一种氚渗透实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及氚渗透实验技术领域，尤其涉及一种氚渗透实验系统及方法

【技术实现步骤摘要】
一种氚渗透实验系统及方法


[0001]本专利技术涉及氚渗透实验
，尤其涉及一种氚渗透实验系统及方法
。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术
。
[0003]氚在核电站中引起关注的原因是它主要以氚冷却剂形式存在，氚的半衰期较长
(12.3
年
)
，如果其留在厂内，会导致冷却剂内放射性水平升高
。
氚冷却剂一旦吸入
、
食入或通过皮肤进入人体，会对人的健康构成伤害
。
氚在环境影响评价及环境监测中属于重点关注的核素，
GB6249
‑
2011
对液态氚和气态氚的排放进行了严格限定
。
[0004]压水堆核电厂中氚的主要产生途径是燃料裂变
(
三元裂变
)、
可燃毒物吸收体
、
次级中子源棒芯块
、
冷却剂中可溶硼和可溶锂及氘等，前三种途径产生的氚可通过包壳管材料渗透至冷却剂中
。
在进行压水堆核电厂设计时，需要给出不同包壳管的氚释放份额
。
氚在包壳管材料中的渗透过程是非常复杂的，因此，需要对包壳管的氚渗透性能进行实验研究
。
[0005]现有技术中公开了一种氚渗透实验方法，在不锈钢包壳管内部充常压
(r/>略高于
1atm
或
124kPa)T
‑
He
混合气，包壳管外部用
He
‑
Ne
气将外表面渗出的氚吹扫到氚测试系统中
。
在压水堆核电厂中，冷却剂的温度比较高
(
～
300℃
左右
)
，运行压力约
15MPa
，为了防止包壳管变形，管内需预充一定压力的氦气
。
而上述的氚渗透实验未考虑高压下氚的泄漏和防护问题
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术实施例的目的是提供一种氚渗透实验系统，以解决高压下氚的泄漏和防护问题
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：
[0008]一种氚渗透实验系统，包括：充氚单元
、
充氦单元
、
渗透单元及真空单元；所述渗透单元包括包壳管
、
水管
、
密封件和二级容器，所述包壳管嵌套在所述水管内，所述水管嵌套在所述二级容器内，所述密封件包括气接头和水接头，所述气接头设置在包壳管端部，所述水接头设置在水管端部，所述气接头与所述包壳管连接的一端与所述水接头连接；所述包壳管内形成密封气室，包壳管与水管之间形成密封水室，所述密封气室分别与所述充氚单元和充氦单元连通，所述充氚单元和充氦单元与所述真空单元连通，所述真空单元与所述二级容器连通
。
[0009]可选的，所述渗透单元还包括盘管，所述密封气室与所述充氚单元和充氦单元通过所述盘管连通，所述盘管呈螺旋状设置多圈，且所述盘管直径小于所述包壳管直径
。
[0010]可选的，所述气接头为双锥管，所述气接头第一端为内锥面，所述气接头第二端为外锥面，所述水接头远离所述水管的一端为内锥面，所述气接头第一端的内锥面与所述盘
管连接，所述气接头第二端的外锥面与所述水接头的内锥面连接
。
[0011]可选的，所述密封件还包括第一螺母和第二螺母，所述盘管端部设置有锥接头，所述锥接头具有外锥面，所述锥接头的外锥面与所述气接头第一端的内锥面配合，所述第一螺母将所述锥接头压紧在所述气接头的第一端，所述第二螺母将所述气接头第二端压紧在所述水接头上
。
[0012]可选的，还包括加热单元，所述二级容器设置在所述加热单元内，所述加热单元用于对所述渗透单元加热
。
[0013]可选的，所述二级容器包括二级容器上盖和二级容器下筒，所述二级容器上盖与二级容器下筒密封连接，所述真空单元与所述二级容器上盖连通
。
[0014]可选的，所述充氚单元与所述渗透单元连通的管路上设置有第一气动阀和第一手动阀，所述充氦单元与所述渗透单元连通的管路上设置有第二气动阀和所述第一手动阀，所述真空单元与所述渗透单元连通的管路上设置有第三气动阀和第二手动阀，所述真空单元与所述充氦单元连通的管路上设置有第四气动阀，所述真空单元与所述充氚单元连通的管路上设置有第五气动阀
。
[0015]本专利技术实施例还提供了一种如上所述的氚渗透实验系统的氚渗透实验方法，包括：
[0016]所述充氚单元向所述渗透单元输入负压氚气；
[0017]所述充氦单元向渗透单元输入正压氦气；
[0018]所述渗透单元加热并冷却到室温
。
[0019]可选的，所述充氚单元向渗透单元输入负压氚气包括：所述真空单元对密封气室抽真空至第一预设真空度；加热充氚单元至第一预设温度，释放氚气压力至第一预设压力；冷却充氚单元回收管道内剩余氚气；
[0020]所述充氦单元向渗透单元输入正压氦气包括：所述真空单元对充氦单元抽真空至第一预设真空度；充氦单元向管路充氦气至第二预设压力时；充氦单元回收管道内剩余氦气；
[0021]所述渗透单元加热并冷却到室温包括：对二级容器抽真空至第二预设真空度，二级容器下筒插入加热单元，加热单元升温至第二预设温度，保持第一预设时间后停止加热
。
[0022]可选的，所述第一预设真空度为1×
10
‑4Pa
，所述第一预设温度为
350℃
，所述第一预设压力为
10Pa
～
1000Pa
，所述第二预设压力为
5MPa
，所述第二预设真空度为
10Pa
～
100Pa
，所述第二预设温度为
150℃
～
350℃
，所述第一预设时间为
5h
～
50h。
[0023]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]1、
本专利技术提出的一种氚渗透实验系统，通过密封件实现了密封气室和密封水室的双密封
。
密封气室内所有气体和密封水室内所有水气泄漏到二级容器内，依然能保持二级容器处于小于
1bar
的负压状态，真空二级容器设计有效地保证了高压氚操作的安全性
。
[0025]2、
不锈钢盘管的使用有效减少了高压氦和负压氚混合时氚外逸到气室外部，同时阻挡了加热气室向第一手动阀传热，提高了阀密封垫的高压密封稳定性
。
[0026]3、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氚渗透实验系统，其特征在于，包括：充氚单元
、
充氦单元
、
渗透单元及真空单元；所述渗透单元包括包壳管
、
水管
、
密封件和二级容器，所述包壳管嵌套在所述水管内，所述水管嵌套在所述二级容器内，所述密封件包括气接头和水接头，所述气接头设置在包壳管端部，所述水接头设置在水管端部，所述气接头与所述包壳管连接的一端与所述水接头连接；所述包壳管内形成密封气室，包壳管与水管之间形成密封水室，所述密封气室分别与所述充氚单元和充氦单元连通，所述充氚单元和充氦单元与所述真空单元连通，所述真空单元与所述二级容器连通
。2.
如权利要求1所述的氚渗透实验系统，其特征在于，所述渗透单元还包括盘管，所述密封气室与所述充氚单元和充氦单元通过所述盘管连通，所述盘管呈螺旋状设置多圈，且所述盘管直径小于所述包壳管直径
。3.
如权利要求2所述的氚渗透实验系统，其特征在于，所述气接头为双锥管，所述气接头第一端为内锥面，所述气接头第二端为外锥面，所述水接头远离所述水管的一端为内锥面，所述气接头第一端的内锥面与所述盘管连接，所述气接头第二端的外锥面与所述水接头的内锥面连接
。4.
如权利要求3所述的氚渗透实验系统，其特征在于，所述密封件还包括第一螺母和第二螺母，所述盘管端部设置有锥接头，所述锥接头具有外锥面，所述锥接头的外锥面与所述气接头第一端的内锥面配合，所述第一螺母将所述锥接头压紧在所述气接头的第一端，所述第二螺母将所述气接头第二端压紧在所述水接头上
。5.
如权利要求1所述的氚渗透实验系统，其特征在于，还包括加热单元，所述二级容器设置在所述加热单元内，所述加热单元用于对所述渗透单元加热
。6.
如权利要求1所述的氚渗透实验系统，其特征在于，所述二级容器包括二级容器上盖和二级容器下筒，所述二级容器上盖与二级容器下筒密封连接，所述真空单元与所述二级容器上盖连通
。7.

【专利技术属性】
技术研发人员：毛兰方，王伟伟，李海容，刘文科，付亚茹，梅其良，陈晓华，夏立东，张伟光，周晓松，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：