[发明专利]研究液力悬浮式非能动停堆装置性能的可视化试验装置

摘要

一种研究液力悬浮式非能动停堆装置性能的可视化试验装置，由流动调整器、水力缓冲器、可视化套管、控制棒导向管、上部联箱、非能动控制棒模型、吊装支撑机构及相关连接件组成；本试验装置可用于模拟反应堆启动时液力悬浮式非能动控制棒的提升过程，模拟反应堆稳态运行时控制棒悬浮位置的稳定性，模拟调节后发生事故流量降低时非能动控制棒自由下落的动态过程；同时还可以研究不同设计参数和试验参数对非能动停堆装置工作性能的影响，开展重复性试验验证液力悬浮式非能动停堆装置的可靠性；本试验装置采用的整体结构简单易于操作，安全性高，材料和工质成本低廉，试验段的关键部件和设备都采用了可拆卸设计以便于升级改造，试验过程可视化便于分析研究。

主权项

1.一种研究液力悬浮式非能动停堆装置性能的可视化试验装置，其特征在于：试验装置由流动调整器(3)、水力缓冲器(4)、可视化套管(5)、控制棒导向管(6)、上部联箱(9)、非能动控制棒模型(10)、吊装机构(11)及相关连接件组成；工质进入所述试验装置后从下往上依次经过流动调整器(3)、水力缓冲器(4)、可视化套管(5)、控制棒导向管(6)、上部联箱(9)，之后自上部联箱(9)侧壁连接的回水管流出；控制棒导向管(6)上端通过焊接与上部联箱(9)相连，由可视化套管(5)、控制棒导向管(6)组成的控制棒套管被两组控制棒套管调整架(7)固定在中心位置并保证竖直安装，可视化套管(5)底部通过法兰与流动调整器(3)连接，在可视化套管(5)进口处设有水力缓冲器(4)，水力缓冲器(4)为同心对焊在法兰端面上的钢制圆管，长度和内径与非能动控制棒模型(10)底端形状相匹配；吊装机构(11)包括起电葫芦及其滑轨，非能动控制棒模型(10)通过电磁铁连接在电葫芦吊绳末端；在滑轨上设置有限位块用来确保非能动控制棒模型(10)吊装位置与控制棒导向管(6)同心，通过集成的控制手柄操作电葫芦和电磁铁就能够远程完成非能动控制棒模型(10)的吊装和更换；所述试验装置整体通过支撑方钢(8)固定于混凝土地基(1)；所述非能动控制棒模型(10)由阻尼块(5‑2)、棒本体(5‑4)和操作头(5‑5)组成，非能动控制棒模型(10)几何尺寸和质量同实际堆内非能动控制棒原型保持一致，在所述控制棒套管内有竖直方向的自由度，模拟实际堆内非能动控制棒与控制棒导向管之间形成的冷却剂环形通道，非能动控制棒模型(10)依靠控制棒导向管(6)和水力缓冲器(4)进行定位；所述棒本体(5‑4)和阻尼块(5‑2)由304薄壁不锈钢冷拉管制作，二者通过焊接相连，棒本体(5‑4)内部用硅胶固定多根尼龙棒束配重按照一定的栅距比三角形排列；阻尼块(5‑2)前端通过螺纹安装端盖(5‑1)，端盖(5‑1)做成锥角形以增加悬浮稳定性和落棒速度，设计了具有不同锥角的多组端盖来研究形状系数对落棒时间的影响；操作头(5‑5)为通过螺纹与棒本体(5‑4)相连的铁质操作头，周围有六个定位凸台，上端面切平后经过打磨抛光和防锈处理；在棒体表面沿轴向对称开有三层通流孔(5‑3)以保证低流量下不浮起，但通流孔形状不以圆形为限；为便于对图像测量定位在棒本体(5‑4)外侧轴向等间距喷涂刻度线，并在周向等角度喷涂角度线；电磁铁(5‑6)工作面与操作头(5‑5)上端面接触，通电后能够产生足够的电磁吸力吊装非能动控制棒模型(10)；电磁铁(5‑6)另一端通过螺栓固定在圆柱形吊装块(5‑7)上，圆柱形吊装块(5‑7)末端有吊环与电葫芦的吊钩相连，电磁铁(5‑6)的电源线通过吊装块内部通孔引出并用防水绝缘胶带缠绕，圆柱形吊装块(5‑7)的的质量大于电磁铁(5‑6)的质量，外径介于电磁铁(5‑6)外径和控制棒导向管(6)内径之间，目的是在放入套管时防止其受水流冲击晃动翻滚；试验时非能动控制棒模型(10)在流体力和重力作用下，在控制棒套管内上下运动，上端通过控制棒限位器(3‑4)约束，下端通过水力缓冲器和定位凸台约束，试验前后通过吊装机构(11)和电磁铁(5‑6)移动非能动控制棒模型(10)；试验压力为近常压，运行温度达到78℃，流量范围为0～50t/h。