一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架及其实验方法技术

本发明专利技术公开了一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架及其实验方法，属于铅冷快堆实验装置领域。本发明专利技术包括熔铅罐、预热筒、实验筒和铅油换热器，预热筒内设有第一加热棒束，实验筒内设有第二加热棒束，实验筒下端和上端分别连通有进口腔室和铅膨胀箱，熔铅罐内设有机械铅泵，机械铅泵的输出端通过上料管连接预热筒入口，预热筒出口连接进口腔室，铅膨胀箱通过出料管连接铅油换热器铅侧入口，铅油换热器铅侧出口通过回流管连接熔铅罐，铅油换热器油侧入口连接进油管，进油管上设有导热油泵，铅油换热器油侧出口连接出油管。本发明专利技术为研究铅工质棒束通道流动传热过程中，雷诺数的数据分布提供新的技术支持，也对研究堆芯的安全性具有重要的价值。要的价值。要的价值。

【技术实现步骤摘要】
一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架及其实验方法


[0001]本专利技术属于铅冷快堆实验装置领域，具体涉及一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架及其实验方法。

技术介绍

[0002]为了满足经济快速增长的需求，同时减少碳排放量和保护环境，实现可持续发展的战略目标，发展清洁能源成为全球能源发展的优先选择。在众多清洁能源中，核裂变能具有高效可靠和低碳排放的突出优势，是解决未来能源供应、保障社会经济可持续发展的战略选择。
[0003]铅冷快堆因其因其具备良好的核废料嬗变和核燃料增殖能力，以及较高的安全性和经济性，被GIF预计有望成为首个实现工业示范化的第四代核能系统。铅冷快堆是指采用液态铅或铅铋合金冷却的快中子反应堆。铅冷快堆堆芯的主要组成部分是燃料组件，燃料组件中的棒束通道与简单通道相比，存在流道几何上的复杂性。再者，棒束子通道之间通过棒间隙可发生热质传递现象，因此，要想充分了解铅冷快堆棒束通道的流动和传热特性，需开展相应的棒束流动传热实验研究。
[0004]燃料组件是堆芯结构的主要组成部分，冷却剂流经燃料组件棒束区，对燃料棒进行冷却，带走衰变热。因棒束存在，将冷却剂通道隔成棒束通道，棒束通道主要有边通道、角通道、中心通道三大类，使冷却剂在流道几何上存在复杂性。
[0005]棒束通道中工质的流动传热特性直接影响堆芯的安全性，进而影响反应堆的安全性，国际相关单位也开展了大量的棒束流动传热实验，但大部分研究工作主要研究高流量工况、大型压水堆，而面向小型化的铅冷快堆及事故工况下，流经堆芯燃料组件的流量较小，目前，相关铅冷快堆棒束流动传热实验研究较为空缺。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架。
[0007]本专利技术的另一目的是提供一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架的实验方法。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，包括熔铅罐、预热筒、实验筒和铅油换热器，预热筒内设有第一加热棒束，实验筒内设有第二加热棒束，实验筒下端和上端分别连通有进口腔室和铅膨胀箱，实验筒中部设有中间格架，熔铅罐内设有机械铅泵，机械铅泵的输出端通过上料管连接预热筒入口，预热筒出口连接进口腔室，铅膨胀箱通过出料管连接铅油换热器铅侧入口，铅油换热器铅侧出口通过回流管连接熔铅罐，铅油换热器油侧入口连接进油管，进油管上设有导热油泵，铅油换热器油侧出口连接出油管。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，铅膨胀箱连接有真空泵和氩气稳压罐。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，还包括油水换热器，出油管连接油水换热器油侧入口，进油管连接油水换热器油侧出口，油水换热器水侧入口连接上水管，油水换热器水侧出口
连接回水管。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，出油管上设有油膨胀箱。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，上料管与熔铅罐之间设有调节管，调节管上设有调节阀门。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，导热油泵的输入端和输出端之间设有旁通管，旁通管上设有旁通阀门。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，实验筒的横截面为正六边形，第二加热棒束由7根加热棒组成，其中6根加热棒均布在另外1根加热棒周围。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，预热筒的横截面为圆形，第一加热棒束由4根加热棒组成，4根加热棒呈正方形布置。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，熔铅罐、预热筒、实验筒和上料管外部包裹有保温棉。
[0017]一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架的实验方法，包括以下步骤：A、将铅块装入熔铅罐中，将熔铅罐中铅块熔化成液铅；B、开启机械铅泵，同时启动导热油泵、上水管上的上水阀门；C、第一加热棒束和第二加热棒束开始加热，液铅经过预热筒预热后进入实验筒，然后进入铅油换热器进行换热后回流至熔铅罐；D、采集实验数据；E、实验结束时，关停第一加热棒束和第二加热棒束，关闭机械铅泵，液铅回流入熔铅罐内。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术以一个实验台架实现了以液铅为工质，进行棒束通道流动传热特性研究的实验系统，填补了在棒束流动传热领域，在研究低流量、铅工质棒束流动传热领域的空白，为研究铅工质棒束通道流动传热过程中，雷诺数的数据分布提供新的技术支持，也对研究堆芯的安全性具有重要的价值。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架的结构示意图；图2是本专利技术中实验筒的横截面结构示意图；图3是本专利技术中预热筒的横截面结构示意图。
[0020]图中：1
‑
熔铅罐；2
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调节管；3
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调节阀门；4
‑
出油管；5
‑
预热筒；51
‑
预热筒入口；52
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预热筒出口；6
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预热段进口格架；7
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预热段出口格架；8
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实验段进口格架；9
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进口腔室；10
‑
实验筒；11
‑
实验段出口格架；12
‑
铅膨胀箱；13
‑
出料阀门；14
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铅油换热器；15
‑
氩气稳压罐；16
‑
氩气阀门；17
‑
真空泵；18
‑
真空阀门；19
‑
导热油泵；20
‑
第一加热棒束；21
‑
进油管；22
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旁通管；23
‑
旁通阀门；25
‑
加热棒；26
‑
油膨胀箱；28
‑
油水换热器；30
‑
上水管；31
‑
上水阀门；32
‑
回水阀门；33
‑
回水管；34
‑
机械铅泵；35
‑
上料管；36
‑
第二加热棒束；37
‑
出料管；38
‑
回流管；39
‑
中间格架。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0022]实施例1、
如图1
‑
3所示，一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，包括熔铅罐1、预热筒5、实验筒10和铅油换热器14，预热筒5内设有第一加热棒束20，预热筒5为液铅的预热段，实验筒10内设有第二加热棒束36，实验筒10为实验段，实验筒10下端和上端分别连通有进口腔室9和铅膨胀箱12，实验筒10中部设有中间格架39，熔铅罐1内设有机械铅泵34，机械铅泵34的输入端设有过滤装置，机械铅泵34的输出端通过上料管35连接预热筒入口51，预热筒出口52连接进口腔室9，铅膨胀箱12通过出料管37连接铅油换热器14铅侧入口，出料管37上设有出料阀门13，铅油换热器14铅侧出口通过回流管38连接熔铅罐1，铅油换热器14油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，其特征在于：包括熔铅罐（1）、预热筒（5）、实验筒（10）和铅油换热器（14），预热筒（5）内设有第一加热棒束（20），实验筒（10）内设有第二加热棒束（36），实验筒（10）下端和上端分别连通有进口腔室（9）和铅膨胀箱（12），实验筒（10）中部设有中间格架（39），熔铅罐（1）内设有机械铅泵（34），机械铅泵（34）的输出端通过上料管（35）连接预热筒入口（51），预热筒出口（52）连接进口腔室（9），铅膨胀箱（12）通过出料管（37）连接铅油换热器（14）铅侧入口，铅油换热器（14）铅侧出口通过回流管（38）连接熔铅罐（1），铅油换热器（14）油侧入口连接进油管（21），进油管（21）上设有导热油泵（19），铅油换热器（14）油侧出口连接出油管（4）。2.根据权利要求1所述的一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，其特征在于：所述铅膨胀箱（12）连接有真空泵（17）和氩气稳压罐（15）。3.根据权利要求1或2所述的一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，其特征在于：还包括油水换热器（28），所述出油管（4）连接油水换热器（28）油侧入口，所述进油管（21）连接油水换热器（28）油侧出口，油水换热器（28）水侧入口连接上水管（30），油水换热器（28）水侧出口连接回水管（33）。4.根据权利要求3所述的一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，其特征在于：所述出油管（4）上设有油膨胀箱（26）。5.根据权利要求4所述的一种铅冷快堆棒束流动传热实验台架，其特征在于：所述上料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向阳，顾龙，刘扬，张璐，苏兴康，陈起健，石千万，盛鑫，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：