【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核安全裂变产物源项试验，具体而言，涉及一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置及方法。
技术介绍
1、燃料元件是核反应堆的心脏，一旦燃料元件发生破损，大量的放射性裂变产物就会进入冷却剂中，导致一回路水的放射性水平大幅升高，直接威胁到反应堆的运行安全和辐射防护性能。燃料元件破损诊断程序建立在反应堆内裂变产物生成、释放与迁移的物理模型基础上，结合冷却剂中各特征核素的放射性活度浓度信息，能够及时准确地判断破损是否发生，并对燃料包壳破损比例、破口尺寸以及破损组件燃耗范围进行评估。裂变产物的释放行为是所有源项分析的研究核心，已成为论证反应堆固有安全的重要因素之一。对辐照后燃料元件核素释放行为的研究，可以为反应堆正常运行和事故释放的辐射影响评价和预测提供更加坚实、可靠的数据支持。
2、新型燃料元件的结构形式多样，如球型、环型、板型等，其裂变产物释放规律与传统棒束型燃料元件存在显著差异。现有的燃料棒裂变源项分析工具对这些新型元件不再适用。例如，高温气冷堆的球形燃料元件就采用了一种特有的石墨基体释放、扩散模型，而针对结构形式为环形、板型燃料元件，则缺乏相应的规律或数据参考。为了填补这一知识空白，需要开展辐照后新型燃料元件核素释放行为的研究，掌握核素释放行为及其规律，这对保障燃料元件的安全运行及评估具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，可以开展放射性核素的动态源项试验，以实现多种元件形式的辐照后燃料元
2、本专利技术的另一目的在于提供一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验方法，能够对不同形式燃料元件核素释放行为进行研究，操作简便，可以快速开展试验。
3、本专利技术通过以下技术方案实现：
4、一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，包括反应釜、水循环系统和稳压系统；
5、水循环系统包括通过管道依次相连的水箱、补水泵、稳压罐和预热器，预热器与反应釜的进料端连通，稳压罐与反应釜的出料端连通，反应釜的出料端还设置有循环泵；
6、稳压系统包括通过管道依次相连的气体钢瓶和过滤器，过滤器分别与稳压罐和反应釜连通；
7、稳压罐与反应釜的连接管路上还设置有离子交换旁路和水冷凝旁路，离子交换旁路上设置有离子交换柱，水冷凝旁路上设置有冷凝器。
8、专利技术人研究发现，现有的燃料元件检测通常是检测燃料元件是否破损，具体是通过燃料元件中是否释放核素以及释放核素活度浓度信息进行判断，从而根据燃料元件的破损情况判断反应堆的运行情况。但是对于未破损的燃料元件，无法通过上述方法检测出燃料元件核素释放情况，在反应堆运行过程中，当燃料元件破损时，无法及时预测事故辐射影响情况，不能及时采取有效防护措施，会影响人身安全、设备安全及环境安全。
9、因此，专利技术人采用上述试验装置，通过反应釜、水循环系统和稳压系统配合，人为制备缺陷元件，让该缺陷元件进行核素释放，释放后取样检测，开展对燃料元件核素释放行为的研究，掌握核素释放行为及规律，能够对燃料元件安全运行及性能进行评估，同时可以为反应堆正常运行和事故释放的辐射影响评价和预测提供坚实、可靠的实验基础。
10、其中，用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置以单个元件为试验件，而非整个燃料组件，用于研究核素从燃料元件至回路装置的释放。此外，该试验装置也可以对辐照后带有缺陷或破损的燃料元件进行核素释放行为研究。
11、反应釜为高温高压反应釜，反应釜上部侧面接有进液、增压、补压和测压于一体的进料管线，底部接有出料管线，进料管线为两根3/8管，出料管线为一根3/8管，进料管线和出料管线分别与水循环系统和稳压系统连接。试验过程中，反应釜布置在带密封的屏蔽箱室内。
12、水循环系统通过动力系统驱动，在密封的屏蔽箱室外可对水质参数进行必要的在线/离线监测，尤其是水中的特征γ放射性核素活度浓度。
13、反应釜密封后，水循环系统的水经补水泵从水箱中打出，经过稳压罐后，进入反应釜，反应釜、稳压罐及连接管道全部充满介质(水)，补水自动停止。循环水进入反应釜之前，经过预热器加热，预热到指定温度(不低于150℃)后，经保温管路进入反应釜。
14、装置正常加热运行循环时，循环泵运行，管路里的水循环进出反应釜，当回路中的水因取样等流失后，由稳压罐里的水自动补充，当稳压罐的水位较低时，由补水泵补给稳压罐。
15、反应釜底部的出料管线流出的含有放射性核素的水经过循环泵打出，可选择流入离子交换柱进行富集、处理。出料管线处接有水冷凝旁路，可实现循环水的快速冷却，取样水经冷凝器冷却至一定温度后可直接定量取样。
16、稳压系统为试验装置整体持续提供稳定压力，气体钢瓶中的气体经过滤，减压至指定压力，从反应釜和稳压罐的顶部通入稳压后的气体，让装置气压稳定。
17、进一步的，水箱与补水泵之间设置有截止阀i，补水泵与稳压罐之间设置有单向阀i和电磁阀i；稳压罐的出口端设置有电磁阀i i，稳压罐与预热器之间设置有电磁阀i i i，稳压罐与反应釜的连接管路上设置有电磁阀iv、电磁阀v和单向阀i i。
18、进一步的，离子交换柱与电磁阀iv并联设置，离子交换柱的两端分别设置有电磁阀vi和单向阀i i i。
19、进一步的，冷凝器与电磁阀v并联设置，冷凝器的两端分别设置有电磁阀vi i和电磁阀viii，冷凝器的出料端设置有截止阀i i。
20、进一步的，过滤器的出口端设置有稳压阀，过滤器与稳压罐之间的连接管路上设置电磁阀ix，过滤器与反应釜之间的连接管路设置有背压阀和安全阀。
21、进一步的，气体钢瓶的出口端设置有压力表，反应釜上设置有温度计。
22、进一步的，反应釜包括釜体和釜盖，釜盖与釜体螺纹连接，釜盖与釜体的连接处设置有全氟醚o型圈，釜盖上设置有装载接口。
23、进一步的，试验装置还包括控制系统，控制系统与压力表、温度计和循环泵电性连接。
24、一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验方法，包括以下步骤：
25、向反应釜内装载试验件，反应釜补水，反应釜加热调压，水循环启动，试验件进行核素释放试验，取样检测。
26、进一步的，试验温度为100-300℃，试验压力为0.1-10mpa，单次试验时间≥72h，水循环过程中水的流速为2m/s。优选地，试验温度为200℃，试验压力为3.5mpa。
27、本专利技术的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
28、1、本装置具有良好的密封性、放射性和包容性，反应釜及其循环回路内温度、压力、介质流速等参数可测、可控、可调，满足不同条件下燃料元件核素释放行为的研究；
29、2、本装置可实现高温高压下水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：包括反应釜、水循环系统和稳压系统；
2.根据权利要求1所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述水箱与所述补水泵之间设置有截止阀I，所述补水泵与所述稳压罐之间设置有单向阀I和电磁阀I；所述稳压罐的出口端设置有电磁阀II，所述稳压罐与所述预热器之间设置有电磁阀III，所述稳压罐与所述反应釜的连接管路上设置有电磁阀IV、电磁阀V和单向阀II。
3.根据权利要求2所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述离子交换柱与所述电磁阀IV并联设置，所述离子交换柱的两端分别设置有电磁阀VI和单向阀III。
4.根据权利要求2所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述冷凝器与所述电磁阀V并联设置，所述冷凝器的两端分别设置有电磁阀VII和电磁阀VIII，所述冷凝器的出料端设置有截止阀II。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述过滤器的出口端设置有稳压阀，所述过
6.根据权利要求5所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述气体钢瓶的出口端设置有压力表，所述反应釜上设置有温度计。
7.根据权利要求6所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述反应釜包括釜体和釜盖，所述釜盖与釜体螺纹连接，所述釜盖与所述釜体的连接处设置有全氟醚O型圈，所述釜盖上设置有装载接口。
8.根据权利要求6所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括控制系统，所述控制系统与所述压力表、所述温度计和所述循环泵电性连接。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验方法，其特征在于：试验温度为100-300℃，试验压力为0.1-10MPa，单次试验时间≥72h，水循环过程中水的流速为2m/s。
...【技术特征摘要】
1.一种用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：包括反应釜、水循环系统和稳压系统；
2.根据权利要求1所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述水箱与所述补水泵之间设置有截止阀i，所述补水泵与所述稳压罐之间设置有单向阀i和电磁阀i；所述稳压罐的出口端设置有电磁阀ii，所述稳压罐与所述预热器之间设置有电磁阀iii，所述稳压罐与所述反应釜的连接管路上设置有电磁阀iv、电磁阀v和单向阀ii。
3.根据权利要求2所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述离子交换柱与所述电磁阀iv并联设置，所述离子交换柱的两端分别设置有电磁阀vi和单向阀iii。
4.根据权利要求2所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述冷凝器与所述电磁阀v并联设置，所述冷凝器的两端分别设置有电磁阀vii和电磁阀viii，所述冷凝器的出料端设置有截止阀ii。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于辐照后燃料元件中裂变源项释放的试验装置，其特征在于：所述过滤器的出口端设置有稳压阀，所述过滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟伟，彭曼舒，曹娜，陈云明，曹骐，席航，胡银，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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