燃料组件的电加热模拟件的制作方法

1.本实用新型属于核电技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种燃料组件的电加热模拟件。


背景技术：

2.反应堆原型的几何尺寸、流量规模、功率规模较大，因此通常基于一定的模化准则设计相应的模拟件，进行反应堆原型热工水力特性的研究。在开展反应堆热工水力实验研究中，特别是在进行整体效应实验装置模化设计时，通常采用电加热模拟核释热，因此需根据反应堆燃料组件热工水力及工作环境设计相应的电加热模拟件。
3.申请号为cn 201320525781.7的实用新型专利“燃料组件水力学模拟体”揭示了一种燃料组件水力学模拟体，其包括用于模拟燃料组件原型中堆芯流动通道的管道与同轴设置的中心杆，同时设有横向与轴向阻力模拟结构。申请号为cn 201621142108.5的实用新型专利“燃料组件水力学模拟体”揭示了一种燃料组件水力学模拟体，包括用于模拟燃料组件原型中堆芯流动通道的方形流道与同轴设置的中心杆，同时设置有横向与轴向阻力模拟结构。申请号为cn 201520026666.4的实用新型专利“一种用于燃料组件热工水力实验的模拟元件”揭示了一种用于棒束通道可视化实验的燃料组件，其设有燃料棒模拟件，用于模拟原型的流动机理。
4.但是，上述模拟燃料组件都未设置电加热模拟件，无法有效开展反应堆热工水力实验。有鉴于此，确有必要提供一种可便于开展热工水力实验的燃料组件的电加热模拟件。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种可方便开展热工水力实验的燃料组件的电加热模拟件。
6.为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种燃料组件的电加热模拟件，其包括：
7.流道组件，包括下管座、上管座，以及设置于下管座和上管座之间的方形围板，方形围板设有横流孔；
8.加热组件，包括格架模拟件、置于格架模拟件中的元件包壳、位于元件包壳中的加热元件，以及位于加热元件和元件包壳之间的绝缘件，加热元件通过导线连接外部电源；以及
9.密封组件，包括设有端部接管的上封头和与端部接管螺纹连接的压紧螺母。
10.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述下管座与方形围板通过螺钉连接。
11.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述下管座上设有用于定位元件包壳的开孔。
12.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述方形围板的内壁面与
元件包壳的外表面之间形成流道，用于模拟原型燃料组件的堆芯流动通道。
13.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述方形围板的四面均设有横流孔，同一高度上横流孔的尺寸一致，且横流孔的开孔数量与格架模拟件的数量相对应。
14.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述上管座与方形围板通过螺钉连接。
15.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述上管座上设有吊装孔和用于定位元件包壳的开孔。
16.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述元件包壳为inconnel材质与不锈钢材质。
17.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述格架模拟件为简单支撑格架模拟件或搅混格架模拟件，格架的数量及分布与原型燃料组件一致。
18.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述格架模拟件以焊接等方式固定于元件包壳上。
19.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，绝缘件为陶瓷或mgo材质。
20.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述端部接管与压紧螺母之间设有垫片。
21.作为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的一种改进，所述压紧螺母上开有至少一道环槽，环槽内对应放置有密封圈。
22.相对于现有技术，本实用新型燃料组件的电加热模拟件采用电加热模拟反应堆燃料组件的释热特性，流体物性更接近于反应堆原型，可用于模拟反应堆原型燃料组件所处的高温高压环境，方便开展反应堆热工水力实验研究。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型燃料组件的电加热模拟件及其技术效果进行详细说明，其中：
24.图1为本实用新型燃料组件的电加热模拟件的结构示意图。
25.图2为图1所示燃料组件的电加热模拟件的a
‑
a向视图。
26.图3为图1所示燃料组件的电加热模拟件中横流孔的结构示意图。
27.图4所示为沿着图1中的b
‑
b线的剖视示意图。
28.图5所示为沿着图1中的c
‑
c线的剖视示意图。
29.图6所示为沿着图1中的d
‑
d线的剖视示意图。
具体实施方式
30.为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型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实用新型，并非为了限定本实用新型。
31.请参照图1所示，本实用新型提供了一种燃料组件的电加热模拟件，其包括：
32.流道组件，包括下管座100、上管座130，以及设置于下管座100和上管座130之间的
方形围板110，方形围板110设有横流孔120；
33.加热组件，包括格架模拟件210、置于格架模拟件210中的元件包壳200、位于元件包壳200中的加热元件230，以及位于加热元件230和元件包壳200之间的绝缘件220，加热元件230通过导线240连接外部电源；以及
34.密封组件，包括设有端部接管310的上封头300和与端部接管310螺纹连接的压紧螺母320。
35.请参照图1至图3所示，下管座100模拟原型燃料组件的结构形式，其典型结构是方形箱式结构，在组件的下部入口形成一个空腔，冷却剂通过下管座流入以冷却加热元件230。下管座100是整个加热组件的底部承重件与定位件，其与方形围板110通过螺钉101连接。下管座100上设有相应的开孔，用以实现元件包壳200的定位，并通过螺钉102进行固定。下管座设有螺钉103，以与相应的支撑结构进行固定。
36.请参照图1和图2所示，方形围板110模拟单盒燃料组件的方形截面，方形围板110具有一定的厚度，方形围板110的内壁面与元件包壳20的外表面形成的流道可模拟原型燃料组件的堆芯流动通道。
37.请特别参照图3所示，横流孔120模拟原型单盒燃料组件的横流特性，可根据原型燃料组件轴向阻力分布特性设置轴向的横流孔120的开孔面积。方形围板110四面均开有横流孔，同一高度上横流孔120的尺寸一致。横流孔120的开孔数量与格架模拟件210的数量相对应，即方形围板110四面所开横流孔120的数量是格架模拟件210的4倍。
38.请参照图4所示，上管座130模拟原型燃料组件的结构形式，其在组件的上部出口形成一个空腔，冷却剂经过加热元件230后经空腔流出。上管座100是整个加热组件的顶部构件，其与方形围板110通过螺钉131连接。上管座130上设置相应的开孔，用以实现元件包壳200的定位。此外，根据需要，上管座130上可设有吊装孔132，以进行组件的吊装。
39.元件包壳200位于方形围板110内，是加热元件230与冷却剂之间的隔离屏障。考虑到元件包壳200所处的高温、高压环境，元件包壳200的材料选择inconnel材质与不锈钢等耐腐蚀、耐高温材质。根据相应的高度比、直径比与流通面积比的模化准则，元件包壳200存在一个变径过渡段。
40.请参照图5和图6所示，格架模拟件210包括简单支撑格架模拟件211与搅混格架模拟件212，每种格架的数量及分布与原型燃料组件一致。格架模拟件210以焊接等方式固定于元件包壳200上，其沿轴向的空间布局基于原型燃料组件的相关尺寸通过高度比模化得到。简单支撑格架模拟件211为阻力片的形式，模拟原型相应格架的阻力特点。搅混格架模拟件212为翅片形式，模拟原型格架的阻力与搅混特性。
41.请继续参照图1所示，绝缘件220既保证加热元件230与元件包壳200之间的绝缘，又将加热元件230产生的热量传递至元件包壳200，并最终实现对冷却剂的加热。因此，绝缘件可以选用陶瓷、mgo等材质。加热元件230通过电加热模拟核释热，且可以通过调整加热元件结构形式模拟原型燃料组件的轴向功率分布，也可设计成均匀加热的加热元件。导线240位于元件包壳200与绝缘件220内，是加热元件230与外部电源的连接线。导线240正负极之间设有陶瓷套筒等绝缘材料进行绝缘，也可设置绝缘支撑板等形式进行正负极之间的绝缘。
42.上封头300是承压边界，上封头300上设置的端部接管310是元件包壳200的通道，
端部接管310与压紧螺母320之间通过螺纹连接。根据本实用新型的一个实施方式，端部接管310与压紧螺母320之间设有垫片330，垫片330可以选用橡胶板等耐高温材质。根据本实用新型的一个优选实施方式，在压紧螺母320上开有至少一道环槽，在内部放置有密封圈340，密封圈340可选用o圈等结构形式。密封圈340的数量与压紧螺母320上开有的环槽数量相对应。
43.结合以上对本实用新型具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本实用新型燃料组件的电加热模拟件采用电加热模拟反应堆燃料组件的释热特性，流体物性更接近于反应堆原型，可用于模拟反应堆原型燃料组件所处的高温高压环境，方便开展反应堆热工水力实验研究。
44.根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型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，并不对本实用新型构成任何限制。