目前我国核电站广泛采用的压水型反应堆,工况下堆芯燃料组件棒束通道内将包含大量气泡,与冷却剂形成气液两相流动。研究两相流含气率以及气泡群的形态和分布规律,对于分析其流动、传热、临界热流密度等特性,构建两相流数理模型,并以此指导反应堆系统的热工设计具有重要意义。但由于实际堆芯工况存在高温、高压、高流速和高辐射等特点,无法对其内部气液相界面积与相态分布等特性进行直接检测。所以,通过搭建降温降压或常温常压环境下的堆芯结构模拟装置,借助相关检测手段对燃料棒束通道内的气泡特征参数进行研究,构建两相流体的分析模型和界面运输方程,以此预测实际堆芯燃料组件的压力分布和传热特性,仍为其主流研究方式。鉴于此,本文针对核反应堆热工设计与建模中堆芯气液两相流参数的测算需求,研究了一种基于激光截面成像的气泡群特征测量方法,在透明模型堆芯外部使用平面激光照射两相流,形成横向探测截面,通过高速摄影获取气泡群在该截面的前向光散射图像,使用图像分析法对流态特征进行分析。实验搭建了常温常压下3×3的棒束通道气液两相流气泡产生装置与流道截面气泡运动图像采集装置,并搭配双探头电导率探针气泡速度与粒径分析系统对图像法测量数据做验证分析。首先对采集到的气泡图像经过预处理后,利用圆度值分类法将气泡分为规则气泡群与不规则气泡群两类,针对规则气泡群采用直接椭圆拟合提取其特征参数,而对于不规则气泡群使用优化的快速径向对称变换图形分割算法对图像进行处理,降低气泡影像重叠或粘连引入的面积与数量计算误差。使用截面图像气泡面积与流道截面之比计算截面含气率值,并选用米洛波尔斯基简化的滑速比模型验证含气率测量值误差,结果表明在泡状流条件下误差范围均小于10%。通过对连续图像序列的气泡面积积分,完成截面含气率分布分析,此外基于气泡“断层轮廓—速度—形态”的约束关系,使用纵向圆度值拟合完成气泡垂直速度的求解,再结合垂直速度与断层轮廓边缘点坐标信息完成气泡三维椭球重建,实现气泡的三维形态重建及平均粒径分布计算,实验结果与探针系统测量值的相对误差在10%以内。针对棒束通道气液两相流气泡运动特征参数检测,本文提出的截面图像分析系统,从量程和精度上均优于传统的纵向面图像法,且气泡特征参数的分析种类与维度更加丰富,这对研究棒束通道气液两相流相界面积与相态分布具有一定的参考价值。