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压水堆顶盖腔室及上腔室流动特性实验研究

李凯迪 王阔 王龙 谢翀 杜兵

李凯迪, 王阔, 王龙, 谢翀, 杜兵. 压水堆顶盖腔室及上腔室流动特性实验研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(4): 109-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.11.0104
引用本文: 李凯迪, 王阔, 王龙, 谢翀, 杜兵. 压水堆顶盖腔室及上腔室流动特性实验研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(4): 109-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.11.0104
Li Kaidi, Wang Kuo, Wang Long, Xie Chong, Du Bing. Experimental Research on the Flow Characteristics in the Top Cover Plenum and the Upper Plenum of Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(4): 109-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.11.0104
Citation: Li Kaidi, Wang Kuo, Wang Long, Xie Chong, Du Bing. Experimental Research on the Flow Characteristics in the Top Cover Plenum and the Upper Plenum of Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(4): 109-116. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.11.0104

压水堆顶盖腔室及上腔室流动特性实验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.11.0104
详细信息
    作者简介:

    李凯迪(1993—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆热工水力实验研究,E-mail: likaidicgn@163.com

    通讯作者:

    王 阔,E-mail: wangkuo82524737@163.com

  • 中图分类号: TL334

Experimental Research on the Flow Characteristics in the Top Cover Plenum and the Upper Plenum of Pressurized Water Reactor

  • 摘要: 为获得某先进压水堆顶盖腔室和上腔室内流动特性,利用模化原理,采用1∶5比例设计实验模拟体,在不同主流工况下分别使用粒子图像测速(PIV)技术和自主开发的力传感器,对顶盖腔室内典型区域的流场分布特性进行研究,同时对上腔室出口附近控制棒导向筒组件(CRGT)和支承柱组件的横向水力载荷进行测量。结果表明:均匀与非均匀主流分配工况下,中心热套管喇叭口区域均存在较强烈的漩涡状横流,可能导致该区域热套管承受更强烈的冲击和磨损;CRGT所受载荷普遍高于支承柱,各测点受力方向与堆内冷却剂流向基本相符,载荷大小与测点至上腔室出口的距离呈负相关关系;均匀与非均匀工况下的冷却剂流动特性基本一致,验证了堆型设计的安全保守性。因此本研究对堆内结构力学分析、磨蚀机理分析、流致振动评价及落棒性能分析具有重要意义。

     

  • 图  1  实验装置流程图

    V—阀门;F—过滤器;IT—加药罐;SV—安全阀;FM—流量计;MAV—电动调节阀门;CHV—止回阀;IP—加药泵。

    Figure  1.  Schematic Diagram of Experimental Setup

    图  2  实验模拟体示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Experimental Model

    图  3  光学校正箱示意图与实物图

    Figure  3.  Schematic Diagram and Photo of Optical Distortion Correction Box

    图  4  力传感器示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of Force Sensors

    图  5  PIV拍摄位置

    Figure  5.  Shooting Positions of PIV

    图  6  均匀工况IGA上部流场

    Figure  6.  Upper Flow Field of IGA under Uniform Flow Condition

    图  7  均匀工况IGA下部流场

    Figure  7.  Lower Flow Field of IGA under Uniform Flow Condition

    图  8  非均匀工况IGA上部流场

    Figure  8.  Upper Flow Field of IGA under Non-uniform Flow Condition

    图  9  非均匀工况IGA下部流场

    Figure  9.  Lower Flow Field of IGA under Non-uniform Flow Condition

    图  10  均匀工况中心热套管喇叭口附近流场

    Figure  10.  Flow Field around Central Thermal Sleeve Bell Mouth under Uniform Flow Condition

    图  11  非均匀工况中心热套管喇叭口附近流场

    Figure  11.  Flow Field around Central Thermal Sleeve Bell Mouth under Non-uniform Flow Condition

    图  12  横向水力载荷测点位置

    Figure  12.  Measuring Point Positions of Transverse Hydraulic Load

    表  1  CRGT横向水力载荷相关参数测量结果

    Table  1.   Measurement Results of Relevant Parameters for CRGT Transverse Hydraulic Load

    工况M14K/(N·m)cos θy方向M13J/(N·m)cos θy方向M13L/(N·m)cos θy方向
    1.2Vp
    非均匀
    [53.8,58.0)0.68[20.2,24.4)0.85[49.6,53.8)0.91
    1.0Vp
    非均匀
    [37.0,41.2)0.69[16.0,20.2)0.84[32.8,37.0)0.91
    1.0Vp
    均匀
    [37.0,41.2)0.65[16.0,20.2)0.86[37.0,41.2)0.91
    1.2Vp
    均匀
    [53.8,58.0)0.66[20.2,24.4)0.83[53.8,58.0)0.87
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    表  2  支承柱横向水力载荷相关参数测量结果

    Table  2.   Measurement Results of relevant parameters of Transverse Hydraulic Load on Support Column Assembly

    工况M13M/(N·m)cos θy方向M11M/(N·m)cos θy方向M15K/(N·m)cos θy方向
    1.2Vp
    非均匀
    [9.0,
    10.5)
    0.99[4.5,6.0)0.99[15.0,16.5)0.17
    1.0Vp
    非均匀
    [6.0,
    7.5)
    0.99[3.0,4.5)0.98[9.0,
    10.5)
    0.15
    1.0Vp
    均匀
    [7.5,
    9.0)
    0.97[3.0,4.5)0.94[10.5,12.0)0.15
    1.2Vp
    均匀
    [10.5,12.0)0.98[4.5,6.0)0.95[16.5,18.0)0.17
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-31
  • 录用日期:  2024-12-18
  • 修回日期:  2024-12-16
  • 刊出日期:  2025-08-15

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