棒束通道硼输运测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种棒束通道硼输运测量系统，涉及核反应堆的研究测量技术领域，为解决技术中针对两相交混现象对硼输运影响的研究不足的问题而设计。包括子通道棒束实验段、混合器、水支路、气支路和硼酸注入支路，子通道棒束实验段包括n根子通道棒，n为≥2的自然数，相邻的子通道棒之间设有连通区，混合器与子通道棒的底部连通，水支路、气支路和硼酸注入支路均与混合器连通。本发明专利技术提供的棒束通道硼输运测量系统可以模拟冷却剂在反应堆的子通道之间的交混情况，并能测量子通道交混对硼输运的影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
棒束通道硼输运测量系统


[0001]本专利技术涉及核反应堆的研究测量
，具体而言，涉及一种棒束通道硼输运测量系统。

技术介绍

[0002]硼(B
10
)元素因其较大地中子吸收截面，会影响堆芯的中子通量。通常地，反应堆长期运行时，需要通过硼(以硼酸的形式)来控制堆芯反应性的变化。因此，准确地获得硼在堆芯不同区域的分布，对准确调节和控制反应堆的功率具有重要意义。
[0003]反应堆堆芯由包括燃料棒在内的多个开式子通道(四根燃料形成一个子通道)构成，燃料棒束构成的开式通道会使冷却剂在相邻子通道间存在动量和能量交换，即子通道交混。引起子通道两相交混现象的原因包括压差驱动的横向流动交混、空泡漂移和湍流交混。伴随着冷却剂在子通道交混作用下的能、质交换，硼浓度在不同子通道内具有差异。因此，要准确获得硼在不同子通道内的分布，需要明确横向流动交混、空泡漂移和湍流交混对硼输运带来的影响。
[0004]目前，大量研究还是集中在子通道间的单相湍流交换。采用交混系数β来表述交混的程度，而湍流交混系数的实验研究主要是测定湍流交混率，通常基于质量平衡法(示踪剂法)和能量平衡法(热扩散系数法)。其中，质量平衡法通过测定示踪剂浓度在子通道中沿轴向的变化来推算湍流交混率的有效值，而能量平衡法则是通过加热棒使周围子通道中的冷却剂升温，测量各子通道内的冷却剂在下游不同距离的地方或出口处温度，进而计算子通道间的湍流交混量。
[0005]如前所述，压水堆正常运行时，子通道间存在两相交混，引起子通道两相交混现象的原因除了湍流交混，还包括压差驱动的横向流动交混和空泡漂移，并且两相的湍流交混比单相湍流交混更加复杂，与两相的空泡份额相关。然而，针对两相交混现象的研究相当匮乏，无法明确横向流动交混、空泡漂移和湍流交混对硼输运带来的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种棒束通道硼输运测量系统，以解决现有技术中针对两相交混现象对硼输运影响的研究不足的技术问题。
[0007]本专利技术提供的棒束通道硼输运测量系统，包括子通道棒束实验段、混合器、水支路、气支路和硼酸注入支路，所述子通道棒束实验段包括n根子通道棒，所述n为≥2的自然数，相邻的所述子通道棒之间设有连通区，所述混合器与所述子通道棒的底部连通，所述水支路、所述气支路和所述硼酸注入支路均与所述混合器连通。
[0008]本专利技术棒束通道硼输运测量系统带来的有益效果是：
[0009]通过设置多根子通道棒，可以模拟实际的反应堆中燃料棒之间的区域，而使得各个子通道棒之间只通过连通区连通，以控制子通道交混只发生在较小范围内，从而便于更加精确地测量子通道交混所在区域的情况，减少其它因素，诸如重力因素造成的影响。而采
用水支路、气支路和硼酸注入支路与混合器相连的方式，则可以模拟出实际的核反应堆中，含有硼酸的冷却剂因从燃料棒吸热而产生气泡的情形，以供实验之用。
[0010]优选的技术方案中，每根所述子通道棒均设置高度不同的至少两个取样口，每个所述取样口均连通电感耦合等离子质谱仪。
[0011]优选的技术方案中，所述棒束通道硼输运测量系统还包括高速摄像仪，所述高速摄像仪朝向所述连通区，所述连通区的材质为透明材质。
[0012]优选的技术方案中，所述棒束通道硼输运测量系统还包括微压差表，所述微压差表在高于所述连通区的位置连接相邻的所述子通道棒。
[0013]优选的技术方案中，每根所述子通道棒均设有所述混合器，每个所述混合器均分别独立地连通有供气装置和供液装置。
[0014]优选的技术方案中，每个所述供气装置包括串联设置的第一调节阀、气体流量计和第一止回阀，所述第一止回阀与所述混合器连接。
[0015]优选的技术方案中，所述气支路包括依次串联的空压机、第二止回阀、缓冲罐和减压阀，所述减压阀的出口连接n个所述第一调节阀。
[0016]优选的技术方案中，每个所述供液装置包括串联设置的第二调节阀和液体流量计，所述液体流量计与所述混合器连接。
[0017]优选的技术方案中，所述水支路包括串联的水箱、水泵和水压表，所述水压表的出口连接n个所述第二调节阀；所述硼酸注入支路包括依次串联设置的含硼水箱、注射泵和逆止阀，所述逆止阀的出口与n个所述第二调节阀连接。
[0018]优选的技术方案中，所述水泵的出口还通过截止阀连接所述水箱。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或
技术介绍
中的技术方案，下面将对实施例或
技术介绍
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的棒束通道硼输运测量系统的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的棒束通道硼输运测量系统中的子通道棒束实验段的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的棒束通道硼输运测量系统中的电感耦合等离子质谱仪测量硼浓度的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例的棒束通道硼输运测量系统中的高速摄影仪拍摄到的图像；
[0024]附图标记说明：
[0025]10
‑
子通道棒；11
‑
取样口；12
‑
连通区；20
‑
混合器；31
‑
空压机；32
‑
第二止回阀；33
‑
缓冲罐；34
‑
减压阀；41
‑
水箱；42
‑
水泵；43
‑
水压表；44
‑
截止阀；51
‑
含硼水箱；52
‑
注射泵；53
‑
逆止阀；61
‑
第一调节阀；62
‑
气体流量计；63
‑
第一止回阀；71
‑
第二调节阀；72
‑
液体流量计；81
‑
微压差表；91
‑
地漏。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]实施例一：
[0028]图1为本专利技术实施例提供的棒束通道硼输运测量系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的棒束通道硼输运测量系统中的子通道棒束实验段的结构示意图，其中对于连通区所处的局部进行了局部放大，局部放大图的下方是对连通区所在的子通道棒的横截面的剖视图。如图1和图2所示，本专利技术提供的棒束通道硼输运测量系统，包括子通道棒束实验段、混合器20、水支路、气支路和硼酸注入支路，子通道棒束实验段包括n根子通道棒10，n为≥2的自然数，相邻的子通道棒10之间设有连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种棒束通道硼输运测量系统，其特征在于，包括子通道棒束实验段、混合器(20)、水支路、气支路和硼酸注入支路，所述子通道棒束实验段包括n根子通道棒(10)，所述n为≥2的自然数，相邻的所述子通道棒(10)之间设有连通区(12)，所述混合器(20)与所述子通道棒(10)的底部连通，所述水支路、所述气支路和所述硼酸注入支路均与所述混合器(20)连通。2.根据权利要求1所述的棒束通道硼输运测量系统，其特征在于，每根所述子通道棒(10)均设置高度不同的至少两个取样口(11)，每个所述取样口(11)均连通电感耦合等离子质谱仪。3.根据权利要求2所述的棒束通道硼输运测量系统，其特征在于，还包括高速摄像仪，所述高速摄像仪朝向所述连通区(12)，所述连通区(12)的材质为透明材质。4.根据权利要求2所述的棒束通道硼输运测量系统，其特征在于，还包括微压差表(81)，所述微压差表(81)在高于所述连通区(12)的位置连接相邻的所述子通道棒(10)。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的棒束通道硼输运测量系统，其特征在于，每根所述子通道棒(10)均设有所述混合器(20)，每个所述混合器(20)均分别独立地连通有供气装置和供...

【专利技术属性】
技术研发人员：何辉，纪龙，刘晓晶，熊进标，柴翔，张滕飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：