[发明专利]钠冷快堆结构材料辐照罐

说明书

技术领域

 本发明涉及一种利用反应堆内核辐射测量材料辐照性能的测量装置，特别涉及一种钠冷快堆结构材料辐照罐。

背景技术

材料辐照性能是核电站材料最重要的使用性能之一，应用于核电站中任何辐射场所的新材料都需要进行辐照考验，以掌握其辐照性能。

快中子研究堆中核裂变产生的快中子场为加速完成核材料辐照考验提供了辐照场所。开展材料辐照考验，需要结合研究堆的辐照条件，并根据辐照材料的样品尺寸、辐照温度及损伤剂量等具体要求，研制独特的辐照装置。各国的试验堆上都建立了独特的辐照技术，并以此为基础，进行了大量反应堆材料的辐照试验研究。例如美国阿贡实验室的快中子试验堆EBR－Ⅱ，在建成后经过改造，成了美国研究材料辐照效应的有力工具。在1965至1975年EBR－Ⅱ堆上共完成了6378次辐照试验，辐照样品包括氧化物燃料、其它钠冷快堆燃料、驱动燃料、包壳和结构材料以及控制材料等。

辐照技术已发展为专门的核工程技术，其技术特点集中反映在辐照装置的设计上。辐照装置的分类方法很多，最重要的是按传热途径分类。1）直接或间接用一回路冷却剂冷却的称为辐照罐：直接的是指开式辐照罐，样品与冷却剂直接接触；间接的是指闭式辐照罐，样品与冷却剂之间有传热介质。2）独立于堆冷却系统而自备小回路冷却的，称辐照回路。快中子实验堆由于结构和冷却剂的特殊性，主要依靠辐照罐进行辐照试验。

理论上，辐照罐大致可分为两种：带有测量仪器的辐照罐和无测量仪器的辐照罐。前者在辐照中，能测量或控制各部位温度、压力、变形等参数，结构较复杂；而后者无在线测量功能，结构相对简单。辐照罐的设计要考虑物理、热工、结构、水力自紧以及测量要求。辐照罐在堆内的导热，是依靠改变罐和辐照孔道之间的间隙，以及改变罐壁的传热面积来进行的。辐照罐轴向温度分布不均匀性的解决办法可将辐照罐设计成阶梯形，改变装置的各部分和孔道之间的间隙，以调平温度分布。

辐照试验最为重要的监测参数是温度和中子注量。在线温度测量通常采用热电偶，选择热电偶材料取决于使用温度，热电偶热点与测温点的联结，必须牢靠，通常采用点焊或压紧固定。在不带测量仪表的辐照罐中，温度、中子注量监测采用非在线的方法，温度检测常用的方法是利用材料的温度效应，在辐照试验后予以测量反推辐照温度，例如采用共晶合金，根据其辐照后的状态及微观结构判断辐照温度；积分注量常用探测片实测，较计算法准确。快中子积分注量的测量采用镍、铁、钨等做探测片，也有用二氧化硅测快中子积分注量的报道。

由于钠冷快堆结构的特殊性，首先考虑的应是非在线测量的辐照罐，然而由于钠冷快堆技术尚在发展之中，可供参考的公开文献极为有限，至今没有发现较为适于应用的此类辐照罐，因此基于实际需要，应研制一种方便适用的钠冷快堆结构材料辐照罐。

发明内容

为解决现有技术中没有方便适用的钠冷快堆结构材料辐照罐的问题，本发明提供了一种钠冷快堆结构材料辐照罐，具体如下：

该钠冷快堆结构材料辐照罐包括外筒体、内筒体和中心管；所述内筒体内部底端设有下盖片，内筒体内部开口端设有上盖片，下盖片和上盖片均为多孔板；中心管位于内筒体内部中央，其两端分别固定于下盖片和上盖片中心位置，中心管两端分别设有上端塞和下端塞，中心管管壁开孔；中心管与内筒体之间设有样品管放置区域；内筒体开口端设有接头，接头为中空结构，接头底端套在内筒体内部，接头底端内缘倒角，接头顶部开口，开口周围内壁采用斜面设计；接头顶部开口端设有密封塞和螺帽，螺帽通过压紧管压住密封塞实现接头和内筒体的密封，螺帽外部设有内端盖；外筒体位于内筒体、接头和内端盖组成的整体结构外部，其顶端设有外端盖；所述内筒体内部充有液钠，接头的中空部分充有氩气，内筒体和外筒体之间充有氦气，中心管内设有用于温度监测的共晶合金，外筒体外部设有均匀分布的用于中子注量测量的探测片；其中，内筒体与接头之间、接头与内端盖之间以及外筒体与外端盖之间的连接方式为焊接，所述外筒体和内筒体的材料为不锈钢。

所述上端塞通过压扁螺母与上盖片连接为优选。

所述钠冷快堆结构材料辐照罐在使用时可以在轴向位置布置两个以上，使用环境为堆芯活性区。

本发明的钠冷快堆结构材料辐照罐的功能和特点如下：

1.与钠冷快堆堆芯条件相匹配：本发明的钠冷快堆结构材料辐照罐便于放入外形与钠冷快堆堆芯组件相同的容器内使用，此时的结构与现有操作系统相匹配，便于入堆、出堆的操作。