[发明专利]一种适用于含氚氦气回路的实验室支持系统

说明书

本发明公开了一种适用于含氚氦气回路的实验室支持系统，本系统可容纳含氚氦气回路、并为回路的启停提供支持性功能，可包容并去除含氚氦气回路泄露的氚，从而减少甚至消除氚泄露的危害；本系统包括手套箱、真空系统、手套箱气体循环系统；手套箱用于包容整个含氚氦‑3气体回路；真空系统用于提供氦气回路启动时所需的真空条件；手套箱气体循环系统用于含氚氦气回路所有设备的通风冷却、泄露至手套箱中微量含氚气体的去除；本发明可用于功率跃增装置的氦‑3气体回路的辅助系统，可去除渗透进入手套箱的微量氚，从而有效减少氚泄露产生的放射性危害。

技术领域

本发明涉及堆辐照技术领域，具体地，涉及一种适用于含氚氦气回路的实验室支持系统。

背景技术

燃料元件功率跃增辐照试验一般在研究堆上采用专门的功率跃增辐照试验装置进行；通过在短时间内改变燃料元件的功率，进行燃料元件性能参数和安全余量的验证。为在研究堆内对压水堆燃料元件进行功率跃增辐照试验，国外的一些研究堆，如挪威的HBWR堆、比利时的BR2堆、瑞典R2堆和日本JMTR堆，采用氦-3气体回路作为燃料元件的功率调节装置。通过改变研究堆内氦屏中气态中子毒物(³He气体)的压力，有效地调节试验燃料元件的辐照功率。

氦-3气体回路位于研究堆堆芯活性区内的³He气体，吸收堆内的热中子，产生具有放射性危害的氚(³H)。氚是氢的同位素，气体状态的氚具有很强的渗透能力；较高温度的氚可以轻松渗透金属材料制成容器，进而泄露到环境中。氚的渗透能力随自身温度的升高而急剧增大。在工程实践中，用于功率跃增辐照装置的含氚氦气回路，氚的微量渗透泄露是难以避免的；且需考虑在事故工况下，回路中含氚氦气大规模泄露的可能。

发明内容

由于氚具有很大的放射性危害，将给试验人员的辐射防护与环境保护带来极大的压力。因此，对于设置有含氚氦气回路的实验室，须设计相关的支持系统，容纳含氚氦气回路、给回路的启停提供支持；更重要的是，包容并去除泄露的氚，从而减少甚至消除氚泄露的危害。

本发明的目的是获得一种适用于含氚氦气回路的实验室支持系统，为功率跃增装置的氦-3气体回路提供辅助功能。本发明可以为含氚氦气回路提供初始抽真空、氦气回路设备整体冷却功能，并可去除渗透进入手套箱的微量氚气体，从而有效减少氚泄露产生的放射性危害。

在工程实践中，用于功率跃增辐照装置的含氚氦气回路，氚的微量渗透泄露是难以避免的。由于氚具有很大的放射性危害，将给试验人员的辐射防护与环境保护带来极大的压力。对于设置有含氚氦气回路的实验室，本发明提出了一整套的实验室支持系统设计方案，可容纳含氚氦气回路，并为氦气回路的启停与冷却提供支持，包容并去除回路泄露的氚，从而减少甚至消除氚泄露的危害。

氦-3气体回路由堆内部分的氦屏和堆外回路两部分组成。³He气体由气体循环泵驱动，将³He气体输送至堆内的氦屏，³He和因吸收热中子生成的³H组成的混合气体从氦屏流出后进入氚阱，经氚阱除氚后，混合气体返回至气体循环泵入口。

含氚氦气回路实验室支持系统包括高密封性手套箱、真空系统、手套箱气体循环系统。高密封性手套箱用于包容整个含氚氦-3气体回路；真空系统用于提供氦气回路启动时所需的高真空条件；手套箱气体循环系统用于含氚氦气回路所有设备的通风冷却，并去除泄露至手套箱中的微量氚气体。

手套箱作为含氚氦气回路的二级包容系统，包含了整个氦-3气体回路的堆外系统。手套箱采用涂层不锈钢箱体设计，并设置有一定数目的观察窗和手套接口，以便于手套箱的操作；操作手套与密封部分采用防氚渗透性能良好的丁基合成橡胶。手套箱所在的工艺房间采用研究堆通风系统进行循环通风。