一种燃料棒裂变产物释放模拟装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料棒裂变产物释放模拟装置及其使用方法，本发明专利技术的模拟装置包括加热炉、坩埚和燃料棒模拟体；其中，所述燃料棒模拟体用于模拟原型燃料元件的包壳与芯块；所述坩埚用于支撑燃料棒模拟体，同时提供气体循环流道，在燃料棒模拟体熔化时能够包容液态熔融物，防止熔融物损伤加热炉；所述加热炉用于对燃料棒模拟体加热。本发明专利技术为裂变产物释放特性实验提供了一种不带放射性同位素，并且结构与物理化学过程与真实燃料棒相近的裂变产物释放特性实验装置，可用于研究不同堆型和不同燃耗严重事故各种裂变产物释放特性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料棒裂变产物释放模拟装置及其使用方法
本专利技术属于严重事故实验设备
，具体涉及一种应用于严重事故条件下燃料棒裂变产物释放模拟装置及其使用方法。
技术介绍
核反应堆在正常运行条件下，经过中子的辐照，燃料棒中二氧化铀晶粒中会逐渐积累裂变产物，其中的裂变气体持续向晶界扩散，并逐渐累积在燃料芯块与包壳之间的气隙中。当核反应堆发生严重事故后，燃料棒包壳破裂，部分裂变气体通过破口释放到燃料棒外部，大部分裂变产物仍然被包容在燃料芯块中。随着燃料棒温度持续升高，溶解于基体的易挥发性裂变产物通过热扩散释放，其他裂变产物在燃料基体中溶解度达到极限而析出至晶界。随着温度继续上升，燃料棒开始熔化，晶内气泡捕获的裂变气体及其他裂变产物进一步释放。裂变产物释放过程中还涉及到裂变产物间、裂变产物与包壳和蒸汽间的化学反应等物理化学过程。裂变产物的释放特性是堆芯严重事故缓解措施的基础，需要设计精密的实验进行分析。经调研，目前国际上针对严重事故裂变产物释放特性研究的实验装置主要采用了辐照后的真实材料或模拟材料进行研究，但由于辐照后的燃料元件带有强放射性，实验只能在热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料棒裂变产物释放模拟装置，其特征在于，该模拟装置包括加热炉(1)、坩埚(2)和燃料棒模拟体(3)；/n其中，所述燃料棒模拟体(3)用于模拟原型燃料元件的包壳与芯块；/n所述坩埚(2)用于支撑燃料棒模拟体(3)，同时提供气体循环流道，在燃料棒模拟体(3)熔化时能够包容液态熔融物，防止熔融物损伤加热炉(1)；/n所述加热炉(1)用于对燃料棒模拟体(3)加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料棒裂变产物释放模拟装置，其特征在于，该模拟装置包括加热炉(1)、坩埚(2)和燃料棒模拟体(3)；
其中，所述燃料棒模拟体(3)用于模拟原型燃料元件的包壳与芯块；
所述坩埚(2)用于支撑燃料棒模拟体(3)，同时提供气体循环流道，在燃料棒模拟体(3)熔化时能够包容液态熔融物，防止熔融物损伤加热炉(1)；
所述加热炉(1)用于对燃料棒模拟体(3)加热。


2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述加热炉(1)由加热炉体(1-4)和加热炉盖(1-2)构成，所述加热炉盖(1-2)与加热炉体(1-4)顶部密封连接，所述加热炉体(1-4)内侧壁布置有加热器(1-5)，所述加热炉盖(1-2)顶部设置有加热器接口(1-1)，所述加热炉体(1-4)底部设置有气体入口(1-6)，所述加热炉体(1-4)侧壁面不同高度布置有气体采样接口(1-3)。


3.根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述加热炉体(1-4)外壁为由硬毡、软毡共同组成的复合保温层。


4.根据权利要求2所述的一种燃料棒裂变产物释放模拟装置，其特征在于，所述加热器(1-5)采用石墨加热器，所述加热器接口(1-1)用于连接激光加热器。


5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述燃料棒模拟体(3)由模拟包壳和模拟芯块(3-4)构成；
所述模拟包壳由包壳管(3-3)、顶部端盖(3-2)和底部端盖构成(3-6)；
所述包壳管(3-3)顶端与顶部端盖(3-2)密封连接；所述包壳管(3-3)顶端与底部端盖(3-6)密封连接，以实现模拟包壳内部空间的密封，从而构建模拟芯块与模拟包壳间的气隙；
所述顶部端盖(3-2)的盖体至少部分设置为用于顶部加热激光通过的视窗；
所述模拟芯块(3-4)承托于模拟包壳底部。


6.根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述顶部端盖(3-2)采用氧化锆材料；
所述包壳管(3-3)材料与原型燃料元件包壳材料一致，所述包壳管材料采用Zr-4锆合金、ZIRLO锆合金、M5锆合金或N36锆合金；
所述底部端盖(3-6)采用烧结UO2，用于模拟底部芯块对上部芯块的承托作用，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钰文，宫厚军，杨祖毛，李朋洲，卓文彬，昝元锋，李勇，黎阳，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51