[发明专利]包覆层的制备装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温气冷堆核电站的安全技术领域，尤其涉及一种高温气冷反应堆燃料颗粒的包覆层的制备装置及其制备方法。

背景技术

高温气冷堆核电站的固有安全性的第一道保证就是所使用的核燃料为TRIS0(各向同性)型包覆颗粒，其由核燃料核芯和包覆层组成，所述包覆层从内到外包括疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅(SiC)层和外致密热解碳层。上述包覆层在设计温度(例如1200℃以下)可以很好地阻止裂变产物逸出燃料颗粒，是保证核电站安全的第一道屏障。这种具有包覆层的核燃料颗粒是在喷动床中采用化学气相沉积的方法制备得到的，其中最关键的一层为SiC层，起到阻止裂变产物释放的重要作用，所述SiC层主要由甲基三氯硅烷(MTS)裂解生成。常温常压下甲基三氯硅烷为液体，而所述SiC层需要将蒸汽形式的甲基三氯硅烷均匀稳定的通入包覆炉进行化学气相沉积得到。

目前，高温气冷堆核电站通常通过硅油加热的方式来供给甲基三氯硅烷(MTS)蒸汽，它先通过一个加热装置加热硅油，再由循环泵来循环硅油加热甲基三氯硅烷。这种加热方法的主要缺陷如下：其一，由于硅油的比热容大，其温度反馈和调节温度比较缓慢；其二，维修和清洗蒸发器不方便；其三，设备管路复杂，容易泄漏硅油。另外，现有的液位测量系统依靠玻璃管液位计，其显示粗糙，并且依靠目测，不够准确。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是：提供一种包覆层的制备装置及其制备方法，其能够提供温度均匀的包覆层制备蒸汽，对温度的反馈和调节比较迅速，便于对温度进行控制；并且具有加热方式洁净、设备结构简单、体积小、便于维护和清洗的特点。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种包覆层的制备装置，所述包覆层的制备装置包括：蒸发罐、波纹加热网和气路控制结构；其中，

所述蒸发罐用于存储包覆层制备液体；

所述波纹加热网均匀缠绕在所述蒸发罐的外壁上，用于对所述蒸发罐进行加热；

所述气路控制结构包括第一气路和第二气路，第一气路和第二气路上分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一气路的一端与所述蒸发罐连接，另一端与包覆炉连接，所述第二气路的一端位于蒸发罐外，另一端位于蒸发罐内。

其中，所述包覆层的制备装置进一步包括：与所述的蒸发罐连通的连通器，以及设置于连通器内的磁致伸缩液位计。

其中，所述包覆层的制备装置进一步包括：与所述波纹加热网连接的电压控制装置，所述电压控制装置用于控制波纹加热网的加热电压。

其中，所述包覆层的制备装置进一步包括：设置于所述第一气路上的保温管。

其中，所述包覆层的制备装置进一步包括：第三气路以及设置于第三气路上的第三阀门，第三气路的两端分别与第一气路和第二气路连通。

其中，所述包覆层的制备装置还包括：单向阀，所述单向阀用于防止气体倒流。

一种利用前述的包覆层的制备装置制备包覆层的方法，包括步骤：

S1，通过波纹加热网加热蒸发罐中的包覆层制备液体；

S2，通过气路控制结构将载带气体通入蒸发罐内；

S3，夹带包覆层制备蒸汽的载带气体逸出液面通过气路控制结构进入包覆炉制备包覆层。

其中，所述方法还包括：通过磁致伸缩液位计检测蒸发罐中包覆层制备液体的液位变化来获得载带气体的蒸汽夹带量的步骤。

其中，所述的步骤S1还包括：通过对波纹加热网的加热电压进行控制来调节蒸发罐中包覆层制备液体的温度。

其中，所述方法还包括：通过第三气路对第一气路进行冲洗的步骤。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明通过采用波纹加热网给包覆层制备液体加热，其能够提供温度均匀的包覆层制备蒸汽，对温度的反馈和调节比较迅速，便于对温度进行控制；并且具有加热方式洁净、设备结构简单、体积小、便于维护和清洗的特点；本发明还可以通过电压控制装置来控制波纹加热网的加热电压，从而可以调节控制蒸发罐中包覆层制备液体的温度；另外，本发明在蒸发罐上设置连通器，并在连通器内设置磁致伸缩液位计，可以自动测量、记录蒸发罐中的液位信息。本发明可以通过磁致伸缩液位计检测液位变化，来获得载带气体的蒸汽夹带量，并可通过调节载带气体量和电加热温度来控制包覆层制备蒸汽的供给量，从而使包覆层制备蒸汽在反应器内部的浓度满足设计要求，可以实现长时间均匀稳定的给包覆炉供给包覆层制备蒸汽。

附图说明