CN109931999A - 一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核反应堆质量流速测量技术领域，具体涉及一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备及方法。本发明的反应堆内细小孔道质量流速测量设备，包括高位容器、模拟孔板箱体、低位容器和质量测量仪器：高位容器中的液体流入模拟孔板箱体，通过模拟孔板箱体下端面若干个用于模拟核反应堆内细小孔道的细小通孔流入低位容器，质量测量仪器对低位容器收纳得到的液体质量进行测量。本发明通过计算一定压差下模拟孔板箱体的质量流速，对核反应堆内细小孔质量流速进行精确测量，对保障相关组件工作寿命、核反应堆安全运行具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于核反应堆质量流速测量技术领域，具体涉及一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备及方法。
背景技术
核反应堆存在大量细小孔道，如果这些细小孔道的质量流速不足，会导致核反应堆相关组件出现泡核沸腾，导致相关组件的故障和损坏。因此，对这些细小孔道的质量流速进行精确测量对核反应堆安全运行具有重要意义。
由于核反应堆内细小孔道孔径过小，现有技术难以对其进行质量流速进行精确测量，这是核反应堆质量流速测量技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：现有技术难以对核反应堆内细小孔质量流速进行精确测量。
本发明的技术方案如下所述：
一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，包括高位容器、低位容器和质量测量仪器，高位容器中的液体流入低位容器，质量测量仪器对低位容器收纳得到的液体质量进行测量。所述高位容器和所述低位容器之间还设置有模拟孔板箱体，模拟孔板箱体整体呈箱体结构，箱体下端面设有细小通孔，箱体上端面开放；高位容器中的液体先流入模拟孔板箱体，通过模拟孔板箱体下端面的细小通孔流入低位容器。
作为优选方案：反应堆内细小孔道质量流速测量设备还包括接管，所述高位容器下端设有通孔，所述接管上端连接高位容器的通孔，下端深入模拟孔板箱体内。
作为优选方案：反应堆内细小孔道质量流速测量设备还包括阀门，通过阀门控制接管的开启/关闭。所述阀门优选为电磁阀。
作为优选方案：所述质量测量仪器为电子秤。
作为优选方案：所述高位容器内部装有的液体，为水或油。
一种采用上述设备进行反应堆内细小孔道质量流速测量的方法，包括以下步骤：
步骤S1
测量高位容器最高液面与模拟孔板箱体下端面的压差△P；
步骤S2
使高位容器中的液体流入模拟孔板箱体，进而通过模拟孔板箱体下端面的细小通孔流入低位容器；
步骤S3
△t时间后，通过质量测量仪器测量低位容器在此时间段内所收纳的液体的质量m，计算在相应压差△P下的细小通孔质量流速μ，μ＝m/△t；
步骤S4
改变高位容器液面高度，重复步骤S1至步骤S3，记录不同压差△P下细小通孔质量流速μ，绘制“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线；
步骤S5
在核反应堆运行过程中，通过监测相关组件的压差，对照“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线；得到相关组件的细小孔径质量流速。
作为优选方案：步骤S1中，可以采用压强传感器测量压差△P；步骤S1中，也可以通过测量高位容器最高液面至模拟孔板箱体下端面的高度差△h，结合高位容器内液体密度ρ和重力加速度g，确定压差△P。。
作为优选方案：步骤S3中，△t的值为5s至30s。
本发明的有益效果为：
本发明的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备及方法，通过计算一定压差下模拟孔板箱体的质量流速，对核反应堆内细小孔质量流速进行精确测量，对保障相关组件工作寿命、核反应堆安全运行具有重要意义。
附图说明
图1为实施例2中的反应堆内细小孔道质量流速测量设备。
图中，1-高位容器，2-接管，3-阀门，4-模拟孔板箱体，5-低位容器，6-质量测量仪器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备及方法进行详细说明。
实施例1
本实施例中的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，包括高位容器1、模拟孔板箱体4、低位容器5和质量测量仪器6：高位容器1中的液体流入模拟孔板箱体4，通过模拟孔板箱体4下端面用于模拟核反应堆内细小孔道的细小通孔流入低位容器5，质量测量仪器6对低位容器5收纳得到的液体质量进行测量。
实施例2
如图1所示，本实施例中的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，包括高位容器1、接管2、阀门3、模拟孔板箱体4、低位容器5和质量测量仪器6。
所述高位容器1足够大，内部装有大量液体，下端设有通孔；模拟孔板箱体4整体呈箱体结构，箱体下端面设有用于模拟核反应堆内细小孔道的细小通孔；所述接管2上端连接高位容器1的通孔，下端深入箱体内，通过阀门3控制接管2的开启/关闭；所述低位容器5设置于模拟孔板箱体4下方用于收纳通过模拟孔板箱体4流出的液体，具体而言模拟孔板箱体4通过细小通孔流出的液体经另外一段接管，流入低位容器5中；所述质量测量仪器6对低位容器5收纳得到的液体进行质量测量。
本实施例中，所述高位容器1，内部装有足够多的液体，可以使短时间内(如10s)虽然通过通孔流出液体，但不影响高位容器1液面的压强；所述高位容器1内部装有的液体，可以为水，也可以为油等其他液体；所述模拟孔板箱体4下端面的细小通孔数量为1个或多个，孔径范围为0.5mm至15mm，如0.5mm、1.5mm、5.5mm、9.5mm、12mm、15mm；所述低位容器5可以为量杯；所述阀门3可以为电磁阀；所述质量测量仪器6可以为电子秤。
实施例3
利用实施例1中测量设备进行反应堆内细小孔道质量流速测量的方法，包括以下步骤：
步骤S1
测量高位容器1最高液面与模拟孔板箱体4下端面的压差△P。
本实施例中，可以通过采用压强传感器测量压差△P；也可以通过测量高位容器1最高液面至模拟孔板箱体4下端面的高度差△h，结合高位容器1内液体密度ρ和重力加速度g，确定压差△P。
步骤S2
打开阀门3，使高位容器1中的液体通过接管2流入模拟孔板箱体4；进而通过模拟孔板箱体4下端面的细小通孔流入低位容器5。
步骤S3
△t时间后，通过质量测量仪器6测量低位容器5在此时间段内所收纳的液体的质量m，计算在相应压差△P下的细小通孔质量流速μ，μ＝m/△t。本实施例中，△t取约5s至30s的较短时间段，如5s、10s、15s、20s、25s、30s，以保障在此时间段内流出的液体对高位容器1最高液面与模拟孔板箱体4下端面的压差△P的影响可以忽略不计。
步骤S4
改变高位容器1液面高度，重复步骤S1至步骤S3，记录不同压差△P下细小通孔质量流速μ，绘制“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线。
步骤S5
在核反应堆运行过程中，通过监测相关组件的压差，对照“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线，即可得到相关组件的细小孔径质量流速。
Claims (10)
1.一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，包括高位容器(1)、低位容器(5)和质量测量仪器(6)，高位容器(1)中的液体流入低位容器(5)，质量测量仪器(6)对低位容器(5)收纳得到的液体质量进行测量；其特征在于：所述高位容器(1)和所述低位容器(5)之间还设置有模拟孔板箱体(4)，模拟孔板箱体(4)整体呈箱体结构，箱体下端面设有细小通孔；高位容器(1)中的液体先流入模拟孔板箱体(4)，通过模拟孔板箱体(4)下端面的细小通孔流入低位容器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，其特征在于：反应堆内细小孔道质量流速测量设备还包括接管(2)，所述高位容器(1)下端设有通孔，所述接管(2)上端连接高位容器(1)的通孔，下端深入模拟孔板箱体(4)内。
3.根据权利要求2所述的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，其特征在于：反应堆内细小孔道质量流速测量设备还包括阀门(3)，通过阀门(3)控制接管(2)的开启/关闭。
4.根据权利要求3所述的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，其特征在于：所述阀门(3)为电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，其特征在于：所述质量测量仪器(6)为电子秤。
6.根据权利要求1所述的一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备，其特征在于：所述高位容器(1)内部装有的液体，为水或油。
7.一种采用权利要求1至权利要求5所述任意一种反应堆内细小孔道质量流速测量设备的反应堆内细小孔道质量流速测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1
测量高位容器(1)最高液面与模拟孔板箱体(4)下端面的压差△P；
步骤S2
使高位容器(1)中的液体流入模拟孔板箱体(4)，进而通过模拟孔板箱体(4)下端面的细小通孔流入低位容器(5)；
步骤S3
△t时间后，通过质量测量仪器(6)测量低位容器(5)在此时间段内所收纳的液体的质量m，计算在相应压差△P下的细小通孔质量流速μ，μ＝m/△t；
步骤S4
改变高位容器(1)液面高度，重复步骤S1至步骤S3，记录不同压差△P下细小通孔质量流速μ，绘制“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线；
步骤S5
在核反应堆运行过程中，通过监测相关组件的压差，对照“压差△P——细小通孔质量流速μ”曲线，；得到相关组件的细小孔径质量流速。
8.根据权利要求7所述的反应堆内细小孔道质量流速测量方法，其特征在于：步骤S1中，采用压强传感器测量压差△P。
9.根据权利要求7所述的反应堆内细小孔道质量流速测量方法，其特征在于：步骤S1中，通过测量高位容器(1)最高液面至模拟孔板箱体(4)下端面的高度差△h，结合高位容器(1)内液体密度ρ和重力加速度g，确定压差△P。
10.根据权利要求7所述的反应堆内细小孔道质量流速测量方法，其特征在于：步骤S3中，△t的值为5s至30s。
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