[发明专利]一种适用于单根燃料元件瞬态试验的辐照装置

说明书

本发明公开了一种适用于单根燃料元件瞬态试验的辐照装置，包括固定格架组件及导向管组件，还包括压力管组件；还包括用于设置在压力管组件下侧的He‑3屏组件，所述He‑3屏组件包括呈筒状的He‑3屏，且He‑3屏的筒壁为中空结构，所述中空结构为轴线与He‑3屏同轴的筒状结构；所述He‑3屏上还设置有与所述中空结构相连的进口接管和出口接管；还包括元件冷却水组件，所述元件冷却水组件包括元件冷却水流道，所述元件冷却水流道包括压力管组件下端内侧区域该辐照装置不仅能够满足单根燃料元件瞬态试验的功能要求，同时结构简单、实施成本低且安全性指标可控性好。

技术领域

本发明涉及辐照技术领域，特别是涉及一种适用于单根燃料元件瞬态试验的辐照装置。

背景技术

提高燃料元件的燃耗会给在役核电站带来巨大的经济效益，在新型燃料元件研发过程中往往会出现包壳腐蚀严重、芯块肿胀严重、裂变气体释放造成包壳内压力过高等风险，燃料元件的安全性和可靠性无法保障。

而研究瞬态工况下燃料元件安全性的理想途径就是在试验堆上进行模拟各种瞬态工况的试验，取得燃料行为的数据，发展物理模型，分析导致元件完整性受到破坏的原因，从而优化设计参数，确保燃料元件的安全性和可靠性。现有技术中，针对用于上述研究的辐照装置，要求该装置不仅能够承受高温高压强中子场辐照，且能够实现燃料元件功率瞬态变化，同时要求辐照装置要具有可靠的可控性和安全性。而在实际操作时，满足上述功能指标和安全性指标实施难度大，故现有技术中的研究方式仅被少数几个国家掌握。

发明内容

针对上述提出的用于单根燃料元件瞬态试验的装置存在实施难度大的问题，本发明提供了一种适用于单根燃料元件瞬态试验的辐照装置，该辐照装置不仅能够满足单根燃料元件瞬态试验的功能要求，同时结构简单、实施成本低且安全性指标可控性好。

本方案的技术手段如下，一种适用于单根燃料元件瞬态试验的辐照装置，包括固定格架组件及导向管组件，还包括压力管组件，所述固定格架组件安装在压力管组件内，且压力管组件为固定在固定格架组件上的燃料元件提供压力边界；还包括用于设置在压力管组件下侧的He-3屏组件，所述He-3屏组件包括呈筒状的He-3屏，且He-3屏的筒壁为中空结构，所述中空结构为轴线与He-3屏同轴的筒状结构；

所述He-3屏的内壁围成He-3屏的中心孔，所述压力管组件下端局部或全部位于所述中心孔中，且压力管组件与He-3屏同轴；

所述He-3屏上还设置有与所述中空结构相连的进口接管和出口接管；

还包括元件冷却水组件，所述元件冷却水组件包括元件冷却水流道，所述元件冷却水流道包括压力管组件下端内侧区域。

现有技术中，针对燃料元件的瞬态试验，如美国、比利时等国家，均是采用大型实验堆的方式来进行单根燃料元件的燃料行为数据获取：待试验燃料元件为实验堆内的其中一根燃料元件，实验堆内还匹配有诸多用于改变待试验燃料元件环境的燃料元件，如通过调整匹配的诸多燃料元件，来达到改变待试验燃料元件功率的目的。以上现有技术不仅具有实验堆设置成本高的问题，同时由于涉及到诸多的燃料元件且整个实验堆体积和功率均较大，故现有实验堆还具有控制或运行难度大的问题。

所述固定格架组件即用于安装待试验燃料元件，压力管组件为待试验燃料元件提供压力边界，以使得待实验燃料元件能够在特定压力环境下工作；所述He-3屏组件中，所述中空结构即为He-3气体容纳空间，本方案利用He-3气体能够吸收反应堆散射过来的中子发生核物理反应的特性：通过所述接口接管和出口接管，在中空结构内He-3气体压力改变后He-3气体密度随之改变，气体密度改变后中空结构中He-3气体对中子吸收截面随之改变，从而使得能够参与待试验燃料元件裂变反应的中子数量改变，中子数量数量的改变导致参与燃料元件发生裂变反应的中子数量发生改变，进而实现待试验燃料元件功率的改变。