[发明专利]一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统

说明书

本发明属于研究堆用辐照技术领域，特别涉及一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统。包括高温高压的第一级冷却系统，中温低压的第二级冷却系统，低温中压的第三级冷却系统。当出现第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化、导致使第二级冷却系统活度超标时，保证了活化产物被包容在第二级冷却系统中，不会向第三级冷却系统继续扩散；当出现各级冷却系统边界失效时，第一级冷却系统与第三级冷却系统的压力均高于第二级冷却系统，可由第二级冷却系统包容泄漏的放射性物质，不会继续向第三级冷却系统泄漏，回路的排出流放射性活度均满足排放要求，不影响影响环境安全以及试验的正常开展。

技术领域

本发明涉及研究堆用辐照技术领域，具体公开一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统。

背景技术

核燃料在正式应用前，通过堆内辐照试验是必要工程验证的手段，为保证辐照试验尽可能接近核燃料的真实运行工况，就必须要建设满足其运行环境的辐照考验回路。通常研究堆辐照考验回路采用两级冷却设计方案，即第一级冷却系统提供燃料辐照考验所必须的温度、压力、流速、水质等环境条件，并导出燃料在辐照过程中产生的热量，第二级冷却系统作为最终热阱，吸收第一级冷却系统的热量并排放至外界。但在实际运行过程中，由于第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化，导致第二级冷却系统排出流放射性活度超标；同时，在一、二级边界出现破损时也会导致第二级冷却系统排出流放射物质超标。最终影响环境安全以及试验的正常开展。

发明内容

本发明的目的是设计一种三级冷却辐照考验回路系统，在不论第一级冷却系统内出现超标放射性剂量还是在一、二级边界出现破损的情况下，第三级冷却系统的排出流放射性活度均满足排放要求，不影响影响环境安全以及试验的正常开展。

为达上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统，包括第一级冷却系统、第二级冷却系统、第三级冷却系统；燃料在辐照过程中的热量通过第一级冷却系统传递给第二级冷却系统，再由第二级冷却系统传递到第三级冷却系统，最终由第三级冷却系统的冷却剂导出；第一级冷却系统为高温高压闭式循环系统，第二级冷却系统为中温低压闭式循环系统，第三级冷却系统为低温中压开式循环系统；即第二级冷却系统的运行压力不但小于第一级冷却系统运行压力，同时也小于第三级冷却系统运行压力，依次形成“高压-低压-中压”的压力等级；以及温度等级依次为“高温-中温-低温”。

当出现第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化、导致使第二级冷却系统活度超标时，保证了活化产物被包容在第二级冷却系统中，不会向第三级冷却系统继续扩散；当出现第一级冷却系统与第二级冷却系统边界失效、或第二级冷却系统与第三级冷却系统边界失效时，第一级冷却系统与第三级冷却系统的压力均高于第二级冷却系统，可由第二级冷却系统包容泄漏的放射性物质，不会继续向第三级冷却系统泄漏。

作为第一级冷却系统的优选方案，所述的第一级冷却系统包括一次循环泵、管道过滤器、辐照装置、一次换热器，依次连通形成闭式循环系统；还包括稳压器，与辐照装置并联设置。

作为第一级冷却系统的优选方案，所述的一次循环泵设为三台，工作时两台正常运行，第三台备用，一次循环泵的电源同时接入市政电源与应急不间断电源。

作为第一级冷却系统的优选方案，所述的一次换热器为模块式可再生换热器，由至少一段再生段和至少一段冷却段组成；所述再生段，一次水走传热管内部流道、再生水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道；所述冷却段，一次水走传热管内部流道、冷却水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道。

作为第一级冷却系统的优选方案，所述的管道过滤器包括透镜垫、滤网、挡环，滤网两侧与两块挡环焊接组成过滤单元，过滤单元焊接在透镜垫中间。