[发明专利]一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜

说明书

本发明公开了一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜，包括：釜体；釜盖，所述釜盖可拆卸地盖合在釜体上；且所述釜盖的顶部开设有进气口，所述进气口上设置有一可拆卸的分体式法兰；燃料组件，所述燃料组件设置在釜体内，包括燃料棒进气单元，所述燃料棒进气单元包括燃料棒进气管；所述燃料棒进气管的直径小于所述进气口的直径并穿过所述进气口，通过所述分体式法兰与反应釜外部的气管相连。本发明的反应釜的分离程度较高，可极其方便地清洗反应釜及更换釜内包壳材料。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，特别涉及一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜。

背景技术

包壳是反应堆中的重要安全屏障，用于包容裂变产物，防止裂变产物外泄。为了保证核电安全，要求包壳具有足够的耐高温、耐高压和耐腐蚀等性能；同时要求在正常运行的反应堆堆芯工况下，处于高温高压以及水冷却环境中的包壳的内、外表面不会超过设计温度，并且包壳金属层的厚度需要足以支撑燃料元件。

为确保包壳满足要求，需要对包壳材料进行反应堆堆芯服役的性能试验，包括氧化特性(耐腐蚀特性)，这对促进核安全具有重要的指导作用。想要对包壳材料的氧化特性进行评估，需要对反应堆堆芯的高温高压环境进行模拟。在由冷却剂构成的一回路中，包壳的基体金属会出现氧化层，同时冷却剂中的腐蚀产物发生沉积形成沉积层，因而通过对一回路水相进行动态检测即可对包壳材料的腐蚀行为进行研究。

相关技术主要采用分层式电加热方式来模拟真实情况下包壳径向的温度梯度，但是对不同段的保温材料要求较高，目标较难实现。或者采取横向固定燃料棒的格架，但是模拟不够充分，只是简单固定，而且对燃料棒的磨损较严重，没有涉及燃料组件格架对包壳材料腐蚀行为中的影响，对模拟包壳性能产生影响。或者，有相关技术还通过充入高温高压水来加热，但其所模拟的堆芯温度不足，以致包壳无法生成实际环境中的固溶体，不能真实反映堆芯工况包壳材料的服役环境。

除此之外，相关技术在模拟试验中采取的模拟装置一体化程度高，分离度较低，对反应釜的清洗以及燃料组件的更换极为不便。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于模拟反应堆燃料棒包壳材料动态试验的反应釜，结构简单，方便拆卸和清洗，而且可以通过电加热器加热至1000℃的高温、高压气体充入燃料棒内，可测量一回路中温度、压力、流速、浓度以及pH等物理化学量来研究包壳表面沉积层特性。

具体地，本发明采取的技术方案如下：

一种反应釜，包括：

釜体；

釜盖，所述釜盖可拆卸地盖合在釜体上；且所述釜盖的顶部开设有进气口，所述进气口上设置有一可拆卸的分体式法兰；

燃料组件，所述燃料组件设置在釜体内，包括燃料棒进气单元，所述燃料棒进气单元包括燃料棒进气管；所述燃料棒进气管的直径小于所述进气口的直径并穿过所述进气口，通过所述分体式法兰与反应釜外部的气管相连。

根据本发明第一方面的反应釜，至少具有如下有益效果：

本发明通过在釜盖上开设直径大于燃料棒进气管的进气口，并通过一分体式法兰使燃料棒进气管与反应釜外部的气管连接，在试验结束，拆除分体式法兰，使燃料棒进气管与外部的气管分离，然后可直接将釜盖穿过燃料棒进气管从上方取出，最终使得燃料组件可以从釜体中整体取出。

在本发明的一些实施方式中，所述分体式法兰包括法兰本体、分别设置在法兰本体上方和下方的第一法兰盘和第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘可拆卸连接；法兰本体由左右两片分体组成，两片分体的接合处形成法兰中心孔。通过设置第一法兰盘和第二法兰盘，以及左右两片分体，可实现反应釜外部的气管、釜盖和燃料棒进气管三者的紧密连接，又能使三者分离。