一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置，所述装置包括，隔热壳体，隔热壳体内具有支撑核燃料棒的支撑装置，加热装置，控温装置，近端测温装置和远端测温装置，比传统的超声波或者X射线等方法的检测更方便操作也更准确，无论是入堆前还是入堆后，都可以根据常规样本建立标准数据区间，不需要破坏燃料棒就能够检测出质量异常的燃料棒。料棒就能够检测出质量异常的燃料棒。料棒就能够检测出质量异常的燃料棒。

【技术实现步骤摘要】
一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置


[0001]本专利技术涉及核反应堆的监视和测试，尤其是涉及检测反应堆芯外燃料元件的检测，具体来说是一种非破坏性检测核燃料棒质量的装置。

技术介绍

[0002]核燃料的形式通常为由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块，瓷芯块为短小的圆柱体，几百个芯块叠在一起装入细长的锆合金材料套管内，管内通常包括用来稳定燃料芯块的稳定件并预留了一定空腔用来容纳裂变气体，并且通常会预先充入一定的惰性气体进行保护，在封上两端的断塞后构成燃料棒（通常又称为燃料元件）。
[0003]燃料棒的质量直接关系到反应堆的运行，目前国内对于燃料棒的检测通常采用抽样破坏性检测，尤其是只能选择在燃烧后进行破坏性检测，主要测量燃料元件裂变气体释放率，为燃料元件的设计、制造和性能改进提供依据，例如公开号为CN105427906B的专利技术，其专门设计了一种破坏性检测装置，具体公开了一种重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统，包括用于对重水堆燃料元件进行钻孔并将裂变气体完全释放出来的钻孔装置、用于测量所述重水堆燃料元件内部空腔体积的标定机构、用于对钻孔装置释放出来的裂变气体进行加压收集的收集装置、以及用于对钻孔装置、标定机构和收集装置进行抽真空的真空机组，钻孔装置的裂变气体导出管通过管路连接收集装置，钻孔装置与收集装置构成封闭的管路系统，标定机构和真空机组均连通由钻孔装置与收集装置构成的封闭管路系统，从而真空机组能够对由收集装置、钻孔装置和标定机构构成的封闭管路系统进行抽真空。还包括电气控制系统，电气控制系统与由钻孔装置、标定机构、收集装置、真空机组构成的管路系统内的阀门和仪表电连接，对钻孔装置、标定机构、收集装置、真空机组及各连接管道上的阀门进行集中控制，并采集、表征钻孔装置、标定机构、收集装置、真空机组、各连接管道上的阀门及各设备上仪表的工作状态或参数，通过这套复杂的装置来对燃料棒反应后的包壳空腔内气体参数进行检测。
[0004]这种事后测量的方法虽然比起传统的超声波或者X射线等方法的检测更直观也更准确，但其属于事后的抽样检测，仍然对入堆前的超声波或者X射线等非破坏方法不够准确的问题没有改进，因此本领域亟待解决如何非破坏性准确测量燃料棒质量的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置，具体通过如下技术方案实现：一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置，所述装置包括，具有供核燃料棒1插入开口的隔热壳体2，隔热壳体2内具有支撑核燃料棒的支撑装置3，加热装置11，控温装置5，近端测温装置13和远端测温装置14，当核燃料棒1插入隔热壳体2后，隔热壳2可以将壳体内的空间整体保持在预设恒定温度，支撑装置3用于支撑核燃料棒1，控温装置5，控温装置5内具有导热介质6，控温装置5可将导热介质6控制在预设的恒定温度，用于给燃料棒1加热
的加热装置11，加热装置11包括电热丝，当燃料棒1插入隔热壳体2到预设位置时，加热装置11的电热丝包围在燃料棒1的预设位置10对燃料棒进行加热，控温装置5通过导热介质6将燃料棒1处于控温装置5内的燃料棒外壳位置9保持恒温，并且恒温温度与隔热壳体2内的温度相同，近端测温装置13用于测量位置10的温度，位置10位于位置9的一侧，远端测温装置14用于测量位置9另一侧的位置12的温度，位置9与位置10的距离在30cm以上45cm以下，位置12与位置9的距离在90cm以上120cm以下。
[0006]进一步地，支撑装置3的至少一部分支撑在位置12处，所述至少一部分为合金材料，所述合金材料由如下重量百分比的元素材料构成：6.2
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8.2的锡（Sn），12.5
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14.5的铌(Nb)，6.5
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8.5的铁（Fe），铬（Cr）和镍（Ni）的重量百分比之和大于3并且小于铁元素的含量，1.2
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2.3的钒（V），与钒（V）元素近似等量的铜（Cu），所述近似等量为重量百分比差异在0.1以内，1.2
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3.2的钨（W），0.1
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0.45的铪(Hf)，余量为锆以及难以避免的其它元素杂质，所述的难以避免的其它元素杂质的重量百分比不超过0.8，所述远端测温装置14的温度传感端设置在支撑装置3的所述至少一部分中，并与位置12处的燃料包壳接触。。
[0007]进一步地，加热装置11的加热能力在70摄氏度以上，隔热壳体2和控温装置5的温度控制能力包含零下20摄氏度到零上40摄氏度的温度范围。
[0008]进一步地，所述测温装置13为红外线远距离测温装置。
[0009]本专利技术同现有技术相比，具有如下技术效果：1）本专利技术提供了一种非破坏性的测量装置，比传统的超声波或者X射线等方法的检测更方便操作也更准确，成本也更低，无论是入堆前还是入堆后，都可以根据常规样本建立标准数据区间，不需要破坏燃料棒就能够检测出质量异常的燃料棒，针对异常燃料棒可以进一步通过破坏性检测来进行问题分析，避免了对正常燃料棒的破坏。
[0010]2）本专利技术在试验中，意外得到效果较好的检测参数，例如加热位置和测量位置的选择以及测量温度的选择并没有现有技术可供参考，也没有已知的规律可以进行推理，专利技术人团队在专利技术基本构思的基础上经过了大量试验后得到了较好效果的参数，不仅方便实施，也降低了噪声，提高了检测精度。
[0011]3）本专利技术还通过研究支撑材料和对测量位置的改进，进一步优化了测量效果和精度，例如，但通过两个红外测温装置进行测量时，远端测温装置的测量准确度受环境温度有一定影响，这种影响虽然微小并且通常不易被发现，但研究团队发现在温度较低时，准确度略有降低，而通过温度传感器设置在支撑装置与待测温位置处与燃料包壳接触的位置时，可以进一步提高测量精度。
[0012]4）在现有技术中，通常没有注意支撑装置对于燃料棒的刮伤等，而本专利技术的研究团队进一步创造性提出非破坏性测量应该避免任何对燃料棒包壳材料损伤的可能，并结合现有技术包壳材料的性质研究出了支撑装置的适用材料，实验证明，在足够支撑燃料棒的基础上，可以避免对燃料棒包壳材料的损伤。
附图说明
[0013]图1为本专利技术非破坏性堆外检测核燃料棒质量装置的实施例一示意图；图2为本专利技术非破坏性堆外检测核燃料棒质量装置的实施例二例示意图；图3为实施例二支撑装置与燃料棒包壳接触部位示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术作详细说明。
[0015]如附图1所示，本专利技术的非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置具有供核燃料棒1插入开口的隔热壳体2，开口处可以在燃料棒和隔热壳体之间使用本领域常用的环形密封环进行密封以提高隔热壳体内的控温效果，然而这并非必须的，隔热壳体2内的整体氛围并不会因为插入口处的密封程度受很大影响，在隔热壳体2内具有支撑核燃料棒的支撑装置3，支撑装置3设置在预定位置，使用与燃料棒材料接近的合金加工而成，支撑部为与燃料棒形状匹配的凹槽，当然具体的形状不做特别限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置，其特征在于：所述装置包括，具有供核燃料棒（1）插入开口的隔热壳体（2），隔热壳体（2）内具有支撑核燃料棒的支撑装置（3），加热装置（11），控温装置（5），近端测温装置（13）和远端测温装置（14），当核燃料棒（1）插入隔热壳体（2）后，隔热壳体（2）可以将壳体内的空间整体保持在预设恒定温度，支撑装置（3）用于支撑核燃料棒（1），控温装置（5）内具有导热介质，控温装置（5）可将导热介质控制在预设恒定温度，加热装置（11）用于给燃料棒1加热，加热装置（11）包括电热丝，当燃料棒（1）插入隔热壳体（2）到预设位置时，加热装置（11）的电热丝包围在燃料棒（1）的预设近端位置（10）对燃料棒进行脉冲加热，控温装置（5）通过导热介质将燃料棒（1）处于控温装置（5）内中端位置（9）处的燃料棒外壳保持恒温，并且恒温温度与隔热壳体（2）内的温度相同，近端测温装置（13）用于测量近端位置（10）的温度，近端位置（10）位于中端位置（9）的一侧，远端测温装置14用于测量中端位置（9）另一侧的远端位置（12）的温度，中端位置（9）与近端位置（10）的距离在30cm以上45cm以下，远端位置（12）与中端位置（9）的距离在90cm以上120cm以下。2.如权利要求1所述的非破坏性堆外检测核燃料棒质量的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，丁浩杰，
申请(专利权)人：王飞，
类型：发明
国别省市：