[发明专利]一种气体分布装置及颗粒包覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备包覆颗粒的气体分布装置，具体而言，本发明涉及制备高温气冷反应堆包覆燃料颗粒的气体分布装置及颗粒包覆方法。

背景技术

现高温气冷堆核电站的固有安全性的第一道保证就是所使用的核燃料为TRISO型包覆颗粒，其由核燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。上述包覆层在设计温度下可以很好地阻止裂变产物逸出燃料颗粒，是保证核电站安全的第一道屏障。因此，如何制备完美的包覆颗粒是建设高温气冷堆核电站的首要任务，也是核能应用领域中的重大问题和关键技术之一。这种具有四层复合结构的核燃料颗粒是在颗粒材料床中采用化学气相沉积的方法制备得到的，因此颗粒材料床内的颗粒运动规律、气体分配流动以及颗粒和气体的接触形式是决定核燃料包覆颗粒质量的关键因素。由于核能的安全性级别要求较高，要求不同批次颗粒的性能和包覆层的厚度均匀一致，这就要求颗粒能够在颗粒材料床中均匀流化起来，使得颗粒与气体的接触方式和时间均匀一致，不允许颗粒以聚团形式或死区存在。因此一种特殊设计的气体分布系统在本发明中得以提出并实践。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种用于制备包覆颗粒的气体分布装置，可以均匀稳定地给颗粒材料床供给气体，颗粒能够在颗粒材料床中均匀流化起来，使得颗粒与气体的接触方式和时间均匀一致，不允许颗粒以聚团形式或死区存在，保障不同批次颗粒的性能和包覆层的厚度均匀一致，改善现有技术中存在的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气体分布装置，所述气体分布装置包括：依次向上连接的进气通道、气体喷嘴、二次气体分布室、多孔气体分布器、气体导流底座及圆柱结构的颗粒材料床；

所述气体喷嘴为圆盘结构，包括，位于所述气体喷嘴圆盘结构圆心的一个中心通孔和以气体喷嘴圆盘结构圆心为圆心的至少一个圆上均匀分布的多个通孔；

所述二次气体分布室为圆柱空腔；

所述多孔气体分布器为圆盘结构，包括，位于所述多孔气体分布器圆盘结构圆心的一个中心通孔和以所述多孔气体分布器圆盘结构圆心为圆心的至少一个圆上均匀分布的多个通孔；

所述气体导流底座位于所述颗粒材料床的底部，用于流化气体或包覆气体沿所述气体导流底座流动。

进一步地，所述气体喷嘴、二次气体分布室、多孔气体分布器的中心轴与所述颗粒材料床的中心轴同轴。

进一步地，所述多孔气体分布器包括以圆盘结构中心为圆心的两个圆上分布的多个通孔，分别为多孔分布器外环孔和多孔分布器内环孔；

所述多孔分布器外环孔的中心轴延长线与颗粒材料床的交点在所述颗粒材料床内颗粒材料静止时的高度处。

进一步地，所述多孔分布器外环孔的中心轴和多孔分布器内环孔的中心轴与所述颗粒材料床的中心轴交于所述多孔分布器下方的同一点。

进一步地，所述多孔气体分布器内环孔与所述多孔气体分布器圆盘结构的底面相交的圆的圆心所在的圆与所述气体喷嘴中心通孔的大小相等。

进一步地，所述气体喷嘴包括以气体喷嘴圆盘结构中心为圆心的一个圆上分布的多个通孔，为气体喷嘴外环孔；

所述多孔气体分布器外环孔与所述多孔气体分布器圆盘结构的底面相交的圆的圆心所在的圆与所述气体喷嘴外环孔的圆心所在的圆大小相等。

进一步地，进气通道包括与所述气体喷嘴中心通孔对应的中路通道和与所述气体喷嘴外环孔相对应的环路通道，所述中路通道为单管，所述环路通道远端为单圆环管，在连接所气体喷嘴外环孔处为与所述气体喷嘴外环孔对应的均匀等角分布的多路通道，所述进气通道的中路通道和所述环路通道在气源进行分别供气。

进一步地，二次分布器的高度为所述多孔分布器圆盘结构底面到所述多孔分布器外环孔的中心轴与所述颗粒材料床的中心轴的交点的距离。

进一步地，所述多孔气体分布器的底面为球面，所述该球面的剖面角度范围为50至60度。

进一步地，所述气体导流底座包括第一倾斜底座和第二倾斜底座；

所述第二倾斜底座与所述多孔气体分布器相连，所述第二倾斜底座的水平夹角在25-30度之间；

所述第一倾斜底座与所述第二倾斜底座相连，所述第一倾斜底座水平夹角在40-45度之间。

进一步地，所述多孔气体分布器底面与所述第二倾斜底座的延长线相切。

进一步地，所述气体分布装置的气体喷嘴的材质为不锈钢，其余部件的材质为石墨材料。