CN110853779A - 一种核燃料辐照试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核燃料辐照试验方法，属于研究堆燃料辐照技术领域，包括以下步骤：燃料封装，将燃料装入预先加工、组焊好的单向开口的燃料组件中，组合件布置，两个组合件为一组，并排安装在夹块组件中；试验段入堆，从堆顶吊入，辐照试验段处于堆芯活性段，辐照装置段通过法兰与堆顶密封连接；堆内考验，燃料随辐照装置入堆后考验并监测相关参数；试验段出堆，经过辐照后燃料达到试验规定的辐照中子注量后出堆。本发明针对新型核燃料在堆内的辐照要求，开发一种更加经济、可靠，能够实时反映核燃料在堆内辐照情况，并准确获取相关辐照参数的方法。
Description
技术领域
本发明涉及研究堆燃料辐照技术领域，具体地，涉及一种核燃料辐照试验方法。
背景技术
随着核电行业进入全新的发展时期，全国运行、在建以及计划开工的核电项目逐年增加，核能在能源消费的比重不断加大，促使加快核电的更新换代。与此同时，新一代核电站的开发研究对于新型核材料、核燃料的需要更大，要求更高，尤其对于更经济、更安全、高燃耗核燃料的需求更加迫切。在新核燃料的研究开发过程中，都要经过堆内辐照，在堆内辐照达到目标注量之后，采用辐照后检验手段，评估燃料的综合性能。
目前，核燃料的结构形式较多，具体的辐照方法也因实验目的和燃料结构不同。但最长用的是将新燃料放置在辐照装置中辐照，以辐照后检验为主要的性能评估手段，在美国爱达荷国家实验室的先进试验堆上进行低浓化核燃料同样也是置于辐照装置中在堆内辐照，并借助计算机和对一回路水实时监测来确定燃耗、温度、裂变速率等参数，进而评估燃料性能。但以上方式，前者无法实时反映燃料在堆内的辐照情况，后者过于依赖计算机软件，无法使计算值和试验值做有效的对比。因此，需要开发一种更加高效、可靠、实时反应堆内辐照情况的核燃料的辐照方法。
发明内容
本发明为一种核燃料辐照考验方法，针对新型核燃料在堆内的辐照要求，开发一种更加经济、可靠，能够实时反映核燃料在堆内辐照情况，保证堆内安全，并准确获取相关辐照参数的方法。
为了实现上述目的，本申请提供了一种核燃料辐照考验方法，包括以下步骤：
1)燃料封装，将燃料装入预先加工、组焊好的单向开口的燃料组件中，并且在装入燃料前对燃料组件焊缝进行探伤监测，并激光刻字编号；封装后要对焊缝再次进行探伤监测，避免燃料在堆内辐照时，燃料组件发生渗漏，使燃料直接同一回路水接触，封装后的燃料统称为组合件；
2)组合件布置，两个组合件为一组，并排安装在夹块组件中，夹块组件高度大于组合件长度，组合件与夹块组件的凹槽为间隙配合，保证辐照完成后组合件与夹块组件顺利分离，但要在组装过程中要保证组合件位置不发生偏移或错位，并且在组合件两侧留有冷却水通道，并记录组合件安装位置；将装有组合件的夹块组件依次堆叠在辐照试验段的外筒内部，布置完成后的组合件共20块，被等分为两组，每一组轴向平行堆叠；
3)试验段入堆，将装有夹块组件的辐照试验段与辐照装置段同轴组装，辐照装置段末端套在辐照试验段顶部上接头外侧，与上接头间隙配合，并用钢丝绳将辐照装置段和辐照试验段轴向固定，然后在试验段入口和出口处安装温度检测点和装配取样管，最后，从堆顶吊入，辐照试验段处于堆芯活性段，辐照装置段通过法兰与堆顶密封连接；
4)堆内考验，燃料随辐照装置入堆后，处于堆芯活性段区域，堆内辐照同时，调节进入辐照装置的一回路水流量，控制一回路水和燃料的换热量，保证组合件处于低温水环境中；另外，实时监测辐照试验段内流过组合件入口和出口温度，并采集入口和出口处一回路水样，分析水质，及时反馈堆内实际参数，达到保护目的；
5)试验段出堆，经过12～15炉段的辐照后，燃料达到试验规定的辐照中子注量后停堆，度过堆芯冷却期后吊装出堆。
上述的组合件安装于夹块组件中后，夹块组件端部较组合件高0.5mm～1mm；
上述的辐照装置段末端套在辐照试验段上接头外侧，与上接头外侧接触长度在20mm～52mm之间。
上述的辐照试验段中燃料段长度不大于1000mm。
上述的组合件表面的温度控制在100～150℃间。
本申请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：
本发明响应目前对于新型核燃料的研发需求，针对HFETR的辐照环境，发明一种能够实时反映核燃料在堆内辐照情况，并准确获取相关辐照参数的方法。
在实际的使用过程中，本发明体现出了以下有益效果：
1)本发明直接采用一回路水浸没组合件冷却，带走组合件表面热量，达到试验要求温度的同时，保证堆内安全；
2)本发明在辐照试验段的入口和出口处设置热电偶，实时监测通过组合件的一回路水温度；同时，温度监测可以为燃耗计算提供依据，也对堆内的安全性进行实时反映；
3)本发明在辐照试验段的入口和出口处设置采样管，可以实时监测辐照试验段中流过组合件水质变化，为辐照后监测提供试验对比输入；同时，时刻监测组合件是否发生破损，保证堆内安全；
4)本发明采用阴阳面辐照形式，使燃料辐照更加均匀，有利于燃料辐照后性能分析。
5)本发明能够一次性实现多种组合件的辐照，缩短试验轴向，多种组合件之间相互参照，获取更加全面的试验数据，与现有技术相比更加经济和可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请中核燃料辐照试验方法的流程示意图；
图2是本申请中夹块组件的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参考图1，本发明实施例提供了一种核燃料辐照考验方法，包括以下步骤：
1)燃料封装，将燃料装入预先加工、组焊好的单向开口(设计为单向开口可以减小燃料封装后的焊接次数)的燃料组件中，并且在装入燃料前对燃料组件焊缝进行探伤监测，并激光刻字编号；封装后要对焊缝再次进行探伤监测，避免燃料在堆内辐照时，燃料组件发生渗漏，使燃料直接同一回路水接触，封装后的燃料统称为组合件；
2)组合件布置，两个组合件为一组，并排安装在夹块组件中，(这样设计的目的是孔道内空间有限，并排放置有利于充分利用孔道空间，并保证冷却水充分流过组合件)夹块组件高度大于组合件长度，组合件与夹块组件的凹槽为间隙配合，保证辐照完成后组合件与夹块组件顺利分离，但要在组装过程中要保证组合件位置不发生偏移或错位，并且在组合件两侧留有冷却水通道，并记录组合件安装位置；将装有组合件的夹块组件依次堆叠在辐照试验段的外筒内部，布置完成后的组合件共20块，被等分为两组，每一组轴向平行堆叠；(这样设计的目的是分为两组并排放置，可以充分利用孔道空间，轴向堆叠，为冷却水流动及其它测控器件预留通道)
3)试验段入堆，将装有夹块组件的辐照试验段与辐照装置段同轴组装，辐照装置段末端套在辐照试验段顶部上接头外侧，与上接头间隙配合，并用钢丝绳将辐照装置段和辐照试验段轴向固定，然后在试验段入口和出口处安装温度检测点和装配取样管，最后，从堆顶吊入，辐照试验段处于堆芯活性段，辐照装置段通过法兰与堆顶密封连接；
4)堆内考验，燃料随辐照装置入堆后，处于堆芯活性段区域，堆内辐照同时，调节进入辐照装置的一回路水流量，控制一回路水和燃料的换热量，保证组合件处于低温水环境中；另外，实时监测辐照试验段内流过组合件入口和出口温度，并采集入口和出口处一回路水样，分析水质，及时反馈堆内实际参数，达到保护目的；
5)试验段出堆，经过12～15炉段的辐照后，燃料达到试验规定的辐照中子注量后停堆，度过堆芯冷却期后吊装出堆。
所述的组合件安装于夹块组件中后，夹块组件端部较组合件高0.5mm～1mm；其中，这样设计的目的是多个夹块组件轴向堆叠放置，夹块组件端部较组合件高0.5mm～1mm，一方面保证组合件之间不会硬性接触，避免组合件受挤压损坏，保证组合件端部也同冷却水接触，另一方面，夹块组件之间紧密贴合，保证夹块组件总体高度不超过活性区。
所述的辐照装置段末端套在辐照试验段上接头外侧，与上接头外侧接触长度在20mm～52mm之间。
所述的辐照试验段中燃料段长度不大于1000mm。
所述的组合件表面的温度控制在100～150℃间。
请参考图2，本发明中的夹块组件包括：1-上固定块A，2-上固定块B，3-下固定块A，4-下固定块B，上固定块和下固定块均为半圆柱形结构，上固定块A和上固定块B底端有半圆形凸台，下固定块A和下固定块B上端均加工有半圆形凹槽。上固定块A和上固定块B拼接成圆柱形，下固定块A和下固定块B拼接成圆柱形。装配时，上固定块A和上固定块B的凸台卡在下固定块A和下固定块B的凹槽内，形成夹块组件。通过设计拼接结构，降低了加工难度，并且保证了固定块上方形槽和圆孔的直线度，另外，这样的设计不仅可以固定组合件，同时，能保证组合件四周有冷却水流过。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种核燃料辐照试验方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：将燃料封装在燃料组件中形成组合件，获得若干个组合件；
步骤2：将2个组合件安装在一个夹块组件中，获得若干装有组合件的夹块组件，将装有组合件的夹块组件依次堆叠在辐照试验段的外筒内部；
步骤3：将装有夹块组件的辐照试验段与辐照装置段同轴组装，辐照装置段末端套在辐照试验段顶部上接头外侧，将辐照装置段和辐照试验段轴向固定，将辐照试验段与辐照装置从堆顶吊入，辐照试验段处于堆芯活性段，辐照装置段通过法兰与堆顶密封连接；
步骤4：堆内辐照同时调节进入辐照装置的一回路水流量，控制一回路水和燃料的换热量，使组合件处于低温水环境中。
2.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
将燃料装入预先加工和组焊好的单向开口的燃料组件中，并且在装入燃料前对燃料组件焊缝进行探伤监测，并激光刻字编号；封装后对焊缝再次进行探伤监测，封装后的燃料统称为组合件。
3.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，夹块组件高度大于2个组合件加起来的长度，组合件与夹块组件的凹槽为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，组合件两侧留有冷却水通道。
5.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，所述步骤2中在辐照试验段的外筒内部布置完成后的组合件共若干块，被等分为两组，每一组轴向平行堆叠。
6.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，步骤3中在辐照试验段与辐照装置吊入堆顶前，还包括在辐照试验段入口和出口处安装温度检测点和装配取样管。
7.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，所述步骤4还包括：实时监测辐照试验段内流过组合件入口和出口温度，并采集辐照试验段入口和出口处一回路水样，分析水质，及时反馈堆内实际参数。
8.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，组合件安装于夹块组件中后，夹块组件端部较组合件高0.5mm～1mm；辐照装置段末端套在辐照试验段上接头外侧，与上接头外侧接触长度在20mm～52mm之间。
9.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，辐照试验段中燃料段长度不大于1000mm。
10.根据权利要求1所述的核燃料辐照试验方法，其特征在于，组合件表面的温度控制在100～150℃间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200228 |