[发明专利]一种含圆环夹具的高压电脉冲解体球形燃料元件的装置

说明书

一种含圆环夹具的高压电脉冲解体球形燃料元件的装置，该装置含有支架、升降机构、放电腔体、高压电极、地电极和圆环夹具。升降机构安装于支架底部；高压电极固定于支架顶部；放电腔体固定于升降机构上；高压电极和地电极都采用平板型；地电极固定于放电腔体底部，兼用作筛网；圆环夹具固定于地电极上；燃料元件使用圆环夹具自适应固定，与高压电极的距离为1～8mm。当进行高压脉冲放电时，由放电产生的冲击波将燃料元件解体，碎片经地电极滤出；升降平台调整放电间隙，继续放电，直到燃料元件全部解体。本装置可直接将燃料元件完全解体，解体能量效率高，显著降低了工作电压；且具有体积小巧、不产生二次污染等点。

技术领域

本发明涉及一种高压电脉冲解体球形燃料元件的装置，适用于在放射性条件下解体高温堆球形燃料元件的装置，属于放射性乏燃料后处理技术领域。

背景技术

高温气冷堆乏燃料进行后处理非常重要，需要针对其使用的球形燃料元件结构上的特殊性，进行专门的解体研究。在各种解体方法中，高压电脉冲法具有解体速度快，处理过程不消耗化学试剂，不产生二次废物，不产生粉尘的特点，是较有发展前景的方法。

目前尚无专用的高压电脉冲解体高温堆燃料元件的装置，已有的相关的报道是采用商用的高压电脉冲装置，将圆柱石墨块、TRISO颗粒、石墨碎片等进行解体，存在的问题是能量浪费现象，解体能量效率低。追究其原因是由于是商用装置，正常的用途是用于破解绝缘体或绝缘体包覆少量导体类型的材料，因此不用考虑在放电期间高压电极和地电极短路的情况，而破解主体材料为石墨材料时，石墨是导电的，可能会导致高压电极和地电极短路。为防止短路损坏高压电脉冲装置，在无法改变商用装置的内部电回路的情况下，已有的报道采用的解决方法是在高压电极和地电极之间人为的多加长了一段间隙，利用水介质击穿时的电阻作为短路时的限流电阻，这就导致了解体能量的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种含圆环夹具的高压电脉冲解体球形燃料元件的装置，作为高压电脉冲法解体高温堆燃料元件专用装置，在相对较低的电压下工作，耐受高压电极和地电极短路，无需额外增加限流电阻，进而提高系统的安全性和解体能量效率。

本发明的技术方案如下：

一种含圆环夹具的高压电脉冲解体球形燃料元件的装置，该装置含有支架、升降机构、高压电极、放电腔体和地电极；所述的升降机构安装于支架上；放电腔体固定于升降平机构上；所述高压电极安装在支架顶部并与支架绝缘；所述地电极固定于放电腔体底部；其特征在于：所述装置还含有上部带刀刃的圆环夹具；圆环夹具固定于所述的地电极上；高温堆球形燃料元件放置于所述的圆环夹具的刀刃上，高温堆球形燃料元件与所述的高压电极之间的距离为1～8mm。

优选地，所述的高压电极放电部分的形状为平板结构。

优选地所述的地电极放电部分的主体形状为带筛网的平板结构。

优选地，所述的放电腔体与所述的高压电极之间采用迷宫式密封结构。

上述技术方案中，所述的升降机构包括升降平台、电推杆和行程测量元件，所述行程测量元件采用电阻尺；升降平台通过电推杆与支架连接；电推杆的一端固定在升降平台上，另一端固定在支架上。

本发明的另一特征是：所述的放电腔体与所述高压电极之间设置有防止边壁放电的绝缘圆筒，该绝缘筒材料为聚氨酯、聚醚醚酮或氧化锆增韧陶瓷。所述的高压电极与支架之间的绝缘采用聚碳酸酯材料，聚碳酸酯材料上面涂有UV涂层。

本发明具有以下优点及突出性效果：①本发明可直接将完整的球形燃料元件完全解体；②本发明解体能量效率高，约是文献报道中最优实施例的能量效率的2.6倍；③本发明处理过程不消耗化学试剂，不产生二次废物，不产生粉尘。④本发明在破碎完整的燃料元件时，工作于约60kV电压，显著低于文献报道中的200-420kV电压，降低了对高压电源和高压防护的要求。⑤本发明采用圆环形刀刃自适应夹具，装置体积小巧，用水量不到1L，适于用作实验研究设备。