用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法，系统包括：气相氧控单元和预氧化箱；其中，预氧化箱为设有入口法兰的密闭结构，该预氧化箱设有加热内壁；预氧化箱内设有液态铅铋合金，用于装入预氧化的燃料棒组件；气相氧控单元设有氧传感器和多气体供气管，该多气体供气管与预氧化箱内连通，能根据氧传感器测得的预氧化箱内的氧浓度信号，控制多气体供气管向预氧化箱内供应对应类型的气体。该系统可用于任何铅/铅铋冷却反应堆，适用性广，能有效减缓材料在流体铅/铅铋环境下所受的腐蚀。铋环境下所受的腐蚀。铋环境下所受的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法


[0001]本专利技术涉及核能
，尤其涉及一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法。

技术介绍

[0002]作为第四代核能系统国际论坛(GIF)选定的六个反应堆概念之一，铅基冷快堆(LFR)由于其能源供应系统具备良好的可持续性、经济性、安全性和防核扩散性等优点，且池式结构设计容易做到小型模块化、操作简单等特点可以方便应用于多场景，近年来我国正大力推进其设计研发。
[0003]铅铋合金(LBE)具有出色的中子物理性能、高热传输性能、常压下的低熔点(125℃)和高沸点(1653.85℃)等特点，是快堆冷却剂的优选。铅铋快堆拥有良好的热工安全性，高沸点降低了堆芯空泡的可能性，发生两相流的概率几乎无零；铅铋冷却剂热膨胀性能好，良好的自然循环特性可使反应堆具备突出的非能动安全特点，铅铋快堆具有显著的安全运行优势。
[0004]然而铅铋快堆作为一种液态金属堆，具有较强的化学腐蚀环境，对燃料棒包壳材料在高温铅铋合金中的腐蚀问题是制约铅铋反应堆发展的关键问题之一。氧控技术被认为有望解决铅冷快堆的腐蚀问题。但受制于包壳材料在高温铅铋下的氧化动力学特性，若直接将裸露的燃料棒投入核电站运行，将会导致核电站在运行初期面临氧耗尽的状态，氧耗尽状态会加速流体金属对燃料棒包壳材料的腐蚀，同时会增加氧控系统的负担，不利于反应堆安全运行。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法，既能减缓燃料组件腐蚀，又能减轻反应堆内氧控系统负担，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统，包括：
[0009]气相氧控单元和预氧化箱；其中，
[0010]所述预氧化箱为设有入口法兰的密闭结构，该预氧化箱设有加热内壁；
[0011]所述预氧化箱内设有液态铅铋合金，用于装入预氧化的燃料棒组件；
[0012]所述气相氧控单元设有氧传感器和多气体供气管，该多气体供气管与所述预氧化箱内连通，能根据氧传感器测得的所述预氧化箱内的氧浓度信号，控制多气体供气管向所述预氧化箱内供应对应类型的气体。
[0013]一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的方法，采用本专利技术所述的用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统，包括以下步骤：
[0014]通过所述系统的气相氧控单元向预氧化箱内进入氧气，当预氧化箱中的氧浓度达到目标浓度后，通过入口法兰插入燃料棒组件，使燃料棒组件的包壳材料与所述预氧化箱中溶解预定氧浓度的液态铅铋合金接触，发生氧化反应，生成氧化膜；
[0015]生成氧化膜过程中，通过气相氧控单元控制预氧化箱内的氧气浓度，直至燃料棒组件的包壳表面生成足够氧化膜；
[0016]待燃料棒组件的包壳表面生成足够氧化膜后，取出洗净即完成燃料棒组件的预氧化处理，能投入核电站使用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所提供的用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统及方法，其有益效果包括：
[0018]通过气相氧控单元与预氧化箱配合，能对燃料棒组件的包壳材料进行预氧化形成氧化膜，进而提升燃料棒组件的使用寿命，有效避免了包壳材料在氧化初期的高耗氧状态，从而减轻反应堆氧控系统的负担，同时还能防止因缺氧而导致的腐蚀加速现象；预氧化箱内的液态铅铋合金为准静止流体，可有效避免因流动冲刷而导致的氧化膜剥落现象，另外本专利技术采用的气相氧控单元相比固相氧控性价比更高。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统的构成示意图。
[0021]图中附图标记含义为：1
‑
气相氧控单元；11
‑
氧传感器；12
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水箱；13
‑
氩气瓶；14
‑
氧气瓶；15
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氢气瓶
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；16
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第一电控阀；17
‑
第二电控阀；18
‑
第三电控阀；19
‑
多气体供气管；191
‑
第一出气支管；192
‑
第二出气支管；110
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第一支管；111
‑
第二支管；2
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预氧化箱；3
‑
燃料棒组件。
具体实施方式
[0022]下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0023]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0024]术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
[0025]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公
知的其它技术特征要素。
[0026]术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
[0027]除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
[0028]当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统，其特征在于，包括：气相氧控单元(1)和预氧化箱(2)；其中，所述预氧化箱(2)为设有入口法兰的密闭结构，该预氧化箱(2)设有加热内壁；所述预氧化箱(2)内设有液态铅铋合金，用于装入预氧化的燃料棒组件(3)；所述气相氧控单元(1)设有氧传感器和多气体供气管，该多气体供气管与所述预氧化箱(2)内连通，能根据氧传感器测得的所述预氧化箱(2)内的氧浓度信号，控制多气体供气管向所述预氧化箱(2)内供应对应类型的气体。2.根据权利要求1所述的用于减缓铅冷快堆燃料组件棒束包壳腐蚀的系统，其特征在于，所述气相氧控单元(1)包括：所述氧传感器(11)、水箱(12)、氩气瓶(13)、氧气瓶(14)、氢气瓶(15)、第一电控阀(16)、第二电控阀(17)、第三电控阀(18)和控制装置；其中，所述氧传感器(11)设置于所述预氧化箱(2)内，能测量所述预氧化箱(2)内氧浓度得到氧浓度信号；所述氩气瓶(13)、氧气瓶(14)和氢气瓶(15)的出气管均通过设置第三电控阀的多气体供气管与所述预氧化箱(2)内连接；所述第三电控阀后端的多气体供气管通过设有第一电控阀的第一支管连接至水箱(12)内的水体中；所述第三电控阀前端的多气体供气管通过设有第二电控阀的第二支管连接至水箱(12)内的水体上方空间中；所述控制装置，分别与氧传感器(11)、第一电控阀(16)、第二电控阀(17)和第三电控阀(18)电气连接，能根据氧传感器(11)测得的所述预氧化箱(2)内的氧浓度信号，控制多气体供气管的第三电控阀(18)和第一支管()上的第一电控阀(16)、第二支管()上的第二电控阀(17)向所述预氧化箱(2)内供应氧气或混合气体，所述混合气体为氢气和氩气的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红丽，冯文培，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：