[發(fā)明專利]一種模擬燃料包殼高燃耗工況試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911309044.1
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110957053B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柏廣海;薛飛;張晏瑋;劉二偉;耿建橋;余偉煒;尚燦;黨建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 殷增浩

本發(fā)明涉及一種模擬燃料包殼高燃耗工況試驗系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)包括容置包殼樣品并對包殼樣品進行加熱的加熱裝置、用于為包殼樣品加熱提供真空環(huán)境的真空單元、用于為加熱裝置中的包殼樣品進行氧化工況模擬提供輔助環(huán)境的輔助系統(tǒng)，加熱裝置包括內(nèi)部形成有容置包殼樣品的空腔且具有出入口的臥式爐體、對爐體進行加熱的加熱單元、監(jiān)測爐體內(nèi)部溫度的測溫單元、放置包殼樣品的放置架；該試驗系統(tǒng)可實現(xiàn)高溫高壓下滲氫和滲氧功能，獲得一定氧化膜厚度和一定氫含量的高燃耗包殼，該試驗系統(tǒng)的研發(fā)為研究燃料包殼高燃耗工況下的性能及新型燃料包殼的研發(fā)具有積極的現(xiàn)實意義，并為新型燃料包殼高燃耗性能評價提供支持，填補國內(nèi)空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種模擬燃料包殼高燃耗工況試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料包殼是指封裝燃料芯體的金屬外殼,呈圓管狀，兩端與端塞密封,燃料包殼是核電廠防止放射性物質(zhì)外逸的三道實體屏障(燃料包殼、反應(yīng)堆冷卻劑承壓邊界和安全殼)的第一道屏障,保護燃料芯塊不受冷卻劑的侵蝕、避免燃料中裂變產(chǎn)物外泄，使冷卻劑免受污染、保持燃料元件的幾何形狀并使之有足夠的剛度和機械強度;燃料包殼包容核燃料，承受高溫、高壓和強烈的中子輻照、包殼內(nèi)壁受裂變氣體壓力、腐蝕、燃料腫脹、吸氫致脆和芯塊包殼的相互作用等危害、包殼外壁受冷卻劑壓力、沖刷、振動和腐蝕以及氫脆等威脅,因此模擬堆內(nèi)高燃耗工況下的包殼滲氫、滲氧情況對研究燃料包殼性能及新型燃料包殼的研發(fā)具有積極的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種模擬燃料包殼高燃耗工況試驗系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種模擬燃料包殼高燃耗工況試驗系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)包括容置包殼樣品并對包殼樣品進行加熱的加熱裝置、用于為包殼樣品加熱提供真空環(huán)境的真空單元、用于為加熱裝置中的包殼樣品進行氧化工況模擬提供輔助環(huán)境的輔助系統(tǒng)，加熱裝置包括內(nèi)部形成有容置包殼樣品的空腔且具有出入口的臥式爐體、對爐體進行加熱的加熱單元、監(jiān)測爐體內(nèi)部溫度的測溫單元、放置包殼樣品的放置架。

優(yōu)選地，輔助系統(tǒng)包括向爐體內(nèi)部空腔供應(yīng)高壓蒸汽的蒸汽供應(yīng)單元、用于使?fàn)t體內(nèi)部空腔的蒸汽壓力保持恒定的壓力控制單元、用于對使用后的高壓蒸汽進行冷凝收集的冷凝單元、與爐體內(nèi)部空腔通過第一管路連通的加熱混氣罐，蒸汽供應(yīng)單元與加熱混氣罐連通。

優(yōu)選地，試驗系統(tǒng)還包括對接在爐體出入口的外側(cè)用于對氧化后的包殼樣品進行淬火的水槽。

優(yōu)選地，蒸汽供應(yīng)單元包括產(chǎn)生高壓蒸汽的蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器與加熱混氣罐通過第二管路連通；冷凝單元包括與爐體內(nèi)部空腔連通的冷凝器、與冷凝器連通的水冷機。

優(yōu)選地，爐體包括外支撐體和位于位于外支撐體內(nèi)周的爐管，空腔形成于爐管內(nèi)周，測溫單元包括設(shè)于外支撐體和爐管之間的外熱電偶、設(shè)于空腔內(nèi)的內(nèi)熱電偶。

優(yōu)選地，加熱單元包括設(shè)于外支撐體和爐管之間的內(nèi)加熱組件、設(shè)于爐管兩端的第一外加熱組件和第二外加熱組件。

優(yōu)選地，第二外加熱組件的底部設(shè)置抽動式加熱板，水槽位于抽動式加熱板下方。

優(yōu)選地，試驗系統(tǒng)還包括用于為加熱裝置中的包殼樣品進行滲氫工況模擬提供輔助氣體的供應(yīng)單元，供應(yīng)單元的包括用于向爐體內(nèi)部空腔中分別供應(yīng)氫氣和氬氣的氫氣供應(yīng)單元和氬氣供應(yīng)單元; 氬氣供應(yīng)單元和氫氣供應(yīng)單元均與加熱混氣罐連通。

優(yōu)選地，真空單元包括機械泵、與機械泵連通的分子泵，分子泵與爐體內(nèi)部空腔連通。

由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：