[发明专利]一种气体高密封慢速调压系统及方法

说明书

本发明公开了一种气体高密封慢速调压系统及方法。由气体回路、气动调压器、驱动气瓶、真空泵、储气罐、阀门、管道和仪表等组成。气动调压器由金属波纹管隔膜分隔驱动气体和工艺气体，驱动气瓶通过进气管路向气动调压器充入驱动气体，气压驱动波纹管气室压缩工艺气体，增大气体回路中反应气屏压力。将气动调压器内驱动气体通过排气管路排到通风或储气罐，减小反应气屏压力；还可通过真空泵对气动调压器进行真空驱动抽吸气体回路的工艺气体，将反应气屏压力降低至负压。整个系统通过仪表和阀门控制调压过程，并用全金属材料密封和设置多级防泄漏措施。本发明可用于气体净化纯化设备的压力性能试验和核燃料功率瞬态试验等。

技术领域

本发明涉及化学化工中气体试验和核燃料功率瞬态试验领域，具体涉及一种气体高密封慢速调压系统及方法，可用于石油天然气、气体精细化工、电子气体、核化工等多种场合，也可用于研究核燃料元件在功率跃增、功率循环和负荷追随等多种工况下的辐照行为。

背景技术

在精细化工中，气体净化和纯化设备中压力工况决定净化纯化过程的效率和设备的可靠性。研究各种慢速压力连续变化过中气体净化纯化设备的静态和动态性能，可以了解压力对气体净化纯化过程效率的影响，因此需要一种在高密封条件下实现各种压力调节方式的系统。

在研究堆上，利用气体中子吸收体(氦-3或BF₃)，根据试验要求改变核燃料元件的辐照功率，探索燃料元件在各种功率变化方式下对其完整性和安全性的影响是非常重要的。功率变化的快慢、幅度和次数等，主要由气体压力调节系统来决定，而不同功率控制方式对燃料元件的辐照性能有很大影响，是研究核燃料安全的重点。因此本发明提出一种速度易控、幅度易控、循环时间短的压力调节方法对功率瞬态试验具有非常重要意义。同时由于中子吸收气体本身或核反应产物具有很大的毒性和放射性，且价格非常昂贵，调压系统必须具有高密封性、高安全和低残留损耗要求。

发明内容

该发明的目的在于提供一种在高密封条件下，对气体工艺处理等进行慢速压力调节的系统和方法，实现压力连续和多方式调节，减少残留，提高多种压力工况下气体处理过程的实验研究能力。本发明还可根据辐照试验要求慢速、方便控制、循环周期短地气压驱动式改变研究堆内中子吸收气屏内压力，对燃料元件进行功率跃增、功率循环和负荷追随的瞬态辐照试验。由于中子吸收气体本身(如BF3等)或其吸收中子的核反应产物(如氦-3吸收中子产生氚)具有很大危险性，在压力调节过程中对其进行超高密封，保证人员安全，提高试验经济性。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明提出一种气体高密封慢速调压系统，其特征在于：包括气体回路、气动调压器、驱动气瓶、真空泵、储气罐、阀门、管道和仪表等组成。

所述气体回路是由反应气屏、吸气床和气体循环泵等构成的高密封强制循环回路。所述气动调压器的一端与气体回路的压力调节支路连接，另一端与进气管路和排气管路连接。所述高密封慢速调压系统通过气压驱动式和真空驱动式双作用的金属波纹管隔膜调压器进行抽吸和压缩气体回路中气体，控制反应气屏的压力。

具体的，所述气动调压器由内腔波纹管气室和外腔缸体气室构成，内腔波纹管气室内为被调节的工艺气体，外腔体缸体气室为气压驱动气体，驱动气体可以为压缩空气、氮气或氦气等，全密封的金属波纹管隔膜将工艺气体与驱动气体完全隔离开。所述气动调压器的内腔波纹管气室进出口与气体回路的压力调节支路连接，通过气体回路与反应气屏连通，外腔缸体气室进气口与进气管路连接，通过进气管路连接驱动气瓶，外腔缸体气室排气口与排气管路连接。

进一步，所述气动调压器的排气管路分为两个支路，一个支路直接连接通风中心，这条支路同时旁通并接真空泵通向通风中心，另一支路先连接储气罐进口，再由储气罐出口连接通风中心。所述气动调压器内腔和外腔都设置压力传感器，实时监测两侧压力及其之间的压差，反馈后通过阀门控制压力调节过程，同时还避免它的波纹管内外压差过大导致破裂。