述入口管座上端的第一卡槽中以构成所述流体入口段。

所述的可视化热工流体实验装置，优选地，所述格架棒束组件包括两个固定底座、两组燃料棒和一个定位格架，两个所述固定底座沿所述棒束模拟段的轴向间隔设置，所述定位格架设置在两个所述固定底座之间，两组所述燃料棒分别连接在两个所述固定底座和定位格架之间以构成所述格架棒束组件，而所述格架棒束组件沿轴向安装在所述外套筒内部以构成所述棒束模拟段。

所述的可视化热工流体实验装置，优选地，所述燃料棒的两端分别设置有圆柱形凸台；所述固定底座为由一个正多边形边框和若干个圆柱体形成的异型构件，其中一个所述圆柱体位于正多边形边框的中心位置，剩余所述圆柱体均布在中心圆柱体的外围，且各外围圆柱体的一侧与所述中心圆柱体连接，另一侧与所述正多边形边框连接；在每一所述圆柱体朝向所述定位格架一侧的端面上均开有第一凹槽，所述第一凹槽的尺寸与所述燃料棒端部的圆柱形凸台的尺寸相配合。