一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒及方法与流程

1.本发明属于燃料组件技术领域，具体涉及一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒及方法。

背景技术：

2.燃料棒包壳作为容纳核裂变产物的第一道安全屏障，其结构完整性尤为重要，在核电厂运行过程中，燃料棒流致振动引发的格架与包壳之间的微动磨损是造成现役压水堆燃料棒破损的主要原因之一。通过试验方法，准确获得燃料棒在流体激励下的振动数据，可用于评价燃料组件的流致振动特性，也是后续建立燃料棒动力学模型以及开展燃料棒流致振动磨损分析所必需的基础。
3.目前，试验中常见的做法是通过工装将加速度传感器固定在燃料棒的外表面，测量燃料棒在不同高度位置的流致振动响应。由于燃料棒在压水堆燃料组件中排列紧密，棒束之间空间有限，给传感器的安装造成了很大的不便，将传感器安装在组件外围的燃料棒上，对测点选取带来了局限。同时，安装传感器之后会改变燃料棒表面的局部流场，从而对测得的棒束流致振动响应数据造成一定影响。
4.因此，如何提供更为可靠的压水堆燃料棒振动加速度测量模拟燃料棒，方便获取燃料棒的流致振动响应数据，保证试验结果的准确性是需要解决的难题。

技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒及方法，根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒，包括：包壳管，包壳管内从上至下依次布设有压紧弹簧、环形模拟芯块、支撑块和支撑管；所述环形模拟芯块内安装有定位卡簧，定位卡簧用于安装加速度传感器。
7.进一步的，所述定位卡簧包括环形柱体和若干个指状楔形锥面结构，环形柱体的顶面设置若干个指状楔形锥面结构，指状楔形锥面结构的底部还设有凹槽，凹槽用于固定加速度传感器。
8.进一步的，所述定位卡簧的上部为四个指状楔形锥面结构，环箍于加速度传感器上，将加速度传感器在径向与包壳管压紧。
9.进一步的，所述包壳管上端连接上端塞，包壳管的下端连接下端塞。
10.进一步的，所述上端塞下部设有外螺纹，包壳管内侧面设有内螺纹，上端塞通过螺纹与包壳管连接。
11.进一步的，所述模拟环形芯块为中空的圆柱状结构。
12.进一步的，所述上端塞是可拆卸式，为中间开孔t型结构，中间孔洞用于加速度传感器引线穿出，孔洞填充石墨后采用密封胶密封。
13.进一步的，所述下端塞为棒状结构，外径略大于包壳管内径，在压入包壳管后，通
过环焊与包壳管连接。
14.进一步的，所述加速度传感器放置在棒束内部，通过上下两个带有四个楔形锥面的定位卡簧固定在棒束特定的轴向位置。
15.第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒的工作方法，包括：
16.将所述模拟燃料棒装入到燃料组件中；
17.通过加速度传感器检测模拟燃料棒在冷却剂作用下的振动加速度，获得模拟燃料棒的流致振动响应数据。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.1、本发明采用的模拟燃料棒具有包壳管，包壳管内从上至下依次布设有压紧弹簧、环形模拟芯块、支撑块和支撑管；环形模拟芯块内安装有定位卡簧，定位卡簧用于安装加速度传感器，通过采用内置加速度传感器的方式，在不改变流体环境的情况下，能够准确的测量燃料棒不同位置的流致振动响应，从而真实获取燃料棒的流致振动特性。
20.2、本发明的模拟燃料棒采用定位卡簧将加速度传感器与包壳管在棒束径向紧密连接，保证了带有加速度测量装置的模拟燃料棒具有和燃料棒相同的外观结构和质量分布，将该模拟燃料棒装入到燃料组件中，能够较为准确的获得燃料棒在冷却剂作用下的振动特性。
21.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
24.图1为实施例一中的加速度测量模拟燃料棒的结构示意图；
25.图2为实施例一中的定位卡簧的结构示意图；
26.其中：01、上端塞；02、密封圈；03、包壳管；04、压紧弹簧；05；环形模拟芯块；06、上部加速度传感器；07、定位卡簧；08、支撑块；09、支撑管；10、下端塞。
具体实施方式：
27.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
28.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.实施例一：
31.如图1所示，本实施例提供了一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒，该模拟燃料棒具有和燃料棒相同的外观结构和质量分布，用于准确测量燃料棒在冷却剂作用下的振动响应，包括，依次连接的上端塞、包壳管和下端塞，包壳管内从上至下依次布设有压紧弹簧、环形模拟芯块、支撑块和支撑管；所述环形模拟芯块内安装有定位卡簧，定位卡簧内部安装有加速度传感器。
32.作为一种实施方式，所述包壳管在上端塞部分加厚，并带有内螺纹。
33.所述上端塞是可拆卸式，为中间开孔t型结构，中间孔洞用于加速度传感器引线穿出，孔洞填充石墨后采用密封胶密封。
34.所述上端塞下部带有外螺纹，通过密封圈和螺纹将上端塞与包壳管连接，可调整加速度传感器在棒束内的轴向位置，有利于模拟燃料棒的重复使用。上端塞通过旋紧螺纹将压紧弹簧压紧，将环形模拟芯块和加速度传感器固定。
35.作为一种实施方式，所述加速度传感器为定制的压电式加速度传感器，由弹簧、质量块、压电元件和适配电路等部分组成。传感器在振动过程中，通过质量块对压电元件的压电效应，获得加速度值。
36.作为一种实施方式，所述模拟环形芯块为中空的圆柱状结构，用于传感器引线导出，也减少了芯块的用量。为方便装配，沿轴向对开。模拟环形芯块材料密度经过调配，以保证与燃料棒具有相同的线密度。所述环形模拟芯块分体式设置在包壳管内，分别为上部环形模拟芯块和下部环形模拟芯块，上部环形模拟芯块与下部环形模拟芯块之间设置定位卡簧。
37.作为一种实施方式，所述加速度传感器的引线向上从上端塞中间孔洞穿过，通过填充石墨，使用密封胶密封孔洞。
38.作为一种实施方式，所述定位卡簧用于将加速度传感器与包壳管在棒束径向紧密连接。
39.作为一种实施方式，所述定位卡簧带有四个楔形锥面，所述定位卡簧底部直径略小于包壳内径，中间孔洞方便拆卸，并可用于传感器引线穿出；定位卡簧的上部为四个指状楔形锥面结构，环箍于加速度传感器上，将加速度传感器在径向与包壳管压紧。所述加速度传感器放置在燃料棒的包壳管内部，通过上下两个带有四个楔形锥面的定位卡簧固定在燃料棒特定的轴向位置。
40.作为一种实施方式，所述定位卡簧包括环形柱体和若干个指状楔形锥面结构，环形柱体的顶面设置若干个指状楔形锥面结构，指状楔形锥面结构与环形柱体的顶面一体连接，指状楔形锥面结构呈顶部窄底部宽，指状楔形锥面结构的底部还设有凹槽，凹槽用于辅助固定加速度传感器。
41.作为一种实施方式，所述环形模拟芯块材料采用钨钼合金，密度经过调配，与真实芯块具有相同的线密度。所述环形模拟芯块轴向长度和外径与真实芯块相同。
42.作为一种实施方式，所述压紧弹簧用于环形模拟芯块和加速度传感器的轴向压紧固定。下端塞通过环焊与包壳管连接，并装入支撑管、支撑块、环形模拟芯块，保证模拟棒质量分布和结构形式与燃料棒相同。
43.作为一种实施方式，所述下端塞为棒状结构，外径略大于包壳管内径，在压入包壳
管后，通过环焊与包壳管连接。
44.本实施例通过采用内置加速度传感器的方式，在不改变流体环境的情况下，能够准确的测量燃料棒不同位置的流致振动响应，从而真实获取燃料棒的流致振动特性。
45.具体的，当环形模拟芯块05到达加速度传感器06设计的轴向安装位置时，装入加速度传感器06，通过定位卡簧07将加速度传感器06与包壳管03在燃料棒径向紧密连接。之后继续装入环形模拟芯块05，当环形模拟芯块05到达上部设计位置时，装入压紧弹簧04，之后将密封圈02装入包壳管03螺纹处，上端塞01通过螺纹连接包壳管03，使压紧弹簧04压紧，将环形模拟芯块05和加速度传感器06固定。加速度传感器06引线向上从上端塞01中间孔洞穿过，通过填充石墨，使用密封胶密封孔洞。
46.上述结构形式保证了带有加速度测量装置的模拟燃料棒具有和燃料棒相同的外观结构和质量分布，将该模拟燃料棒装入到燃料组件中，能够较为准确的获得燃料棒在冷却剂作用下的振动特性。
47.实施例二：
48.本实施例提供了一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒的工作方法，包括：
49.将所述模拟燃料棒装入到燃料组件中；
50.通过加速度传感器检测燃料棒在冷却剂作用下的振动加速度，获得流致振动响应数据，进而可分析获得燃料棒在冷却剂作用下的振动特性。
51.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：

1.一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，包括：包壳管，包壳管内从上至下依次布设有压紧弹簧、环形模拟芯块、支撑块和支撑管；所述环形模拟芯块内安装有定位卡簧，定位卡簧用于安装加速度传感器。2.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述定位卡簧包括环形柱体和若干个指状楔形锥面结构，环形柱体的顶面设置若干个指状楔形锥面结构，指状楔形锥面结构的底部还设有凹槽，凹槽用于固定加速度传感器。3.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述定位卡簧的上部为四个指状楔形锥面结构，环箍于加速度传感器上，将加速度传感器在径向与包壳管压紧。4.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述包壳管上端连接上端塞，包壳管的下端连接下端塞。5.如权利要求4所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述上端塞下部设有外螺纹，包壳管内侧面设有内螺纹，上端塞通过螺纹与包壳管连接。6.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述模拟环形芯块为中空的圆柱状结构。7.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述上端塞是可拆卸式，为中间开孔t型结构，中间孔洞用于加速度传感器引线穿出，孔洞填充石墨后采用密封胶密封。8.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述下端塞为棒状结构，外径略大于包壳管内径，在压入包壳管后，通过环焊与包壳管连接。9.如权利要求1所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒，其特征在于，所述加速度传感器放置在包壳管内部，通过上下两个带有四个楔形锥面的定位卡簧固定在包壳管特定的轴向位置。10.一种如权利要求1-9任一项所述的带有加速度测量装置的模拟燃料棒的工作方法，其特征在于，包括：将所述模拟燃料棒装入到燃料组件中；通过加速度传感器检测模拟燃料棒在冷却剂作用下的振动加速度，获得模拟燃料棒的流致振动响应数据。

技术总结

本发明提供了一种带有加速度测量装置的模拟燃料棒及方法，包括：包壳管，包壳管内从上至下依次布设有压紧弹簧、环形模拟芯块、支撑块和支撑管；所述环形模拟芯块内安装有定位卡簧，定位卡簧用于安装加速度传感器；通过采用内置加速度传感器的方式，在不改变流体环境的情况下，能够准确的测量燃料棒不同位置的流致振动响应，从而真实获取燃料棒的流致振动特性。性。性。