[發明專利]一種高功率燃料棒控溫輻照裝置

有效

• 申請號: 202111191615.3
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113936826B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 段世林;王梓;王冠博;郭斯茂;唐彬;袁姝;竇海峰
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G21C19/07
• 分類號: G21C19/07;G21C19/22;G21C19/24
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 仲萬珍

本發明公開了一種高功率燃料棒控溫輻照裝置，該裝置包括：輻照膠囊、控溫對開套和惰性氣體，輻照膠囊上設置定位臺，控溫對開套上設計用于調解溫度的溝槽。本發明公開的高功率燃料棒控溫輻照裝置，適用于核燃料或核發熱極高材料的輻照實驗。本發明通過控溫對開套將燃料棒的輻射熱傳遞到輻照膠囊達到散熱的目的；通過調整控溫對開套外表面矩形溝槽的數量和溝槽尺寸，實現溫度調控的目的；輻照膠囊中空腔體與控溫對開套的頂部之間留有間隙，保證輻照實驗結束后，燃料棒的順利取出，以及為燃料棒包殼可能發生破損后氣體釋放留有空間；輻照膠囊外的定位凸臺保證了控溫輻照裝置安裝的穩定性。

技術領域

本發明屬于核電材料領域，尤其涉及一種高功率燃料棒控溫輻照裝置。

背景技術

燃料棒等關鍵核電材料是支撐大型先進壓水堆或者高溫氣冷堆等核電站發展的關鍵因?素，也是制約核電技術飛速發展的瓶頸之一。隨著我國核電自主化工作的深入，開展燃料棒?輻照考驗，通過輻照考驗進行檢測分析并獲取燃料棒功率躍遷的失效限值，建立燃料棒功率?瞬態行為模型，是燃料棒核電材料研發的重要環節。輻照考核對待考核材料的溫度有很高的?要求，需要控制核電材料樣品的溫度在10℃左右的極小溫度范圍內波動。

目前為反應堆內輻照材料樣品提供溫度加載的裝置主要是靜態控溫輻照裝置，常見的靜?態控溫輻照裝置主要利用惰性氣體間隙作為保溫層，通過調節氣隙厚度或惰性氣體成分，實?現待測燃料棒的輻照溫度控制，然而以現有的靜態控溫裝置作為燃料棒的控溫輻照裝置并不?適合，這是因為現有的靜態控溫裝置主要通過惰性氣體保溫層，降低考核核電材料輻射散熱，?從而為輻照材料提供溫度加載，如果利用現有的靜態控溫裝置作為燃料棒考核的輻照裝置，?將存在以下問題：a)燃料棒的發熱率極高，在輻照考核過程中會產生大量的熱，因此需要?通過輻照裝置進行一定程度的散熱，但現有靜態輻照裝置中的惰性氣體導熱性并不高，因此?僅依靠惰性氣體間隙是無法滿足目標輻照溫度，且這種利用氣隙調控溫度的裝置其控溫誤差?很大；b)燃料棒對氣隙厚度的敏感性極高，當輻照罐晃動或者燃料棒在控溫輻照裝置內部?的位置發生改變時，從而導致其實際輻照溫度也發生了變化。

因此，亟需一種控溫輻照裝置，該控溫輻照裝置能夠用于高功率燃料棒的輻照實驗。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高功率燃料棒控溫輻照裝置。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：一種高功率燃料棒控溫輻照裝置，所述裝置包?括：輻照膠囊、控溫對開套和惰性氣體；

所述輻照膠囊由上下兩部分嚴密焊接而成，其具有中空腔體，輻照膠囊外側設置有定位?凸臺；

所述控溫對開套外表面沿軸線方向開設有多個矩形溝槽，控溫對開套嵌入輻照膠囊的中?空腔體中，且其外表面與輻照膠囊的中空腔體內表面緊緊貼合，控溫對開套的多個矩形溝槽?與輻照膠囊的中空腔體內表面形成氣體腔，所述矩形溝槽數量可調整；

所述惰性氣體注入上述氣體腔中；

所述控溫對開套內固定燃料棒，燃料棒外壁貼合控溫對開套內壁，控溫對開套的內徑和?外徑根據固定燃料棒的直徑進行調整。

優選的，所述輻照膠囊材料為純鋁、核級鋁合金和鎳基合金中的任意一種，所述輻照膠?囊材料導熱率＞200W·m^-1·K^-1。

優選的，所述輻照膠囊內的中空腔體的長度大于控溫對開套的長度，控溫對開套頂部與?輻照膠囊內表面之間充入惰性氣體。

優選的，所述控溫對開套由兩個半圓套拼接而成。

優選的，所述控溫對開套采用導熱率＜30W·m^-1·K^-1，熔點＞1200℃的不銹鋼材料制成。

優選的，所述控溫對開套的多個矩形溝槽的深度均為0.5mm～3mm，寬度均為?1mm1～5mm。