[实用新型]高热流密度电加热模拟燃料组件

说明书

本实用新型涉及一种高热流密度电加热模拟燃料组件，包括模拟燃料棒和定位格架，所述燃料棒包括包壳管，在包壳管内设有电加热元件和Al₂O₃环形模拟芯块，包壳管的两端设置密封接头。本实用新型具有热流密度大、表面温度高、密封性能好、耐高压的特点，作为反应堆失水事故工况下燃料包壳安全性能研究实验的关键核心部件，保障了实验的顺利实施。

技术领域

本实用新型涉及反应堆燃料组件模拟技术，具体涉及一种高热流密度电加热模拟燃料组件。

背景技术

现有压水堆的一个燃料组件通常由17×17的燃料棒、控制棒导向管和4个定位格架构成，棒与棒之间仅有不到5mm的间隙，其中控制棒导向管构成组建的骨架，定位格架起固定和支撑的作用。燃料棒由燃料芯块、包壳、气腔、上下端塞等构成，燃料棒的直径小，在运行过程中温度高，热流密度大，裂变气体释放使得燃料棒内的压力逐渐升高，在运行寿期末，压力可达10几兆帕。当发生失水事故时，由于冷却剂的丧失，使得燃料棒的热量无法释放，温度急剧升高，导致燃料棒内压也迅速增大。

目前，世界各国堆外模拟反应堆失水事故开展实验时，设计的模拟燃料组件如下：

1、JAERI模拟燃料组件

日本JAERI在开展堆外实验时，设计了电加热模拟燃料组件。该电加热模拟燃料组件结构为7×7，即每排有7个模拟燃料棒，周围有4个支撑棒，并加设热电偶。模拟燃料棒由电加热元件、上下端塞、热电偶构成。

2、PARAMETR-M模拟燃料组件

俄罗斯开展单棒和组件鼓胀爆破试验时，设计了模拟燃料组件，该模拟燃料组件的模拟燃料棒呈六角形排列，采用定位格架固定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高热流密度电加热模拟燃料组件，作为反应堆失水事故工况下燃料包壳安全性能研究实验的关键核心部件，保证实验的顺利实施。

本实用新型的技术方案如下：一种高热流密度电加热模拟燃料组件，包括模拟燃料棒和定位格架，所述燃料棒包括包壳管，在包壳管内设有电加热元件和Al₂O₃环形模拟芯块，包壳管的两端设置密封接头。

进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，所述的定位格架由设有预留孔的不锈钢板组成，模拟燃料棒插入不锈钢板的预留孔内。

进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，所述的密封接头与所述包壳管焊接固定。

更进一步，所述包壳管为锆合金包壳管，所述密封接头为不锈钢密封接头。

进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，沿一端的密封接头的轴向设有内压测量导管，通过所述内压测量导管向包壳管内充入氦气。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型实现了堆外燃料组件的模拟，利用高热流密度的电加热棒模拟堆内燃料棒的发热，Al₂O₃陶瓷环模拟燃料芯块，径向的几何尺寸、温度、压力等主要参数与堆内一致；

(2)本实用新型的工程应用价值高，将反应堆内复杂苛刻环境下的燃料棒实验在堆外即可进行，降低了研究成本，提升了工作效率；

(3)本实用新型制造方便，成本很低，在实际的工程应用中很容易得到推广。

附图说明

图1为电加热模拟燃料组件的结构示意图；

图2为电加热模拟燃料棒的结构示意图；

图3为定位格架的结构示意图。

具体实施方式