[发明专利]燃料包壳LOCA模拟试验装置

说明书

本发明提供一种燃料包壳LOCA模拟试验装置，包括样件夹持系统、高温氧化炉系统和冷淬系统，高温氧化炉系统包括高温氧化炉，高温氧化炉包括容纳燃料包壳的样件且呈轴向设置的炉腔，炉腔的顶部和底部分别设有供样件输送的顶部开口和底部开口；冷淬系统包括冷却池，冷却池位于底部开口下方并通过接头连通底部开口；样件夹持系统位于顶部开口上方并连通顶部开口，样件夹持系统将样件悬挂固定并将样件在高温氧化炉与冷却池之间输送。本发明的高温氧化炉的炉腔呈轴向设置，样件夹持系统位于炉腔的顶部开口，冷却池位于炉腔的底部开口，可通过样件夹持系统将样件悬挂固定并输送至炉腔和冷却池，能够实现较长棒状燃料包壳的高温氧化试验和热冲击试验。

技术领域

本发明属于核安全控制技术领域，尤其涉及一种燃料包壳LOCA模拟试验装置。

背景技术

为了研究在核电站LOCA事故发生后，燃料包壳材料的高温蒸汽氧化性能和再淹没淬火对包壳材料性能的影响，一般需要设计一种LOCA模拟试验装置。但现有装置不能实现对较长的棒状燃料包壳的双面进行高温氧化试验和热冲击试验；无法实现对较长的非金属棒状燃料包壳进行高温氧化试验和热冲击试验。

故，需要一种能够实现对较长的棒状燃料包壳进行高温氧化试验和热冲击试验的燃料包壳LOCA模拟试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料包壳LOCA模拟试验装置，能够实现对较长的棒状燃料包壳的样件进行高温氧化试验和热冲击试验。

为了实现上有目的，本发明公开了一种燃料包壳LOCA模拟试验装置，包括样件夹持系统、高温氧化炉系统和冷淬系统，所述高温氧化炉系统包括高温氧化炉，所述高温氧化炉包括容纳燃料包壳的样件且呈轴向设置的炉腔，所述炉腔的顶部和底部分别设有供所述样件输送的顶部开口和底部开口；所述冷淬系统包括冷却池，所述冷却池位于所述底部开口下方并通过接头密闭连通所述底部开口；所述样件夹持系统位于所述顶部开口上方并连通所述顶部开口，所述样件夹持系统将所述样件悬挂固定并将所述样件在所述高温氧化炉与冷却池之间输送。

与现有技术相比，本发明高温氧化炉的炉腔呈轴向设置，样件夹持系统位于炉腔开口上方，冷却池位于炉腔开口下方，可通过样件夹持系统将燃料包壳的样件悬挂固定并输送至炉腔和冷却池内，使得本发明可同时适用于较长的金属和非金属棒状燃料包壳样件的高温氧化试验和热冲击试验。再者，本发明通过悬挂固定的方式输送样件，输送方便稳定。

较佳地，所述高温氧化炉系统还包括沿所述炉腔的轴向布置的多个加热系统，多个所述加热系统将所述炉腔分为多个温区，每一所述加热系统可分别进行独立控温。该方案使得本发明的高温氧化炉沿轴向分为具有多个独立控温的加热区间，不但可以便于控制轴向设置的炉腔内的温度，还使得高温氧化炉上不同区间可具有不同温度，便于研究在LOCA工况下燃料包壳轴向上的差异化受热情况，实现加热温度在不同温度下的稳定，提高稳定可控的加热速率，温度调节区间大，且可有效模拟LOCA工况下反应堆内复杂的高温环境。

具体地，每一所述加热系统包括加热元件、控温电路和测温点，所述多个加热系统的加热元件和测温点均沿轴向进行分层布置，所述多个加热系统的控温电路相互独立并依据所述测温点检测到的温度和对应温区的预设目标温度控制所述加热元件动作。

较佳地，所述样件夹持系统包括夹持所述样件的样件夹头和送样装置，所述样件夹头通过钢丝绳与所述送样装置连接，所述送样装置包括电动机，所述电动机带动所述钢丝绳动作以将所述样件夹头悬挂输送。

较佳地，所述样件夹持系统还包括与所述所述样件的单面配合封闭所述样件单面的密封接头。该方案使得本发明能够实现对较长的棒状燃料包壳的单面和双面进行高温氧化试验和热冲击试验。

较佳地，所述高温氧化炉包括红外线加热炉和电阻加热炉。该方案使得本发明能实现一定范围内的加热温度并能保持稳定，红外线加热炉能够实现相对较快的升温速率并进行调节控制，电阻加热炉能够实现相对较慢的升温速率并进行调节控制。