模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，属于物理工程及能源利用技术领域，包括压力管；所述压力管内设有核燃料元件包壳管，所述核燃料元件包壳管内设有内电加热棒；所述压力管的外部设有外电加热炉；所述压力管的两端分别连通有外部气源和外部水源，所述压力管内设有测温热电偶；所述核燃料元件包壳管的一端连通有外部气源；所述内电加热棒、所述测温热电偶、所述外电加热炉均连接电气控制柜。本发明专利技术可模拟反应堆长期运行状态下堆芯的热工工况，对压水堆核电站核燃料元件包壳锆水反应进行模拟，其结构简单、密封性能可靠、使用方便；采用的双热源，解决了窄缝空间热分层现象带来的影响，降低了实验装置出现氦气泄漏的风险。现氦气泄漏的风险。现氦气泄漏的风险。

【技术实现步骤摘要】
模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置


[0001]本专利技术涉及物理工程及能源利用
，具体涉及一种模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置。

技术介绍

[0002]锆水反应及锆合金吸氢问题是造成压水堆核电站中锆合金包壳老化失效的主要原因之一。在压水堆一回路高温高压的工况下，一旦包壳出现一次破口，一回路冷却剂会通过破口进入包壳内并发生闪蒸现象形成水蒸气，水蒸气与锆合金包壳内壁发生锆水反应，产生大量的氢并击穿氧化膜，氢扩散进入锆合金基体并在内外壁温度梯度的作用下向外壁运动。氢与锆逐渐结合成氢化物并聚集在外壁形成鼓泡，使包壳合金的强度和韧性降低，对反应堆的正常运行有着严重的影响。
[0003]目前，有关对压水堆核电站核燃料元件包壳管失效行为的研究，主要是针对一些因素如内部压力、温度对包壳管膨胀变形等的影响。对于锆水反应现象的研究一般分为堆内试验和堆外试验。堆内试验是通过对核电厂中取出的发生破损的燃料棒进行观察分析，对锆水反应现象进行研究，存在较大的安全隐患，费时费力；堆外试验的方法大部分为建立实验模拟装置、循环回路等模拟反应堆一回路工况，进行试验研究锆水反应现象，成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种模拟压水堆核电站核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，包括：压力管；所述压力管内设有核燃料元件包壳管，所述核燃料元件包壳管内设有内电加热棒；所述压力管的外部设有外电加热炉；所述压力管的两端分别连通有外部气源和外部水源，所述压力管内设有测温热电偶；所述核燃料元件包壳管的一端连通有外部气源；所述内电加热棒、所述测温热电偶、所述外电加热炉均连接电气控制柜。
[0007]优选的，所述内电加热棒通过卡套式接头与核燃料元件包壳管进行嵌套连接，内电加热棒顶部引出线与电气控制柜连接。
[0008]优选的，所述卡套式接头的卡套与螺母套在压力管上插入接头体，旋紧螺母，卡套前端外侧与接头体锥面贴合，内刃均匀的压住压力管，形成密封连接。
[0009]优选的，所述压力管上设有热电偶引出口，测温热电偶从热电偶引出口进入压力管，焊接在核燃料元件包壳管外壁上。
[0010]优选的，所述外部气源和所述核燃料元件包壳管连通的管路上设有充气针型阀B。
[0011]优选的，所述压力管与所述外部水源连通的管路上设有加水针型阀。
[0012]优选的，所述压力管与所述外部气源连通的管路上设有压力表、安全阀、充气针型
阀A和排气针型阀。
[0013]优选的，所述压力管与所述外部水源连通的管路上设有蠕动泵。
[0014]优选的，所述外部气源为加压氦气瓶。
[0015]优选的，所述测温热电偶采用的是K型铠装热电偶。
[0016]本专利技术有益效果：
[0017]装置各部件之间的连接均采用卡套式接头密封连接，具有结构简单、密封性能可靠、使用方便等优点；
[0018]装置采用的双热源，实现了核燃料元件包壳管上、中、下部温度均可同时稳定在320℃的运行工况，解决了窄缝空间热分层现象带来的影响；
[0019]采用卡套式接头的设计，用于连接核燃料元件包壳管和内电加热棒，并在中间出口连接充气管路，可满足在核燃料元件包壳管与内电加热棒的间隙充入氦气的实验要求，并且降低了实验装置出现氦气泄漏的风险；
[0020]实验装置与动态循环回路相比，结构简单，制造成本低，与静态高压釜相比，能够实现反应堆核燃料芯块的模拟，为包壳管内外壁提供一定的温差，为锆合金中的氢化物的扩散提供温度梯度的驱动力；
[0021]该系统可模拟反应堆长期运行状态下堆芯的热工工况，对压水堆核电站核燃料元件包壳锆水反应进行模拟。
[0022]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例所述的模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置结构图。
[0025]图2位本专利技术实施例所述的模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置的主实验段的立体结构图。
[0026]其中：1
‑
核燃料元件包壳管；2
‑
压力管；3
‑
卡套式接头；4
‑
测温热电偶；5
‑
内电加热棒；6
‑
外电加热炉；7
‑
电气控制柜；8
‑
热电偶引出口；9
‑
压力表；10
‑
安全阀；11
‑
加水针型阀；12
‑
充气针型阀A；13
‑
充气针型阀B；14
‑
排气针型阀；15
‑
蠕动泵；16
‑
氦气瓶。
具体实施方式
[0027]下面详细叙述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0028]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
[0029]还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0030]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
[0031]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0032]在本说明书的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，其特征在于，包括：压力管；所述压力管内设有核燃料元件包壳管，所述核燃料元件包壳管内设有内电加热棒；所述压力管的外部设有外电加热炉；所述压力管的两端分别连通有外部气源和外部水源，所述压力管内设有测温热电偶；所述核燃料元件包壳管的一端连通有外部气源；所述内电加热棒、所述测温热电偶、所述外电加热炉均连接电气控制柜。2.根据权利要求1所述的模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，其特征在于，所述内电加热棒通过卡套式接头与核燃料元件包壳管进行嵌套连接，内电加热棒顶部引出线与电气控制柜连接。3.根据权利要求2所述的模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，其特征在于，所述卡套式接头的卡套与螺母套在压力管上插入接头体，旋紧螺母，卡套前端外侧与接头体锥面贴合，内刃均匀的压住压力管，形成密封连接。4.根据权利要求3所述的模拟压水堆核燃料元件包壳锆水反应的实验装置，其特征在于，所述压力管上设有热电偶引出口，测温热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马雁，蒋兴宇，张昀浩，毛方伟，蓝宇宁，张智鑫，陈嘉威，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：