[发明专利]一种用于高温颗粒的取样装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种用于高温颗粒的取样装置。 

背景技术

我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件直径为60mm，结构为球形包覆颗粒（TRISO）弥散在燃料区的石墨基体中。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，这种具有四层复合结构的核燃料颗粒是在喷动床中采用高温化学气相沉积的方法制备得到的。为了提高包覆效率，需要在包覆完一层后不停炉降温，而是直接更换流化和包覆气体，开始下一层包覆，即进行四层连续包覆，可以节省成本，提高效率。因此为了判断每层的包覆质量，需要在每一层包覆结束后，在不降温停炉的高温状态下取出颗粒样品，分别得到包覆一层（疏松热解碳层）的包覆颗粒样品，包覆两层（疏松热解碳层和内致密层）的包覆颗粒样品，包覆三层（疏松热解碳层，内致密层和碳化硅层）的包覆颗粒样品，以利于材料分析。 

面对高温气冷堆的商业化趋势，燃料元件生产走向规模化，迫切需要一套适应生产要求的高温颗粒取样装置。现有技术中是通过关闭喷动床立式炉底部的喷动气体开关，同时打开垂直于喷动床立式炉底部的阀门开关以实现颗粒在重力作用下下落，从而取到高温颗粒样品，这种方法有很多缺点： 

（1）阀门开关需直接接触高温颗粒，承受高温考验，容易损坏； 

（2）喷动气体开关和阀门开关的配合难以准确实现，阀门开关处容易残留颗粒； 

（3）打开和关闭阀门开关容易将高温颗粒挤碎，造成颗粒表面污染。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明的目的在于提供一种用于高温颗粒的取样装置，以克服现有技术中的取样方式存在的高温颗粒直接接触阀门开关、喷动气体开关和阀门开关的配合难以准确实现、打开和关闭阀门开关容易将高温颗粒挤碎的缺陷。 

（二）技术方案 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于高温颗粒的取样装置，所述取样装置包括：取样管； 

所述取样管用于插入立式炉中取样； 

所述取样管包括：样品槽、进样口和样品挡板； 

所述样品槽位于取样管的下端，且所述取样管的下端封闭； 

所述进样口位于所述样品槽与所述样品挡板之间； 

所述样品挡板与水平面成预设角度，且所述样品挡板将立式炉中的气体与空气隔开。 

进一步，所述取样装置还包括：冷却室、第一支撑板； 

所述冷却室通过所述第一支撑板固定在所述立式炉的上方； 

所述冷却室上设置有惰性气体进气口和惰性气体出气口。 

进一步，所述惰性气体进气口设置在所述惰性气体出气口的下方。 

进一步，所述取样装置还包括：密封件； 

所述密封件设置在所述冷却室的上方，用于所述冷却室与所述取样管之间的密封。 

进一步，所述取样装置还包括：定位销钉； 

所述定位销钉位于所述冷却室与所述密封件之间，用于取样管在取样和样品冷却时的定位。 

进一步，所述取样管还包括取样定位线和冷却定位线； 

所述取样定位线位于所述冷却定位线的上方； 

在进行取样操作时，所述取样管插入所述立式炉的深度以所述定位销钉与所述取样定位线对齐为准；在取样结束后，对所取样品进行冷却时，所述取样管拔出所述立式炉的长度以所述定位销钉与所述冷却定位线对齐为准。 

进一步，所述取样装置还包括：圆管、第二支撑板、球阀； 

所述第二支撑板位于所述第一支撑板的下方； 

所述圆管固定在所述第一支撑板和所述第二支撑板之间； 

所述第二支撑板固定在所述立式炉上； 

所述球阀固定在所述圆管内，用于在取样结束后将所述冷却室与所述立式炉隔开。 

进一步，所述取样装置还包括：闸板阀； 

所述闸板阀位于所述球阀与所述第二支撑板之间，且所述闸板阀固定在所述圆管内，用于避免取样结束后所述立式炉中的热量向所述冷却室传递。 

进一步，所述预设角度30°～75°。 

进一步，所述取样装置还包括：防坠入盖板； 

所述防坠入盖板设置在所述取样管的上端； 

所述防坠入盖板的表面积大于所述密封件的表面积；