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

　　ICS 27.120.10

　　CCS F 48

　　团 体 标 准

　　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

　　Debris filtration performance test method for fuel assembly 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、任冰、董思莹、干富军、郑轶雄、杨萍、顾汉洋、彭帆。

　　本文件为首次发布。

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　　压水堆核电厂燃料组件管座异物过滤性能试验方法

　　1 范围

　　本文件说明了压水堆核电厂燃料组件管座异物过滤性能试验的原理，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异物过滤性能试验，其他类型反应堆燃料组件管座异物 过滤性能试验参照执行。

　　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

　　下列术语和定义适用于本部分。

　　3.1

　　金属碎片型异物 foreign material of metal debris

　　特指可能进入燃料组件棒束区的细小金属碎片。金属碎片型异物容易卡在燃料组件格架位置，并 在流体作用下对燃料棒包壳造成磨损，威胁包壳完整性，是燃料组件防异物功能结构设计中需主要关 注的异物类型。金属碎片型异物的来源广泛，可能来自于燃料组件制造过程中残留的金属碎屑，反应 堆中失效的零部件，或反应堆安装、装料、换料和大修时由外部进入的金属丝或金属碎片等。

　　3.2

　　异物捕获率 debris-catching rate

　　燃料组件下管座捕获或阻止异物进入燃料棒束区的概率，异物捕获率越大表明异物过滤性能越好。

　　4 原理

　　在水力回路中模拟流体携带金属碎片型异物通过下管座的随机过程，收集并统计被下管座试验件 捕获的异物，计算下管座的异物捕获率，可为下管座方案比选提供参考。

　　5 试验条件

　　5.1 试验应在水力回路中开展，试验的体积流量范围宜包络反应堆正常运行可能出现的最小流量和最 大流量，并按照等流量间距设置工况点。

　　5.2 回路中流体温度和压力宜采用常温、常压。

　　5.3 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。

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　　5.4 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，宜采用不锈钢或耐腐蚀的材质制造。

　　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 试验本体入口应设计成模拟堆芯下板流水孔的结构。

　　6.4 异物投入口至下管座入口之间的连接管道设计应避免可能阻碍异物输运的局部结构，确保流体能 够将异物输运至下管座入口。

　　7 仪器设备

　　应使用合适的仪器测量回路中流体温度、压力及流量，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%。

　　8 试验件

　　8.1 试验件包括下管座试验件、燃料组件下部模拟件以及金属异物样品。

　　8.2 下管座试验件的结构特征、几何尺寸、表面粗糙度等与原型管座一致。

　　8.3 燃料组件下部模拟件用于模拟燃料组件下部区域，由若干截短的模拟导向管、截短的模拟燃料棒 包壳管、模拟燃料棒下端塞及底部格架试验件组成。燃料组件下部模拟件与下管座试验件为可拆式连 接，下部模拟件的模拟燃料棒包壳管也可以拆卸。模拟导向管、模拟燃料棒包壳管及模拟燃料棒下端 塞的外形尺寸与原型一致，底部格架试验件的结构特征及几何尺寸与原型一致。图1给出了燃料组件 下部模拟件结构示意图。

　　图 1 燃料组件下部模拟件结构示意图

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　　8.4 金属异物样品的规格与尺寸应参考反应堆中典型的金属碎片型异物的特点进行选配，附录A 给 出了可参考的金属异物样品规格。

　　9 试验步骤

　　9.1 安装试验件、试验本体及测量仪器仪表，清点确认金属异物规格和数量。

　　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、温度和压力的稳定，分批向下管座上游投 放金属异物，投放完毕待回路稳定运行后停止试验。拆卸试验本体并取出试验件，收集停留在下管座 试验件上的，以及遗留在回路中的异物，然后对异物的类型、尺寸和分布位置等进行统计。每个试验 工况重复至少3次，逐一完成所有试验工况。

　　10 试验数据处理

　　10.1 采用公式(1)计算下管座对某种类型异物的捕获率：

　　………………… ………………(1)

　　式中：

　　f; ——下管座对第i种类型异物的捕获率，无量纲;

　　n; —— 被下管座捕获的第i 种类型异物的数量，根或个;

　　n,-uoral——投入回路中的第i 种类型异物的总数，根或个。

　　10.2 应对投入的异物和收集到的异物进行总量核算，遗失异物比例超过3%时宜重新开展试验。

　　10.3 宜采用同一工况多次试验结果取平均的方法确定下管座的异物捕获率。

　　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、异物规格及下管座试验件异物捕 获率等;

　　i) 试验结论。

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　　附 录 A (资料性) 异物规格

　　表 A.1 给出了可参考的异物规格，包括类型、尺寸、质量、数量。

　　表 A.1 异物规格表