NB∕T 20537-2018 压水堆核电厂燃料组件临界热流密度实验要求.pdf

ICS 27.120.20 F65 B NB厅20537-2018压水堆核电厂燃料组件临界热流密度实验要求Critical heat flux experiment requirements for fuel assemblies of PWR nuclear power plants 2018-12-10发布2019-04-01实施国家能源局发布NB/T 20537-2018 目次前言.11 1 范围.L 2 规范性引用文件.1 3 术语与定义.1 4 一般要求.1 5 实验工况预算.2 6 实验段设计.2 7 实验装置.3 8 实验方法.3 9 实验数据分析与结果评定.4 LO 实验报告.5 L1 质量保证要求.5 NB/T 20537-2018 l 目IJ1:1 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位:中国核动力研究设计院。本标准负责参加起草单位:中广核工程有限公司、上海核工程研究设计院有限公司。本标准主要起草人t郎雪梅、蹦士杰、秦胜杰、卓文牛草、徐良旺、干富军。NB/T 20537-2018 压水堆核电厂燃料组件临界热流密度实验要求1 范围本标准规定了压水堆核电厂燃料组件临界热流密度实验的一般要求、实验工况预算、实验段设计、实验装置、实验方法、实验数据分析与结果评定、实验报告、质量保证要求等内容。本标准适用于压水堆核电厂燃料组件临界热流密度实验。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单)适用于本文件。NBrr 42023 试验数据的测量不确定度处理3 术语与定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 临界热流密度critical heat ux 沸腾状态由泡核态向膜态转变，换热机理发生质的改变，沸腾换热热流密度达到最高值时，称为偏离沸腾临界点(DNB);整个冷却剂通道内缺乏液体，因而加热表面附近也缺乏液体时的沸腾，称为干捆(Dryout),DNB型和Dryout型沸腾临界时的热流密度极大值统称为临界热流密度。3.2 局部含汽率local quality 局部流场汽液两相混合物中汽相的质量流量份额。3.3 临界功率critical power 发生临界现象时实验段加热功率。3.4 实验段test section 用于模拟燃料组件工作环境状态的实验模拟体。4 一般要求4.1 临界热流密度实验获得燃料组件一定参数范围内的临界热流密度实验数据并满足所要求的精确度，用于压水堆的堆芯热工水力设计和安全分析o4.2 临界热流密度实验工作流程见囱1Q 4.3 实验所用的监视和测量设备经检定合格，其准确度和量程等符合实验要求。4.4 实验前实验段和实验装置通过压力实验，实验装置所有设备工作状态正常，满足热工水力实验要求。4.5 实验所需的条件保障、措施己落实。NB/T 20537-2018 实验段设计实验工况预算实验实验数据分析及实验结果评定固1临界热流密度实验工作流程图实验装置设计/选择5 实验工况预算5.1 依据设计输入和要求，确定临界热流密度实验所应完成的工况，包括压力、流量、含汽率范围和分布等。5.2 根据设计输入和要求，应采用合理的方法进行实验工况预算，如使用己有临界热流密度关系式、查询表格或历史实验数据等方法。5.3 实验工况预算结果作为实验段设计和实验装置设计/选择的依据之一。6 实验段设计6.1 实验段至少自承压结构、实验棒束组件、温度测量、导电及绝缘结构等组成:a)承压结构由承压壳及附属法兰、密封垫等共同构成实验段承压边界，用于容纳实验棒柬组件，承压结构应能在实验的高温高压条件下不发生泄漏:b)实验棒束组件由模拟加热元件、定位格架等组成，应模拟堆芯燃料组件的几何结构与尺寸:实验棒束组件及其边界条件的设计应保证与原型燃料组件的流场和温度场具有相似性:c)温度测量结构用于测量实验段进出口流体温度和测量模拟加热元件壁面温度，温度测量结构应确保温度测量的准确性和快速响应性:d)导电结构用于实验棒束组件与实验段加热电源的导电连接，应保证实验棒柬组件大功率的用电需求，并减小导电结构发热对实验的影响:e)绝缘结构用于实验棒束组件与其他结构的绝缘，应满足高温、大电流、高电压条件下的绝缘要求。6.2 实验段设汁应满足实验密封、绝缘和保温要求。2 NB/T 20537-2018 6.3 实验段设计应考虑临界判断的测量需求，并确保实验段安全，即测量模拟加热元件壁温飞升的热电偶，应能够准确快速监测到临界现象的发生6.4 实验段测量设备布置应减少对流场和温度场的干扰。7 实验装置7.1 回路系统7.1.1 回路系统是包容实验流体在其内流动的官路系统，应包括泵、阀、管路及温度、压力、流量调节装置，为实验段提供符合实验工况要求的流体。7.1.2 回路系统提供给实验段的压力、温度和流量应当覆盖实验工况的范围，并且易于调节。7.1.3 在临近临界发生时，回路系统应保持实验段的压力、入口流体温度和流量相对稳定。7.2 测控系统7.2.1 测控系统应包含监测记录实验装置及实验段运行参数(压力、入口流体温度、流量、功率、临界壁温)、调节和控制实验装直的运行工况及保护实验装置安全运行的联锁保护等功能。7.2.2 测控系统应隔离实验段电加热及回路系统电气设备带来的电磁信号干扰。7.3 电气系统7.3.1 主要包括为实验加热的供电系统和实验装直上设备供电的交流供电系统。7.3.2 为实验段加热的电源宣采用直流电源，以提供稳定的电压和电流，并具备功率快速调节的功能。8 实验方法8.1 实验参数控制11备界热流密度实验直采用的实验方法是在稳定实验段出口压力、入口质量流速、入口温度的状态下，远步提高实验段的加热功率，使得实验段中的棒束壁面热流密度逐渐提高，直至临界现象发生。8.2 实验步骤8.2.1 实验前确认电气设备和电气仪表正常，控制台供电正常，确认实验装置的温度、压力和流量仪表测量正常，检查控制系统对实验装置各仪表和设备状态的控制和监视正常。8.2.2 实验段加电前应栓查实验段与实验装置的绝缘性。8.2.3 根据实验工况建立临界热流密度实验初始参数，出口压力、入口流量、入口温度应达到实验工况值并保持相对稳定，初始加热功率调节到预算临界功率的70%8例也。8.2.4 在保持实验段进出口参数，即出口压力、入口流量、入口温度相对稳定的情况下，逐步提升实验段功率。逼近11自界功率时，应减小攫升实验段功率速率直至出现加热元件测温热电偶温度飞升，然后应立即切除部分实验段功率以防止实验段烧毁。8.3 实验装置状态判断及处理每次实验开始时应重复一或二个上一次实验工况，实验结束时直重复实验开始时完成的第一个或第一个工况，以校验实验系统的正确性与可靠性。重复工况临界热流密度偏差应在:!:5%以内，如偏差大于士捕，贝IJ应检查整个实验系统是否存在问题并采取相应措施。8.4 实验记录8.4.1 实验运行日志记录3 NB/T 20537-2018 在实验过程中，应做好实验运行日志，应记录如下内容:a)实验项曰:b)实验内容:c)参加实验人员及数据记录者:d)实验过程中仪表、测控、电气系统及回路系统的运行状态:e)异常情况及处理措施:f)实验日期。8.4.2 实验数据采集和记录实验数据采集应由计算机自动完成，采集频率应大于或等于2Hz。实验数据记录应包括时间和回路运行参数和实验段测量参数。9 实验数据分析与结果评定9.1 实验数据应分析实验段出口压力、入口流量、局部含汽率等参数随时间 的变化规律，绘制必要的瞬态参数变化曲线。9.2 实验数据整理完毕后，应对临界热流密度随热工参数的变化规律进行分析，通过观察变化规律是否符合物理规律，以确定实验结果的合理性。9.3 实验后应按NS/T42023对实验数据涉及的各个参数的不确定度进行分析，应考虑仪器仪表测量不确定度、数据采集系统不确定度、合成不确定度等。10 实验报告实验报告应包括但不限于以下主要内容:a)实验目的:b)实验内容及方法:c)实验段:d)实验装置:()测点布置、测量仪表及参数计算:f)实验描述:g)实验数据及其分析处理:h)不确定度分析。11 质量保证要求11.1 参加实验的人员岗位分工明确，经培训合格，熟悉实验要求和操作程序，并严格按照实验要求和操作程序进行实验，确保实验条件和实验设备处于受控状态。11.2 临界热流密度实验应编制包括但不限于实验方案、实验大纲、实验报告等文件。11.3 实验前，在实验棒束组件安装完成后，应测量棒束关键结构参数并记录，确保棒束关键参数与原型偏差在允许范围内。11.4 实验过程中如发现测量设备出现偏差应及时纠正，并对以前的测试数据和实验结果的高效性进行评价，必要时还应重新进行相关实验。11.5 对实验过程中暴露的故障和缺陷，应及时进行分析，采取有效的纠正措施，并进行实验验证。11.6 按规定要求准确完整地采集实验数据，做好原始记录。4