核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及核电厂反应堆控制棒驱动线冷态试验，更具体地说，本发明涉 及一种驱动线冷态试验的横向流试验装置和试验方法。

背景技术

在核电厂中，堆芯反应性的变化是由反应堆控制棒驱动线进行控制的，具 体是利用布置在反应堆压力容器上部的控制棒驱动机构通过驱动杆带动控制棒 组件在堆芯内上下运动，来控制堆芯反应性的快速变化。反应堆控制棒驱动线 在正常运行时对反应堆功率进行调节，在事故工况下则快速引入负反应性，是 反应堆紧急停堆，确保核电厂反应堆安全运行的重要保证。因此，在反应堆设 计时需要通过驱动线冷态试验来验证驱动线设计的可靠性。

控制棒驱动线冷态试验主要测定控制棒组件在不同工况下的落棒时间，以 便依此来确定驱动线上各部件的改进方案，冷态试验内容包括：静水、动水落 棒试验；冷却剂流量变化试验；错对中试验；横向流试验等。其中，横向流试 验是反应堆控制棒驱动线冷态试验的重要试验内容之一，其能够模拟控制棒导 向筒底部冷却剂的流动特性，进而验证横向流对上腔室中控制棒组件落棒时间 的影响。请参阅图1所示的冷态试验装置，现有横向流试验是在压力容器的上 部筒体10壁上设置一个横向流入口接管12和一个出口接管14。其中，横向流 入口接管12位于燃料组件流体的出口处，其位置高于堆芯上板16，管口的插入 深度使其不与导向筒组件18接触。但是，使用上述横向流试验装置具有以下缺 陷：1)大部分横向流不能流入控制棒导向筒组件18中，因此不能模拟横向流对 落棒时间的影响；2)横向流形式单一，不能模拟上腔室不同位置处的冷却剂横向 流流动特性。

有鉴于此，确有必要提供一种能够模拟多种横向流流动对控制棒组件落棒 时间影响的横向流试验装置和试验方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够模拟多种横向流流动对控制棒组件落棒 时间影响的横向流试验装置和试验方法，以便于通过试验结果优化驱动线设计。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂驱动线冷态试验的横向 流试验装置，其包括横向流限流器、横向流入口接管和出口接管，横向流限流 器可拆卸地设置在压力容器上部筒体和控制棒导向筒之间，横向流入口接管穿 过压力容器上部筒体伸入横向流限流器内。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器为空心圆筒形，并在侧壁上开设有两个位置对称的腰形孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器为空心圆筒形，并因在侧壁上开设有两个位置对称的竖向贯通孔而 被分为两个弧形部分，横向流限流器的侧壁在竖向贯通孔处向外弯折而形成折 边。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器为空心圆筒形，且在侧壁上未设流体开孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器是横截面为正多边形的空心筒状结构，且在侧壁上未设流体开孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器是横截面为半圆形的半圆筒状结构。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器是横截面为半圆形的半圆筒状结构，并因在侧壁上开设有一个竖向 贯通孔而被分为一大一小两个弧形部分，横向流限流器的侧壁在竖向贯通孔处 向外弯折而形成折边。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流限流器底部通过螺栓可拆卸地连接固定在堆芯上板上，顶部高度略高于控 制棒导向筒上部窗口的位置。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的一种改进，所述横 向流入口接管位于燃料组件流体的出口处，其前端与控制棒导向筒的外壁面保 留有一定间隙。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电厂驱动线冷态试验的横 向流试验方法，其采用的横向流试验装置包括横向流限流器、横向流入口接管 和出口接管，横向流限流器可拆卸地设置在压力容器上部筒体和控制棒导向筒 之间，横向流入口接管穿过压力容器上部筒体伸入横向流限流器内；所述试验 方法是通过更换横向流限流器的方式模拟上腔室不同位置处的冷却剂横向流流 动特性对控制棒组件落棒时间的影响。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第一横向流限流器模拟上腔室部分流体流入控制棒导向筒时对落棒时间的影 响；所述第一横向流限流器为空心圆筒形，并在侧壁上开设有两个位置对称的 腰形孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第二横向流限流器模拟上腔室向控制棒导向筒中流入最大流量时的横向流流 动；所述第二横向流限流器为空心圆筒形，并因在侧壁上开设有两个位置对称 的竖向贯通孔而被分为两个弧形部分，横向流限流器的侧壁在竖向贯通孔处向 外弯折而形成折边。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第三横向流限流器模拟上腔室中的控制棒导向筒被周围相邻的其它导向筒包围 时，横向流流动被最大化限制时的流动；所述第三横向流限流器为空心圆筒形， 且在侧壁上未设流体开孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第四横向流限流器模拟上腔室中的控制棒导向筒被周围相邻的其它导向筒包围 时，横向流流动被最大化限制时的流动；所述第四横向流限流器是横截面为正 多边形的空心筒状结构，且在侧壁上未设流体开孔。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第五横向流限流器模拟上腔室中安装在反应堆压力容器出口接管附近的控制棒 导向筒周围流体的横向流流动；所述第五横向流限流器是横截面为半圆形的半 圆筒状结构。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，其利用 第六横向流限流器模拟上腔室中控制棒导向筒内的流体完全向导向筒窗口的一 面流动和从其它周围导向筒内流出的流体部分流入与其相邻的导向筒内的横向 流流动；所述第六横向流限流器是横截面为半圆形的半圆筒状结构，并因在侧 壁上开设有一个竖向贯通孔而被分为一大一小两个弧形部分，横向流限流器的 侧壁在竖向贯通孔处向外弯折而形成折边。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，所述横 向流限流器底部通过螺栓可拆卸地连接固定在堆芯上板上，顶部高度略高于控 制棒导向筒上部窗口的位置。

作为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验方法的一种改进，所述横 向流入口接管位于燃料组件流体的出口处，其前端与控制棒导向筒的外壁面保 留有一定间隙。

与现有技术相比，本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置通过在 压力容器上部筒体和控制棒导向筒之间设置可拆卸更换的横向流限流器，使横 向流流动更符合实际情况；又通过更换不同结构的横向流限流器，可根据不同 需要测定横向流对控制棒组件落棒时间的影响，使通过试验结果优化驱动线设 计成为可能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流 试验装置、试验方法及其有益效果进行详细说明，其中：

图1为现有核电厂驱动线冷态试验装置的结构示意图。

图2为本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置的结构示意图。

图3为本发明横向流限流器第一实施方式的结构示意图。

图4为本发明横向流限流器第二实施方式的结构示意图。

图5为本发明横向流限流器第三实施方式的结构示意图。

图6为本发明横向流限流器第四实施方式的结构示意图。

图7为本发明横向流限流器第五实施方式的结构示意图。

图8为本发明横向流限流器第六实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结 合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说 明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图2，本发明核电厂驱动线冷态试验的横向流试验装置包括横向流限 流器20、横向流入口接管22和出口接管(未图示)。

横向流限流器20设置在压力容器上部筒体30和控制棒导向筒(未图示)之 间，其底部通过螺栓34可拆卸地连接固定在堆芯上板36上，顶部高度略高于 控制棒导向筒上部窗口的位置。

横向流入口接管22位于燃料组件流体的出口处，其穿过压力容器上部筒体 30伸入横向流限流器20内，前端与控制棒导向筒的外壁面保留有一定间隙，间 隙值通过对驱动线本体进行流体力学数值模拟计算得出。

出口接管的位置和真实反应堆压力容器出口接管位置相同，此处不再赘述。

为了模拟反应堆上腔室中冷却剂横向流动的极限工况，通过对冷却剂在上 腔室中的流场特性进行三维流场分析，得到冷却剂在上腔室中横向流的流动特 性，本发明设计了以下多种结构的横向流限流器，供试验时进行选择和更换。

请参阅图3，为本发明横向流限流器第一实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20a为空心圆筒形，并在侧壁上开设有两个位置对称的腰形孔26a，其用 于模拟上腔室部分流体流入控制棒导向筒时对落棒时间的影响。

请参阅图4，为本发明横向流限流器第二实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20b为空心圆筒形，并因在侧壁上开设有两个位置对称的竖向贯通孔26b 而被分为两个弧形部分，横向流限流器20b的侧壁在竖向贯通孔26b处向外弯 折而形成折边28b。横向流限流器20b用于模拟上腔室向控制棒导向筒中流入最 大流量时的横向流流动。

请参阅图5，为本发明横向流限流器第三实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20c为空心圆筒形，且在侧壁上未设流体开孔。

请参阅图6，为本发明横向流限流器第四实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20d是横截面为正八边形的筒状结构，且在侧壁上未设流体开孔。在其 他实施方式中，横向流限流器的横截面也可以为其他正多边形。

第三和第四实施方式的横向流限流器20c、20d用于模拟上腔室中的控制棒 导向筒被周围相邻的其它导向筒包围时，横向流流动被最大化限制时的流动。 根据不同反应堆堆型选取不同结构的燃料组件和控制棒组件进行驱动线试验 时，需要选取具有不同横截面的横向流限流器20c、20d进行横向流模拟。

请参阅图7，为本发明横向流限流器第五实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20e是横截面为半圆形的半圆筒状结构，其用于模拟上腔室中安装在反 应堆压力容器出口接管附近的控制棒导向筒周围流体的横向流流动。

请参阅图8，为本发明横向流限流器第六实施方式的结构示意图。该横向流 限流器20f是横截面为半圆形的半圆筒状结构，并因在侧壁上开设有一个竖向贯 通孔26f而被分为一大一小两个弧形部分，横向流限流器20f的侧壁在竖向贯通 孔26f处向外弯折而形成折边28f。横向流限流器20f用于模拟上腔室中控制棒 导向筒内的流体完全向导向筒窗口的一面流动和从其它周围导向筒内流出的流 体部分流入与其相邻的导向筒内的横向流流动。

通过以上描述可知，本发明通过在压力容器上部筒体30和控制棒导向筒之 间设置可拆卸更换的横向流限流器20，使横向流流动更符合实际情况；又通过 更换不同结构的横向流限流器20a-20f，可根据不同需要测定横向流对控制棒组 件落棒时间的影响，使通过试验结果优化驱动线设计成为可能。另外，本发明 横向流试验装置的结构简单，具有使用操作可靠、易于推广的优点。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述 实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的 具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保 护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为 了方便说明，并不对本发明构成任何限制。