一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜制造技术

本发明专利技术公开了一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜，包括：釜体；釜盖，所述釜盖可拆卸地盖合在釜体上；且所述釜盖的顶部开设有进气口，所述进气口上设置有一可拆卸的分体式法兰；燃料组件，所述燃料组件设置在釜体内，包括燃料棒进气单元，所述燃料棒进气单元包括燃料棒进气管；所述燃料棒进气管的直径小于所述进气口的直径并穿过所述进气口，通过所述分体式法兰与反应釜外部的气管相连。本发明专利技术的反应釜的分离程度较高，可极其方便地清洗反应釜及更换釜内包壳材料。清洗反应釜及更换釜内包壳材料。清洗反应釜及更换釜内包壳材料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜


[0001]本专利技术涉及核电
，特别涉及一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜。

技术介绍

[0002]包壳是反应堆中的重要安全屏障，用于包容裂变产物，防止裂变产物外泄。为了保证核电安全，要求包壳具有足够的耐高温、耐高压和耐腐蚀等性能；同时要求在正常运行的反应堆堆芯工况下，处于高温高压以及水冷却环境中的包壳的内、外表面不会超过设计温度，并且包壳金属层的厚度需要足以支撑燃料元件。
[0003]为确保包壳满足要求，需要对包壳材料进行反应堆堆芯服役的性能试验，包括氧化特性(耐腐蚀特性)，这对促进核安全具有重要的指导作用。想要对包壳材料的氧化特性进行评估，需要对反应堆堆芯的高温高压环境进行模拟。在由冷却剂构成的一回路中，包壳的基体金属会出现氧化层，同时冷却剂中的腐蚀产物发生沉积形成沉积层，因而通过对一回路水相进行动态检测即可对包壳材料的腐蚀行为进行研究。
[0004]相关技术主要采用分层式电加热方式来模拟真实情况下包壳径向的温度梯度，但是对不同段的保温材料要求较高，目标较难实现。或者采取横向固定燃料棒的格架，但是模拟不够充分，只是简单固定，而且对燃料棒的磨损较严重，没有涉及燃料组件格架对包壳材料腐蚀行为中的影响，对模拟包壳性能产生影响。或者，有相关技术还通过充入高温高压水来加热，但其所模拟的堆芯温度不足，以致包壳无法生成实际环境中的固溶体，不能真实反映堆芯工况包壳材料的服役环境。
[0005]除此之外，相关技术在模拟试验中采取的模拟装置一体化程度高，分离度较低，对反应釜的清洗以及燃料组件的更换极为不便。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜，结构简单，方便拆卸和清洗，而且可以通过电加热器加热至1000℃的高温、高压气体充入燃料棒内，可测量一回路中温度、压力、流速、浓度以及pH等物理化学量来研究包壳表面沉积层特性。
[0007]具体地，本专利技术采取的技术方案如下：
[0008]一种反应釜，包括：
[0009]釜体；
[0010]釜盖，所述釜盖可拆卸地盖合在釜体上；且所述釜盖的顶部开设有进气口，所述进气口上设置有一可拆卸的分体式法兰；
[0011]燃料组件，所述燃料组件设置在釜体内，包括燃料棒进气单元，所述燃料棒进气单元包括燃料棒进气管；所述燃料棒进气管的直径小于所述进气口的直径并穿过所述进气口，通过所述分体式法兰与反应釜外部的气管相连。
[0012]根据本专利技术第一方面的反应釜，至少具有如下有益效果：
[0013]本专利技术通过在釜盖上开设直径大于燃料棒进气管的进气口，并通过一分体式法兰使燃料棒进气管与反应釜外部的气管连接，在试验结束，拆除分体式法兰，使燃料棒进气管与外部的气管分离，然后可直接将釜盖穿过燃料棒进气管从上方取出，最终使得燃料组件可以从釜体中整体取出。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述分体式法兰包括法兰本体、分别设置在法兰本体上方和下方的第一法兰盘和第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘可拆卸连接；法兰本体由左右两片分体组成，两片分体的接合处形成法兰中心孔。通过设置第一法兰盘和第二法兰盘，以及左右两片分体，可实现反应釜外部的气管、釜盖和燃料棒进气管三者的紧密连接，又能使三者分离。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料组件还包括燃料棒，所述燃料棒设置在所述燃料棒进气单元的下方，且所述燃料棒进气单元的底部与所述燃料棒连通。通过燃料棒进气单元将高温高压气体传输到燃料棒内部，以使燃料棒内的反应堆反应。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料棒进气单元还包括分流板；所述燃料棒进气管的底部设有沿进气方向(从上向下)截面逐渐增大的气室，所述气室的底部通过若干根分流管与燃料棒连通；所述分流板开设有分流板小孔，且横向设置在气室中，将所述气室分为上方气室和下方气室。通过设置气室以及分流板、分流管，可使高温高压气体均匀地进入燃料棒。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料组件还包括用于固定支撑燃料棒的若干个格架，每一个所述格架包括若干根并排间隔设置的第一弹性带和若干根并排间隔设置的第二弹性带，第一弹性带和第二弹性带相互交叉，形成若干供燃料棒穿插的栅格。燃料棒采取弹性格架固定，可减少格架与燃料棒接触面积，更好地模拟在一回路中燃料棒的包壳材料腐蚀行为。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，至少一个格架与釜体可拆卸固定连接。通过将格架与釜体进行可拆卸固定连接，可避免燃料组件倾斜。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，与所述釜体可拆卸固定连接的格架设置在燃料棒上端。通过使顶部的格架与釜体固定连接，可以在取下釜盖时，防止燃料组件受力不均而发生侧倾。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料组件还包括燃料组件底座，所述燃料组件底座设置有若干个竖向的燃料棒槽口，每个燃料棒槽口的底部开设有贯穿燃料组件底座的排液细孔；所述燃料棒的底部插入所述燃料棒槽口中。通过在燃料棒槽口底部设置排液细孔，可防止槽内堆积液体。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料组件底座与釜体可拆卸固定连接。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料棒的数量为1个或1个以上。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述燃料棒的数量为1个以上。通过设置多个燃料棒，可设置对照来研究不同包壳材料的腐蚀行为。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述釜盖还开设有温度计管口、pH计管口、视镜孔、压力表管口、安全阀门、灯孔，分别用于安装温度计、pH计、视镜、压力表、灯，便于对反应釜内的温度、pH、压力等进行监测或者便于观察。
[0025]相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术结合了传统反应釜与反应堆燃料组件来模拟反应堆堆芯工况，通过一个分体式法兰来实现整体式取出反应釜盖和带有进气管口的燃料组件，实现外部进气管、釜盖、带有进气管的燃料组件三者分离，可极其方便地清洗反应釜及更换釜内包壳材料。
[0027]燃料棒进气管上方设有分流板，且气体分流板上方的进气管设置为弧形，进一步促进气室内气体压强均匀，可实现气体同时均匀地进入燃料棒，有利于模拟燃料棒真实工作环境。
[0028]通过控制燃料棒数量可设置对照研究不同包壳材料的腐蚀行为；反应釜内装入有温度、压力、浓度、流量等在线监测釜内环境的变送器以对包壳材料服役行为进行研究。燃料棒采取弹性格架固定，减少格架与燃料棒接触面积，更好地模拟在一回路中包壳材料腐蚀行为。
[0029]本专利技术的反应釜的分离程度较高，改装空间较大，也可用以其它领域中管材在高温高压气体、液体环境中服役的腐蚀性能评价。
附图说明
[0030]图1为反应釜的结构示意图；
[0031]图2为反应釜的俯视图；
[0032]图3为分体式法兰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应釜，其特征在于：包括：釜体(200)；釜盖(300)，所述釜盖(300)可拆卸地盖合在所述釜体(200)上；且所述釜盖的顶部开设有进气口(330)，所述进气口(330)上设置有一可拆卸的分体式法兰(331)；燃料组件(400)，所述燃料组件(400)设置在釜体(200)内，包括燃料棒进气单元(440)，所述燃料棒进气单元(440)包括燃料棒进气管(4401)；所述燃料棒进气管(4401)的直径小于所述进气口(330)的直径并穿过所述进气口(330)，通过所述分体式法兰(331)与反应釜外部的气管相连。2.根据权利要求1所述反应釜，其特征在于：所述分体式法兰(331)包括法兰本体(3311)、分别设置在所述法兰本体(3311)上方和下方的第一法兰盘(3312)和第二法兰盘(3313)，所述第一法兰盘(3312)与所述第二法兰盘(3313)可拆卸连接；法兰本体(3311)由左右两片分体组成，两片分体的接合处形成法兰中心孔(3314)。3.根据权利要求1所述反应釜，其特征在于：所述燃料组件(400)还包括燃料棒(420)，所述燃料棒(420)设置在所述燃料棒进气单元(440)的下方，且所述燃料棒进气单元(440)的底部与所述燃料棒(420)连通。4.根据权利要求3所述反应釜，其特征在于：所述燃料棒进气单元(440)还包括分流板(4402)；所述燃料棒进气管(4401)的底部设有沿进气方向截面逐渐增大的气室，所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：任潞，贾文杨，徐健，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：