[發(fā)明專利]一種用于模擬反應(yīng)堆燃料棒包殼材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的反應(yīng)釜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110333435.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113096840B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任潞;賈文楊;徐健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G21C17/00
• 分類號(hào): G21C17/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于模擬反應(yīng)堆燃料棒包殼材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的反應(yīng)釜，包括：釜體；釜蓋，所述釜蓋可拆卸地蓋合在釜體上；且所述釜蓋的頂部開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口上設(shè)置有一可拆卸的分體式法蘭；燃料組件，所述燃料組件設(shè)置在釜體內(nèi)，包括燃料棒進(jìn)氣單元，所述燃料棒進(jìn)氣單元包括燃料棒進(jìn)氣管；所述燃料棒進(jìn)氣管的直徑小于所述進(jìn)氣口的直徑并穿過(guò)所述進(jìn)氣口，通過(guò)所述分體式法蘭與反應(yīng)釜外部的氣管相連。本發(fā)明的反應(yīng)釜的分離程度較高，可極其方便地清洗反應(yīng)釜及更換釜內(nèi)包殼材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于模擬反應(yīng)堆燃料棒包殼材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的反應(yīng)釜。

背景技術(shù)

包殼是反應(yīng)堆中的重要安全屏障，用于包容裂變產(chǎn)物，防止裂變產(chǎn)物外泄。為了保證核電安全，要求包殼具有足夠的耐高溫、耐高壓和耐腐蝕等性能；同時(shí)要求在正常運(yùn)行的反應(yīng)堆堆芯工況下，處于高溫高壓以及水冷卻環(huán)境中的包殼的內(nèi)、外表面不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度，并且包殼金屬層的厚度需要足以支撐燃料元件。

為確保包殼滿足要求，需要對(duì)包殼材料進(jìn)行反應(yīng)堆堆芯服役的性能試驗(yàn)，包括氧化特性(耐腐蝕特性)，這對(duì)促進(jìn)核安全具有重要的指導(dǎo)作用。想要對(duì)包殼材料的氧化特性進(jìn)行評(píng)估，需要對(duì)反應(yīng)堆堆芯的高溫高壓環(huán)境進(jìn)行模擬。在由冷卻劑構(gòu)成的一回路中，包殼的基體金屬會(huì)出現(xiàn)氧化層，同時(shí)冷卻劑中的腐蝕產(chǎn)物發(fā)生沉積形成沉積層，因而通過(guò)對(duì)一回路水相進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)即可對(duì)包殼材料的腐蝕行為進(jìn)行研究。

相關(guān)技術(shù)主要采用分層式電加熱方式來(lái)模擬真實(shí)情況下包殼徑向的溫度梯度，但是對(duì)不同段的保溫材料要求較高，目標(biāo)較難實(shí)現(xiàn)。或者采取橫向固定燃料棒的格架，但是模擬不夠充分，只是簡(jiǎn)單固定，而且對(duì)燃料棒的磨損較嚴(yán)重，沒(méi)有涉及燃料組件格架對(duì)包殼材料腐蝕行為中的影響，對(duì)模擬包殼性能產(chǎn)生影響。或者，有相關(guān)技術(shù)還通過(guò)充入高溫高壓水來(lái)加熱，但其所模擬的堆芯溫度不足，以致包殼無(wú)法生成實(shí)際環(huán)境中的固溶體，不能真實(shí)反映堆芯工況包殼材料的服役環(huán)境。

除此之外，相關(guān)技術(shù)在模擬試驗(yàn)中采取的模擬裝置一體化程度高，分離度較低，對(duì)反應(yīng)釜的清洗以及燃料組件的更換極為不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種用于模擬反應(yīng)堆燃料棒包殼材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的反應(yīng)釜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便拆卸和清洗，而且可以通過(guò)電加熱器加熱至1000℃的高溫、高壓氣體充入燃料棒內(nèi)，可測(cè)量一回路中溫度、壓力、流速、濃度以及pH等物理化學(xué)量來(lái)研究包殼表面沉積層特性。

具體地，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種反應(yīng)釜，包括：

釜體；

釜蓋，所述釜蓋可拆卸地蓋合在釜體上；且所述釜蓋的頂部開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口上設(shè)置有一可拆卸的分體式法蘭；

燃料組件，所述燃料組件設(shè)置在釜體內(nèi)，包括燃料棒進(jìn)氣單元，所述燃料棒進(jìn)氣單元包括燃料棒進(jìn)氣管；所述燃料棒進(jìn)氣管的直徑小于所述進(jìn)氣口的直徑并穿過(guò)所述進(jìn)氣口，通過(guò)所述分體式法蘭與反應(yīng)釜外部的氣管相連。

根據(jù)本發(fā)明第一方面的反應(yīng)釜，至少具有如下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)在釜蓋上開(kāi)設(shè)直徑大于燃料棒進(jìn)氣管的進(jìn)氣口，并通過(guò)一分體式法蘭使燃料棒進(jìn)氣管與反應(yīng)釜外部的氣管連接，在試驗(yàn)結(jié)束，拆除分體式法蘭，使燃料棒進(jìn)氣管與外部的氣管分離，然后可直接將釜蓋穿過(guò)燃料棒進(jìn)氣管從上方取出，最終使得燃料組件可以從釜體中整體取出。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述分體式法蘭包括法蘭本體、分別設(shè)置在法蘭本體上方和下方的第一法蘭盤和第二法蘭盤，所述第一法蘭盤與所述第二法蘭盤可拆卸連接；法蘭本體由左右兩片分體組成，兩片分體的接合處形成法蘭中心孔。通過(guò)設(shè)置第一法蘭盤和第二法蘭盤，以及左右兩片分體，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜外部的氣管、釜蓋和燃料棒進(jìn)氣管三者的緊密連接，又能使三者分離。