[发明专利]一种模拟燃料包壳高燃耗工况试验系统

说明书

本发明涉及一种模拟燃料包壳高燃耗工况试验系统，试验系统包括容置包壳样品并对包壳样品进行加热的加热装置、用于为包壳样品加热提供真空环境的真空单元、用于为加热装置中的包壳样品进行氧化工况模拟提供辅助环境的辅助系统，加热装置包括内部形成有容置包壳样品的空腔且具有出入口的卧式炉体、对炉体进行加热的加热单元、监测炉体内部温度的测温单元、放置包壳样品的放置架；该试验系统可实现高温高压下渗氢和渗氧功能，获得一定氧化膜厚度和一定氢含量的高燃耗包壳，该试验系统的研发为研究燃料包壳高燃耗工况下的性能及新型燃料包壳的研发具有积极的现实意义，并为新型燃料包壳高燃耗性能评价提供支持，填补国内空白。

技术领域

本发明具体涉及一种模拟燃料包壳高燃耗工况试验系统。

背景技术

燃料包壳是指封装燃料芯体的金属外壳,呈圆管状，两端与端塞密封,燃料包壳是核电厂防止放射性物质外逸的三道实体屏障(燃料包壳、反应堆冷却剂承压边界和安全壳)的第一道屏障,保护燃料芯块不受冷却剂的侵蚀、避免燃料中裂变产物外泄，使冷却剂免受污染、保持燃料元件的几何形状并使之有足够的刚度和机械强度;燃料包壳包容核燃料，承受高温、高压和强烈的中子辐照、包壳内壁受裂变气体压力、腐蚀、燃料肿胀、吸氢致脆和芯块包壳的相互作用等危害、包壳外壁受冷却剂压力、冲刷、振动和腐蚀以及氢脆等威胁,因此模拟堆内高燃耗工况下的包壳渗氢、渗氧情况对研究燃料包壳性能及新型燃料包壳的研发具有积极的现实意义。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种模拟燃料包壳高燃耗工况试验系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种模拟燃料包壳高燃耗工况试验系统，试验系统包括容置包壳样品并对包壳样品进行加热的加热装置、用于为包壳样品加热提供真空环境的真空单元、用于为加热装置中的包壳样品进行氧化工况模拟提供辅助环境的辅助系统，加热装置包括内部形成有容置包壳样品的空腔且具有出入口的卧式炉体、对炉体进行加热的加热单元、监测炉体内部温度的测温单元、放置包壳样品的放置架。

优选地，辅助系统包括向炉体内部空腔供应高压蒸汽的蒸汽供应单元、用于使炉体内部空腔的蒸汽压力保持恒定的压力控制单元、用于对使用后的高压蒸汽进行冷凝收集的冷凝单元、与炉体内部空腔通过第一管路连通的加热混气罐，蒸汽供应单元与加热混气罐连通。

优选地，试验系统还包括对接在炉体出入口的外侧用于对氧化后的包壳样品进行淬火的水槽。

优选地，蒸汽供应单元包括产生高压蒸汽的蒸汽发生器，蒸汽发生器与加热混气罐通过第二管路连通；冷凝单元包括与炉体内部空腔连通的冷凝器、与冷凝器连通的水冷机。

优选地，炉体包括外支撑体和位于位于外支撑体内周的炉管，空腔形成于炉管内周，测温单元包括设于外支撑体和炉管之间的外热电偶、设于空腔内的内热电偶。

优选地，加热单元包括设于外支撑体和炉管之间的内加热组件、设于炉管两端的第一外加热组件和第二外加热组件。

优选地，第二外加热组件的底部设置抽动式加热板，水槽位于抽动式加热板下方。

优选地，试验系统还包括用于为加热装置中的包壳样品进行渗氢工况模拟提供辅助气体的供应单元，供应单元的包括用于向炉体内部空腔中分别供应氢气和氩气的氢气供应单元和氩气供应单元; 氩气供应单元和氢气供应单元均与加热混气罐连通。

优选地，真空单元包括机械泵、与机械泵连通的分子泵，分子泵与炉体内部空腔连通。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：