【技术实现步骤摘要】
核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置
本专利技术涉及一种核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,特别涉及一种模拟LOCA工况发生时在高温水蒸气氧化及淬火中用于评价核燃料包壳性能的实验装置。
技术介绍
众所周知,LOCA(LossOfCoolantAccident)是核电厂在运行过程中最为严重的事故之一。该事故的发生主要是由于反应堆一回路冷却剂流失,导致堆芯温度急剧上升,同时反应堆内压力迅速下降,引发安注系统向堆内注水,以冷却快速升温的堆芯。在LOCA工况下(以锆合金为例),当核燃料包壳温度超过600℃时,由于外部压力的下降导致燃料包壳发生肿胀、破裂;当温度升高至850℃以上时,燃料包壳锆合金会发生剧烈的锆水反应,包壳外部氧化膜厚度迅速增加,同时反应释放出氢气。当对堆芯进行注水时,相当于对锆合金包壳进行淬火,会导致包壳变脆甚至破裂,可引发放射性裂变产物泄漏。针对LOCA工况,美国联邦法规10CFR50.65制定了燃料包壳完整性的临界条件,即在最高温度1204℃、ECR(Equivalentcladdingreacted)最高为17%时,核燃料包壳淬火时要保持完整性。达到一定值ECR所需时间由Baker-Just公式计算得出。包壳的氧化产氢量不超过假设所有锆水反应所释放氢量的1%。我国ECCS验收标准也是参照这一法规。(1)计算的燃料包壳最高温度应不超过1204℃;(2)计算的燃料包壳最大氧化量不应超过包壳原始壁厚的17%;(3)与水蒸汽或水的发生化学反应的锆不应超过堆芯包壳总重量(不包括元件棒空腔部分的重量)的1%。如果用堆内实验获 ...
【技术保护点】
一种核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,其特征在于:包括:用于容纳核燃料包壳管的型腔,所述的型腔包括通过密封件分隔形成的位于上部的真空腔和位于下部的淬火腔,在所述密封件上设有通孔,所述核燃料包壳管密封设置在所述通孔中、且上部位于所述真空腔、下部位于所述的淬火腔内;加热装置,其包括自所述核燃料包壳管开口伸入所述核燃料包壳管内的加热棒、套设在所述加热棒的外周用于将所述加热棒与所述核燃料包壳管的内壁绝缘隔开的套管、以及辅助所述加热棒加热的辅热单元,所述套管的材质为石英或陶瓷;水蒸气循环装置,其包括分别与所述淬火腔相连通的水蒸气发生器和水蒸气冷凝器;抽真空装置,其包括抽真空泵、分别与所述真空腔和淬火腔相连通的管道、以及控制阀;冷却装置,其包括能够分别向所述真空腔和淬火腔内注入冷却液的进液单元、以及排液单元;控制系统,其包括用于控制所述抽真空泵抽真空的第一控制单元、用于控制所述进液单元注入冷却液的第二控制单元、以及分别用于检测并监控所述真空腔和所述淬火腔内压力变化的检控单元,其中当所述检控单元显示所述的真空腔或所述淬火腔内压力下降时,所述的核燃料包壳管损坏而失效。
【技术特征摘要】
1.一种核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,其特征在于:包括:用于容纳核燃料包壳管的型腔,所述的型腔包括通过密封件分隔形成的位于上部的真空腔和位于下部的淬火腔,在所述密封件上设有通孔,所述核燃料包壳管密封设置在所述通孔中、且上部位于所述真空腔、下部位于所述的淬火腔内;加热装置,其包括自所述核燃料包壳管开口伸入所述核燃料包壳管内的加热棒、套设在所述加热棒的外周用于将所述加热棒与所述核燃料包壳管的内壁绝缘隔开的套管、以及辅助所述加热棒加热的辅热单元,所述套管的材质为石英或陶瓷;水蒸气循环装置,其包括分别与所述淬火腔相连通的水蒸气发生器和水蒸气冷凝器;抽真空装置,其包括抽真空泵、分别与所述真空腔和淬火腔相连通的管道、以及控制阀;冷却装置,其包括能够分别向所述真空腔和淬火腔内注入冷却液的进液单元、以及排液单元;控制系统,其包括用于控制所述抽真空泵抽真空的第一控制单元、用于控制所述进液单元注入冷却液的第二控制单元、以及分别用于检测并监控所述真空腔和所述淬火腔内压力变化的检控单元,其中当所述检控单元显示所述的真空腔或所述淬火腔内压力下降时,所述的核燃料包壳管损坏而失效。2.根据权利要求1所述的核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,其特征在于:所述的核燃料包壳管的下部悬空在所述淬火腔内,且包括管体、焊接在所述管体底部的管底,所述加热棒的下端部位于所述管体底部和所述管底焊接处的上方,且所述加热棒的下端部距所述淬火腔底部的距离大于所述焊接处的高度。3.根据权利要求2所述的核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,其特征在于:在所述淬火腔的侧壁上分别设有水蒸气入口和水蒸气出口,通过管道分别将所述的水蒸气入口与所述水蒸气发生器、所述水蒸气出口与水蒸气冷凝器相连通,其中所述的水蒸气入口的高度大于所述焊接处的高度、小于所述加热棒下端部距所述淬火腔底部的距离。4.根据权利要求1所述的核燃料包壳管在模拟LOCA工况下性能评价的实验装置,其特征在于:所述的密封件为水冷金属密封件,所述的水冷金属密封件与...
【专利技术属性】
技术研发人员:王荣山,束国刚,柏广海,张晏玮,刘二伟,梅金娜,耿建桥,杜晨曦,
申请(专利权)人:苏州热工研究院有限公司,中国广核集团有限公司,中国广核电力股份有限公司,中广核工程有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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