T/CNEA 038-2022 压水堆核电厂燃料组件管座压降试验方法

　　ICS 27.120.10

　　CCS F 48

　　团 体 标 准

　　T/CNEA 038—2022

　　压水堆核电厂燃料组件管座压降试验方法

　　Pressure drop test method for fuel assmebly nozzle of PWR nuclear power plants

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　　中国核能行业协会 发 布

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　　目 次

　　工

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　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。

　　T/CNEA 046—2022《压水堆核电厂燃料组件管座力学性能试验方法》、 T/CNEA 038—2022《压 水 堆核电厂燃料组件管座压降试验方法》与 T/CNEA 039—2022《压水堆核电厂燃料组件管座异物过滤 性能试验方法》共同构成压水堆核电厂燃料组件管座试验方法团体标准体系。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国核能行业协会提出并归口，技术支持单位为上海核工程研究设计院有限公司、核工 业标准化研究所、苏州热工研究院有限公司。

　　本文件起草单位：上海核工程研究设计院有限公司、上海交通大学、中广核研究院有限公司。

　　本文件主要起草人：张朝柱、董思莹、牛强、干富军、郑轶雄、杨萍、邢军、肖瑶。

　　本文件为首次发布。

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　　压水堆核电厂燃料组件管座压降试验方法

　　1 范围

　　本文件说明了压水堆核电厂燃料组件管座压降试验的原理，并规定了试验条件、试验回路、测量 仪器、试验件、试验步骤、试验数据处理、试验报告等内容。

　　本文件适用于压水堆核电厂燃料组件管座压降试验，其他类型反应堆燃料组件管座压降试验可参 照执行。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件。

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要定义的术语和定义。

　　4 原理

　　将安装有管座试验件的试验本体安装于水力回路中，调节回路温度、压力、流量至工况要求值， 测量流体经过管座的压降，根据测得的压降及流量，结合参考面积，计算试验雷诺数和管座阻力系数， 并绘制阻力特性曲线。

　　5 试验条件

　　5.1 试验应在中大流量水力回路中开展，附录A 给出了一种适宜的试验回路示意图。试验雷诺数应 进入第二自模区且应尽量包络反应堆典型工况的雷诺数。如因试验设备限制无法达到反应堆典型工况 的雷诺数，宜尽量增大试验雷诺数的范围。

　　5.2 试验回路设计流量应覆盖试验所需雷诺数范围。试验回路应具备稳压功能，能够使回路中流体的 压力维持稳定，应避免出现流动不稳定性。试验回路应具备温度控制功能，能够使回路中流体的温度 达到试验要求值，并维持稳定。

　　5.3 试验宜按照等流量间距设置工况点，在同一温度下，通过改变流量来调整雷诺数。

　　5.4 试验应在去离子水环境中开展，防止试验回路和试验件腐蚀，去离子水应目视无浑浊、无油、无 沉淀物，电导率宜不超过1.0μs/cm。

　　5.5 试验应在单相水环境中开展，水中氧含量宜不超过3mg/L。

　　6 试验本体

　　6.1 试验本体用于容纳试验件，并为试验仪器设备提供测量接口，宜采用不锈钢或耐腐蚀的材质

　　工

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　　制 造 。

　　6.2 试验本体内部流道截面应模拟单组件在参考堆芯内所占截面，如对于方形的下管座，采用方形流 道形式，流道截面尺寸为组件中心距×组件中心距，尺寸公差不超过±0.05 mm。

　　6.3 试验取压孔应布置在流场充分发展区，且在试验本体同一高度截面最少选取两个以上对称位置开 设测压孔，并与压差测量仪器连接。测压孔应光滑无毛刺。附录A 给出了一种适宜的试验本体结构和 测点布置示意图。

　　7 仪器设备

　　应使用合适的仪器测量回路中流体温度、压力、流量以及流体流经管座的压降，测量系统不应对 试验段的压差产生过大的干扰，测量仪器类型和精度要求如下：

　　——宜采用热电偶或热电阻测量流体温度，热电偶或热电阻量程应覆盖试验温度范围，精度I 级; ——宜采用压力传感器测量流体压力，量程应覆盖试验工况范围，精度±0.2%;

　　——宜采用涡轮或文丘里流量计测量进入试验本体的流量，流量计量达到准确性要求，量程应覆

　　盖试验流量范围，精度±0.5%;

　　——宜采用压差传感器测量流体流经管座的压降，量程应覆盖管座压降的最大值，精度±0.1%。

　　8 试验件

　　采用单个管座试验件，其结构特征、几何尺寸、表面粗糙度与原型管座一致。

　　9 试验步骤

　　9.1 安装试验件、试验本体及测量仪器仪表。

　　9.2 按试验回路运行规程和试验大纲要求启动回路，同时检查回路设备及仪器仪表是否正常工作。

　　9.3 调节回路流量至试验工况要求值，维持回路流体流量、温度和压力稳定，宜连续采集2 min 以上 试验数据，包括管座压降、流体流量、温度和压力。

　　9.4 根据回路温度 T 和压力P, 确定流体密度p 和运动黏度v。

　　9.5 根据测得的管座压降 DP 及流量Q, 结合参考面积A, 计算试验雷诺数Re 和管座阻力系数K。

　　9.6 逐一完成所有试验工况。

　　9.7 完成所有工况后，应至少开展一次重复性试验。

　　10 试验数据处理

　　10.1 采用下列公式计算试验雷诺数：

　　式 中 ：

　　Re—— 雷诺数，无量纲;

　　Q—— 流体体积流量，m³/h;

　　De——水力直径，m;

　　A ——参考面积，m²;

　　……………………………………

　　(1)

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　　v ——运动黏度， m²/s。

　　10.2 采用下列公式计算管座阻力系数：

　　……………………………………(2)

　　式中：

　　K ——阻力系数，无量纲;

　　DP—— 管座压降，Pa;

　　p ——流体密度，kg/m³;

　　V ——流体流速，m/s;

　　f ——摩擦因子，无量纲;

　　l ——摩 擦 长 度 ，m;

　　De ——水力直径， m。

　　10.3 以试验雷诺数为横坐标，管座阻力系数为纵坐标，将所有工况的数据点绘制在同一图上，形成 管座阻力特性曲线，即管座阻力系数与雷诺数的关系曲线，宜采用最小二乘法拟合管座阻力特性曲线 的关系式。

　　10.4 对于试验雷诺数未达到堆芯雷诺数的试验工况，根据阻力特性曲线外推，获得反应堆典型工况 雷诺数对应的阻力系数。

　　11 试验报告

　　试验报告至少应给出以下几个方面的内容：

　　a) 试验目的;

　　b) 试验回路;

　　c) 试验本体;

　　d) 试验件;

　　e) 仪器设备及测点布置;

　　f) 试验工况表;

　　g) 试验步骤;

　　h) 试验结果，包括试验室环境温度、流体温度、压力、流量、管座压降、试验雷诺数、参考面 积、管座阻力系数以及阻力特性曲线等;

　　i) 试验结论。

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　　附 录 A ( 资 料 性 ) 试验原理图

　　图 A.1 给出了 一 种适宜的试验回路示意图，包括泵、阀、管路、流量计、稳压器、换热器、过滤

　　器及试验本体等。

　　冷却水

　　换热 器

　　过滤器

　　泵

　　补水系统

　　图 A.1 试验回路示意图

　　图 A.2 给出了 一 种适宜的试验本体结构及测点布置示意图，包括试验本体、管座试验件以及温度、

　　压力、压差测点的布置。

　　图 A.2 试验本体结构和测点布置示意图