[发明专利]一种球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验装置及方法，包括金属容器、计数器、风机及若干石墨球；金属容器内部在同一横截面上由内到外分为圆形区域及若干环形区域，其中，各环形区域均均分为若干分区，所有石墨球分为若干组，其中，圆形区域及各分区均分别对应一组石墨球，且各组石墨球均装入对应分区及圆形区域内，各石墨球内置有识别芯片；金属容器的底部出口经计数器与金属容器的顶部入口相连通，金属容器的底部排气口经风机与金属容器的顶部进气口相连通，该装置及方法能够分析石墨球在堆芯内的流动性及密实化。

技术领域

本发明属于球床式气冷堆实验装置领域，涉及一种球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验装置及方法。

背景技术

球床式高温气冷堆使用石墨包覆二氧化铀颗粒作为堆芯燃料，堆芯燃料球的装载量一般超过10万个，通过装卸料系统不间断进行循环，卸出燃耗达到一定深度的燃料球重新装入新燃料球。循环的燃料球通过堆芯顶部中心的装料管道进入堆芯，堆芯形状为底部成漏斗形的圆柱空间，燃料球依靠重力通过堆芯底部中心的卸料管道卸出。燃料球通过燃耗检测后，未到设计燃耗深度的燃料球被提升装置提升至装料管道，重新落入堆芯顶部。由于堆芯内不同区域燃料球到卸料口处流动的速度不一致，导致燃料球在堆芯内燃耗和受中子辐照水平不一致，长期运行也可能导致堆芯密实化阻碍燃料球卸出堆芯法。堆芯流动性和密实化目前缺少可靠的实验装置和实验方法进行实际验证，同时密实化造成堆芯冷却气体流阻增加、流量降低的程度缺少实验数据和评价方法。球床堆芯的流动性和密实化分析不足，制约球床式高温气冷堆的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验装置及方法，该装置及方法能够分析石墨球在堆芯内的流动性及密实化。

为达到上述目的，本发明所述的球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验装置包括金属容器、计数器、风机及若干石墨球；

金属容器内部在同一横截面上由内到外分为圆形区域及若干环形区域，其中，各环形区域均均分为若干分区，所有石墨球分为若干组，其中，圆形区域及各分区均分别对应一组石墨球，且各组石墨球均装入对应分区及圆形区域内，各石墨球内置有识别芯片；

金属容器的底部出口经计数器与金属容器的顶部入口相连通，金属容器的底部排气口经风机与金属容器的顶部进气口相连通。

金属容器的底部出口依次经卸球管、提升装置及装球管与金属容器的顶部入口相连通，计数器设置于装球管上。

卸球管上设置有卸球阀。

还包括储球罐及补球阀；储球罐的出口经补球阀与提升装置的入口相连通。

金属容器的底部排气口经排气管道、换热器模块、风机及供气管道与金属容器的顶部进气口相连通。

排气管道上设置有球床出口压力表及流量计，供气管道上设置有球床入口压力表。

还包括压缩机及充气阀，压缩机的出口经充气阀与供气管道相连通。

金属容器内设置有容器内气体温度传感器。

金属容器的内壁上安装有石墨砖层。

一种球床式气冷堆堆芯流动性及密实化实验方法包括以下步骤：

将石墨球装入对应的分区及圆形区域内；

打开风机，通过风机对金属容器内充压，金属容器内的石墨球依靠重力经金属容器底部的出口排出，再经计数器识别计数后进入到金属容器内，通过计数器识别并统计各组石墨球中石墨球的循环次数，并以此确定金属容器中不同位置处石墨球的流动性。

本发明具有以下有益效果：