[發明專利]球床型高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置

有效

• 申請號: 201110385224.5
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103137226A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 任成;楊星團;孫艷飛;張作義;吳宗鑫
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝;王瑩

技術領域

本發明屬于核反應堆堆內測量領域，特別是涉及一種球床型高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置。

背景技術

模塊式球床型高溫氣冷堆是國際公認的新一代先進反應堆。清華大學核研院負責的10兆瓦高溫氣冷實驗堆(HTR-10)的建造成功標志著我國在高溫氣冷堆技術領域已達到世界先進水平，為我國以及世界核能事業的發展做出了重要的貢獻。

球床型高溫氣冷堆堆芯是由石墨反射層砌成的具有錐形底部的圓柱形腔室。燃料元件采用內含陶瓷型涂敷顆粒燃料的以石墨為基體的球形結構，直徑為6cm。燃料球通過堆頂裝料管添加到反應堆堆芯，多次循環，最后通過堆底卸料管流出反應堆堆芯。采用化學惰性和熱工性能良好的氦氣作為冷卻劑。

反應堆堆芯內燃料球位是涉及反應堆安全運行的重要過程參數。現有高溫氣冷實驗堆尚沒有在壓力殼內設置球位計對燃料球位進行監測。

反應堆運行時的堆內環境十分復雜，內部元件將承受高溫、高壓及高輻射，燃料球在循環過程中會與自身以及其它堆內構件發生摩擦磨損，并產生大量石墨粉塵。傳統的工業料位計種類較多，諸如電阻式、電感式、電容式、超聲波式、激光式等物位傳感器，但是能夠適應反應堆堆內運行條件并滿足核級儀表要求的卻很少。比如，電容式傳感器在實際應用中需要配合復雜的測量電路，結構復雜，易出故障，不符合反應堆內元件穩定可靠，減少維修次數，避免輻射污染的要求。雷達、超聲波物位計在高溫環境下容易死機，且容器內粉塵較多，吸收嚴重，料位與空氣之間的界面不清，無法正常使用。粉塵環境下，各類物位傳感器探頭安置時間稍長后，石墨粉塵將粘附在探頭上或探頭與側壁之間，越積越厚，形成短路或阻礙聲波的進出，造成探測器失效。另外，堆芯內安裝傳感器探頭還需注意不能阻礙燃料球的球流運動。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、穩定可靠的高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置，提供反應堆堆芯內準確的球位信息，保證球床型高溫氣冷堆的有效運行。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種球床型高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置，所述高溫氣冷堆堆芯為石墨塊堆砌形成的具有錐形底部的圓柱形腔室，堆芯上部設有燃料裝入管，堆芯底部設有燃料卸料管，所述石墨塊形成側反射層，所述燃料為以石墨為基體的球形體，所述測量裝置包括多個間隔設置在側反射層上的球位探極，所述每個球位探極連接電極引線，所述電極引線連接二次指示儀表，以顯示所述球位探極所探測的燃料球位信息。

其中，所述球位探極包括中心電極和設置在中心電極外圍的絕緣套筒，所述中心電極與電極引線相連。

其中，所述中心電極安裝在所述側反射層上，所述中心電極與所述側反射層的側壁相貼平。

其中，所述中心電極由石墨制成，為矩形塊狀電極；所述絕緣套筒為陶瓷絕緣套筒。

其中，所述絕緣套筒與所述側反射層相接觸的端面上設置有環形氣嘴，所述絕緣套筒筒壁上設置有多個與套筒軸向相平行的導氣通道，所述導氣通道一端與環形氣嘴相連通，另一端與側反射層內的冷氮氣流通通道相連。

其中，所述側反射層上最底部的球位探極設置為零位。

(三)有益效果

上述技術方案具有如下優點：(1)提供了一種結構簡單、穩定可靠的高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置，為反應堆安全運行提供準確的堆內球位信息；(2)電極接觸式測量方式能夠靈活適應各種測量范圍，分辨率要求，結構簡單，穩定可靠，可用指示儀表直接顯示球位信息，顯著簡化了測量電路，提高穩定性；(3)球位探極上的環形氣嘴和導氣通道能實現氦氣沖刷，避免石墨粉塵堆積，保證測量系統長期運行。

附圖說明

圖1是本發明實施例的球床型高溫氣冷堆堆芯燃料球位測量裝置；

圖2是本發明實施例中球位電極的結構示意圖；

圖3是圖2的端面結構示意圖。

其中，1：反應堆堆芯；2：側反射層；3：燃料球；4：球位探極；5：冷氦氣流通孔道；6：二次指示儀表；7：中心電極；8：絕緣套筒；9：電極引線；10：環形氣嘴；11：導氣通道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。