一种快堆材料辐照考验组件

文档序号:1833306 发布日期:2021-11-12 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 一种快堆材料辐照考验组件 (Fast reactor material irradiation examination assembly ) 是由 李思远 张爱民 张培升 徐西安 张坚 季松涛 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本申请实施例提供了一种快堆材料辐照考验组件,包括:组件主体、监测棒及辐照棒,所述组件主体具有容纳空间以及与所述容纳空间连通的冷却剂进孔及冷却剂出孔,所述监测棒放置在所述监测棒内的监测装置,所述监测棒可拆卸地设置在所述容纳空间内,所述辐照棒包括具有容纳腔的辐照罐以及放置在所述容纳腔内的样品罐,所述辐照棒可拆卸地设置在所述容纳空间内且位于所述监测棒的周侧。本申请实施例的快堆材料辐照考验组件具有较好的适用性。(The embodiment of the application provides a subassembly is examined in fast reactor material irradiation, includes: subassembly main part, monitoring stick and irradiation stick, the subassembly main part have accommodation space and with coolant inlet hole and coolant that accommodation space communicates portal, the monitoring stick is placed monitoring devices in the monitoring stick, monitoring stick detachably sets up in the accommodation space, the irradiation stick is in including having the irradiation jar that holds the chamber and placing the sample jar that holds the intracavity, irradiation stick detachably sets up just be located in the accommodation space week side of monitoring stick. The fast reactor material irradiation testing assembly has better applicability.)

一种快堆材料辐照考验组件

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域,特别涉及一种快堆材料辐照考验组件。

背景技术

钠冷快堆(以下简称“快堆”)是目前核行业研究前沿堆型之一,与现有的热堆相比,快堆堆芯内部中子场能量更高,利用该特性可进行快中子场下材料辐照性能的相关研究。

为确保实现考验材料在快堆中的辐照工作,在不影响或在可接受的范围内影响反应堆堆芯物理、热工等参数的前提下,通过对快堆组件内部采取结构部分变更、材料替换等方式,监测材料辐照过程中的温度、中子注量等参数,获取辐照材料在堆内辐照性能数据,确保组件在满足堆芯正常功能的前提下进行相应的科学研究工作,需对快堆材料辐照考验组件进行设计,实现辐照材料在快堆中的辐照工作,这也是部分新型核燃料与核材料、组件设计等必不可少的研制环节。

然而,由于快堆发展较热堆不充足,现有快堆稳定运行及辐照考验经验少,在快堆中实现材料辐照考验工作时需对整个辐照考验装置重复进行设计、研发与制造,使得研发周期长、不确定性因素多,装置适用性不强,对科研人员及科研资源的分配造成影响。

发明内容

有鉴于此,本申请实施例的主要目的在于提供一种适用性更广的快堆材料辐照考验组件。

为达到上述目的,本申请实施例的技术方案是这样实现的:

本申请实施例提供了一种快堆材料辐照考验组件,包括:

组件主体,所述组件主体具有容纳空间以及与所述容纳空间连通的冷却剂进孔及冷却剂出孔;

监测棒,所述监测棒包括放置在所述监测棒内的监测装置,所述监测棒可拆卸地设置在所述容纳空间内;

辐照棒,所述辐照棒包括具有容纳腔的辐照罐以及放置在所述容纳腔内的样品罐,所述辐照棒可拆卸地设置在所述容纳空间内且位于所述监测棒的周侧。

一实施例中,所述组件主体包括顺次连接的操作头、上过渡接头、外套管、下过渡接头、管脚和管脚接头,所述外套管内形成有所述容纳空间。

一实施例中,其特征在于,所述冷却剂进孔设置在所述管脚上,所述冷却剂出孔设置在所述操作头上。

一实施例中,其特征在于,所述组件主体还包括位于所述外套管内的上屏蔽棒、上定位栅板、下屏蔽棒及下定位栅板,所述上定位栅板与所述下定位栅板沿所述外套管轴向间隔设置以使间隔处形成所述容纳空间,所述上屏蔽棒的一端与所述上过渡接头连接,所述上屏蔽棒的另一端与所述上定位栅板连接,所述下屏蔽棒的一端与所述下过渡接头连接,所述下屏蔽棒的另一端与所述下定位栅板间隔设置。

一实施例中,其特征在于,所述辐照棒包括第一连接件、第二连接件和所述辐照罐,所述第一连接件与所述辐照罐的上端连接,所述第二连接件与所述辐照罐的下端连接,所述第一连接件与所述上定位栅板连接,所述第二连接件与所述下定位栅板连接。

一实施例中,其特征在于,所述监测棒包括第三连接件、第四连接件及具有容纳槽的监测罐,所述第三连接件与所述监测罐的上端连接,所述第四连接件与所述监测罐的下端连接,所述第三连接件与所述上定位栅板连接,所述第四连接件与所述下定位栅板连接。

一实施例中,其特征在于,所述监测棒具有第一冷却孔,所述第一冷却孔与所述容纳槽连通。

一实施例中,其特征在于,所述辐照棒具有第二冷却孔,所述第二冷却孔与所述容纳腔连通。

一实施例中,其特征在于,所述辐照罐可进行封闭式设计,所述辐照罐内部与所述样品罐之间的所述容纳腔中可填充惰性气体。

一实施例中,其特征在于,各所述辐照棒与所述监测棒上分别具有编号不同的激光刻号标识,所述操作头的不同周向表面上具有与轴向各所述辐照棒与所述监测棒上一一对应编号的所述激光刻号标识。

一实施例中,其特征在于,所述管脚外表面具有密封槽,所述组件主体还包括螺旋弹簧,所述螺旋弹簧与所述密封槽卡接配合,以使所述管脚插入快堆堆芯时减少冷却剂旁流。

一实施例中,其特征在于,所述监测棒还包括缠绕在所述监测棒外表面的绕丝,所述绕丝与所述辐照棒外表面接触以使所述辐照棒与所述监测棒之间径向固定。

一实施例中,其特征在于,所述监测棒内还设置有测温装置,所述监测装置与所述测温装置为非在线监测装置;或,所述监测装置与所述测温装置为在线监测装置。

一实施例中,其特征在于,所述辐照棒的数量为多个,多个所述辐照棒围设在所述监测棒的周侧。

一实施例中,其特征在于,所述辐照罐包括至少一个所述样品罐,所述样品罐可拆卸地放置在所述容纳腔中。

一实施例中,所述快堆材料辐照考验组件适用于钠冷实验快堆反射层区域、钠冷示范快堆反射层区域和钠冷商用快堆反射层区域的其中任一。

本申请实施例提供了一种快堆材料辐照考验组件,该快堆材料辐照考验组件包括组件主体、监测棒及辐照棒,监测棒包括放置在监测棒内的监测装置,辐照棒包括具有容纳腔的辐照罐以及放置在所述容纳腔内的样品罐,也就是说,辐照罐的容纳腔用于放置样品罐,样品罐内放置材料样品,监测棒用于放置监测装置。此外,组件主体具有容纳空间以及与容纳空间连通的冷却剂进孔及冷却剂出孔,监测棒可拆卸地设置在容纳空间内,辐照棒可拆卸地设置在容纳空间内且位于监测棒的周侧。由此,对于需要在快堆中进行辐照考验的不同材料样品,只需对放入辐照棒中的材料样品进行更换,通过监测棒中的监测装置即可完成对材料样品各项性能的监测,该快堆材料辐照考验组件能重复使用,从而提高了装置的适用性。

附图说明

图1为本申请实施例的一种快堆材料辐照考验组件的结构示意图;

图2为图1中所示的a-a向截面图;

图3为图1中所示的监测棒的结构示意图;

图4为图1中所示的辐照棒的结构示意图;

图5为带有样品罐的辐照罐的结构示意图。

附图标记说明

快堆材料辐照考验组件10;组件主体11;容纳空间11a;冷却剂进孔11b;冷却剂出孔11c;操作头110;上过渡接头111;外套管112;下过渡接头113;管脚114;管脚接头115;上屏蔽棒116;上定位栅板117;下屏蔽棒118;下定位栅板119;监测棒12;第一冷却孔12a;第三连接件121;第四连接件122;监测罐123;绕丝124;辐照棒13;第二冷却孔13a;第一连接件131;第二连接件132;辐照罐133;样品罐1331。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合,具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明,不应视为对本申请的不当限制。

在本申请中,“轴向”“上”、“下”方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系。需要理解的是,这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

本申请一实施例提供了一种快堆材料辐照考验组件10,请参阅图1至图4,快堆材料辐照考验组件10包括组件主体11、监测棒12及辐照棒13,监测棒12包括放置在监测棒12内的监测装置,辐照棒13包括具有容纳腔的辐照罐133以及放置在容纳腔内的样品罐1331,也就是说,辐照罐133的容纳腔用于放置样品罐1331,样品罐1331内部用于放置材料样品,监测棒12用于放置监测装置。此外,组件主体11具有容纳空间11a以及与容纳空间11a连通的冷却剂进孔11b及冷却剂出孔11c,冷却剂可从冷却剂进孔11b进入,流经容纳空间11a后从冷却剂出口流出,以带走快堆材料辐照考验组件10中由于中子辐照引起的热量,监测棒12可拆卸地设置在容纳空间11a内,辐照棒13可拆卸地设置在容纳空间11a内且位于监测棒12的周侧。由此,对于需要在快堆中进行辐照考验的不同材料样品,只需对放入样品罐1331中的材料样品进行更换,通过监测棒12中的监测装置即可完成对材料样品各项性能的监测,该快堆材料辐照考验组件10能重复使用,从而提高了装置的适用性。

另外,对于结构形式和/或实验要求存在较大差异的材料样品,也仅需调整快堆材料辐照考验组件中辐照棒13样式和/或更换相应的监测棒12即可实现入堆辐照工作,而不用重新对整个组件及堆芯物理、热工分析进行重复设计工作。

需要说明的是,监测装置放置在监测棒12内指的是监测装置可以从监测棒12内取出,当监测装置放置在监测棒12内时,监测装置既可以与监测棒12可拆卸地连接,也可以不与监测棒12连接。

一实施例中,快堆材料辐照考验组件10可用于钠冷实验快堆反射层区域或钠冷示范快堆反射层区域或钠冷商用快堆反射层区域中进行的堆内材料辐照考验、堆外水力性能试验及非在线监测辐照考验。

一实施例中,辐照棒13的数量为多个,多个辐照棒13围设在监测棒12的周侧。

一实施例中,根据材料样品及研究需要,辐照棒13与监测棒12的数量均可以是一个也可以是多个。

一具体实施例中,请参阅图2,辐照棒13的数量为6个,监测棒12的数量为1个。

一实施例中,监测棒12内还设置有测温装置,可以实现温度的功能,监测装置及测温装置可以是在线监测装置,监测装置及测温装置也可以是非在线监测装置。对于非在线监测装置,在辐照考验结束后,可在热室中对监测棒12解体,将其中非在线监测装置取出,根据非在线监测装置状态与变化,反向推出中子注量率与温度区间范围,便于考验试验后的数据分析工作,可以实现对材料样品所处堆芯中子注量率及温度的非在线监测。可在监测棒12中放置不同的非在线监测装置,监测材料样品在辐照考验时的多种参数,为辐照后检验工作提供理论分析基础。

一实施例中,请参阅图1,组件主体11包括顺次连接的操作头110、上过渡接头111、外套管112、下过渡接头113、管脚114和管脚接头115,外套管112内形成有容纳空间11a,可以为在快堆中进行的材料辐照考验工作提供基本的装置设计形式,并可以根据装置所处反射层位置匹配堆芯相应位置的热工水力条件,与现有反应堆堆芯设计相容。

一具体实施例中,快堆材料辐照考验组件10在堆芯所处位置位于反射层区,该区域组件位置受反应堆停堆换料影响小,可实现长周期辐照考验而不必进行组件区域更换操作。根据试验需要,快堆材料辐照考验组件10可移动至水力条件匹配的反射层组件区域即可,从而实现对材料辐照考验中子注量率的控制需求。

一具体实施例中,操作头110与上过渡接头111可以通过螺纹连接,二者可开孔插入定位销钉并通过点焊固定连接。

一具体实施例中,外套管112可以为六角管,下过渡接头113可为球形过渡接头,外套管112与上过渡接头111、下过渡接头113对接后通过环焊固定。

一具体实施例中,下过渡接头113与管脚114螺纹连接,两者对接后通过环焊固定。

一具体实施例中,管脚接头115与管脚114螺纹连接,并断续角焊固定。

一具体实施例中,快堆材料辐照考验组件10与所需替代的反射层组件具有相同的外观及相似的重量,将其布置在堆芯反射层区域中,在与堆芯热工水力性能匹配的同时不影响堆芯中子通量分布,有利于消除由于替换反射层组件对堆芯造成的影响,在实施考验组件入堆时,也不用另行进行堆芯安全分析工作。

一实施例中,请参阅图1,冷却剂进孔11b设置在管脚114上,冷却剂出孔11c设置在操作头110上。也就是说,冷却剂是从装置下部往装置上部流的,能够对装置各结构进行冷却降温。

需要说明的是,对于钠冷快堆,采用液态金属钠作为冷却剂。

一实施例中,请参阅图1,组件主体11还包括位于外套管112内的上屏蔽棒116、上定位栅板117、下屏蔽棒118及下定位栅板119,上定位栅板117与下定位栅板119沿外套管112轴向间隔设置以使间隔处形成容纳空间11a,也就是说,辐照棒13和监测棒12是放置在上定位栅板117与下定位栅板119之间的。上屏蔽棒116的一端与上过渡接头111连接,上屏蔽棒116的另一端与上定位栅板117连接,下屏蔽棒118的一端与下过渡接头113连接,下屏蔽棒118的另一端与下定位栅板119间隔设置,上屏蔽棒116、监测棒12、辐照棒13、下屏蔽棒118在实验快堆中能起到在慢化中子的同时减少中子泄漏率的作用。

一具体实施例中,上过渡接头111与上屏蔽棒116螺纹连接,并通过点焊固定。

一具体实施例中,上屏蔽棒116与上定位栅板117对接后通过环焊固定。

一具体实施例中,下屏蔽棒118与下过渡接头113在开孔处插入定位销钉并通过点焊固定。

一实施例中,请参阅图4,辐照棒13包括第一连接件131、第二连接件132和辐照罐133,第一连接件131与辐照罐133的上端连接,第二连接件132与辐照罐133的下端连接,第一连接件131与上定位栅板117连接,第二连接件132与下定位栅板119连接,也就是说,辐照罐133位于辐照棒13的中段,其外部最大外径与辐照棒13相同。

一实施例中,在材料辐照考验结束后,可在热室中对辐照棒13、辐照罐133及样品罐1331进行解体,取出材料样品开展辐照后检测工作。

一实施例中,辐照罐133还包括至少一个样品罐1331,样品罐1331可拆卸的放置在容纳腔中,材料样品可放置在样品罐1331中,可以根据对样品罐1331的温度与中子注量率控制的需要,可将罐体设计为开孔结构以引导组件内的冷却剂对样品罐1331进行冷却,也可以使将罐体设计为闭孔结构,通过在样品罐1331与材料样品之间的间隙填充惰性气体,从而控制样品罐1331的辐照温度。在快堆材料辐照考验组件10中,不同的样品罐1331可以放置不同的材料样品,样品罐1331可根据材料辐照考验对多种材料同时考验,通过样品罐1331内与样品的间隙可以控制样品辐照温度,即满足多种样品、多种温度梯度的材料辐照考验需求。

一具体实施例中,第一连接件131、辐照棒13及第二连接件132间通过环焊固定。

一具体实施例中,根据辐照考验需求,样品罐1331中可放置多种材料样品。

一实施例中,上定位栅板117及下定位栅板119上具有栅格孔洞,辐照棒13两端分别插入栅格孔洞中,通过螺母连接,并添加垫圈与其环焊固定。

一实施例中,请参阅图3,监测棒12包括第三连接件121、第四连接件122及具有容纳槽的监测罐123,也就是说监测装置是放置在监测罐123中的容纳槽内的,第三连接件121与监测罐123的上端连接,第四连接件122与监测罐123的下端连接,第三连接件121与上定位栅板117连接,第四连接件122与下定位栅板119连接,也就是说,监测罐123位于监测棒12的中段,其外部最大外径与监测棒12相同。可以根据所需监测的位置与样品罐1331中样品的位置将监测罐123设计在监测棒12中段的不同位置,便于对样品所受的中子注量率与温度进行监测。

一具体实施例中,第三连接件121、监测罐123及第四连接件122通过环焊固定。

一具体实施例中,上定位栅板117及下定位栅板119上具有栅格孔洞,监测棒12两端分别插入栅格孔洞中,通过螺母连接,并添加垫圈与其环焊固定。

一实施例中,监测棒12具有第一冷却孔12a,第一冷却孔12a与容纳槽连通。也就是说,监测棒12上可设置第一冷却孔12a,使容纳空间11a中的冷却剂流入容纳槽,能使冷却剂对监测装置进行冷却,也能使监测装置直接测量冷却剂温度。

一实施例中,辐照棒13具有第二冷却孔13a,第二冷却孔13a与容纳腔连通。也就是说,辐照棒13上可设置第二冷却孔13a,使容纳空间11a中的冷却剂流入容纳腔,直接对样品罐1331进行冷却降温。

一实施例中,辐照罐133可进行封闭式设计,辐照罐133内部与样品罐1331之间的容纳腔中可填充惰性气体。需要说明的是,在将样品罐1331放置到辐照罐133中的容纳腔中后,容纳腔还存在有空隙,可以向空隙中填充惰性气体,以形成稳定的辐照环境。此时,辐照罐133上不具有第二冷却孔13a。

一具体实施例中,将样品罐1331放置到辐照罐133中的容纳腔中后形成的空隙可以根据实际需要调整空隙尺寸,以控制辐照样品接收的中子注量率与辐照温度。

一实施例中,辐照棒13与监测棒12上分别具有编号不同的激光刻号标识,操作头110的不同周向表面上具有与轴向各辐照棒13与监测棒12上一一对应编号的激光刻号标识。也就是说,每根辐照棒13与监测棒12上均具有一个编号不同的激光刻号标识,每根辐照棒13与监测棒12的上部对应的操作头110表面处有一个与其编号相同的激光刻号标识,以便于在快堆材料辐照考验组件10放置在堆芯钠池中时,通过换料机抓取操作头110对快堆材料辐照考验组件10旋转,通过处于操作头110的激光刻字符号指示对应编号辐照棒所对应位置,从而达到控制辐照材料所受的中子注量率的目的,同时避免由于不同材料样品所受中子注量率需求而需要对装置整体换位的问题。

一实施例中,管脚114外表面具有密封槽,组件主体11还包括螺旋弹簧,螺旋弹簧与密封槽卡接配合,以使管脚114插入快堆堆芯时减少冷却剂旁流。

一实施例中,请参阅图3,监测棒12还包括缠绕在监测棒12外表面的绕丝124,绕丝124与辐照棒13外表面接触,可以实现监测棒12及辐照棒13间的径向定位及固定。

一具体实施例中,绕丝124的两端点焊固定在监测棒12上。

上述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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