[发明专利]一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置

说明书

本发明公开了一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置，包括保护管、镉管，以及多个辐照件和多个堵流件，所述保护管设置在镉管内侧；保护管和镉管之间的环形间隙形成外侧冷却水流道，外侧冷却水流道的顶部引入堆芯冷却水形成强迫流动冷却水，多个辐照件均匀布置在保护管内侧，多个堵流件均匀布置在保护管的内壁上，辐照件、堵流件与保护管内壁之间的间隙形成内侧冷却水流道，所述内侧冷却水流道的顶部引入堆芯冷却水形成强迫流动冷却水；内侧冷却水流道内在辐照件的上游和下游均设置有热电偶和引压管；辐照件内能够搭载多个燃料元件。本发明所述辐照试验装置不仅能够满足辐照试验指标，且可搭载较大数量快堆燃料元件。

技术领域

本发明涉及堆辐照技术领域，具体涉及一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置。

背景技术

第四代核能系统国际论坛(GIF)提出的6种第四代先进核能系统堆型中，其中的5种堆型采用了快中子能谱的反应堆设计。快中子反应堆是未来先进裂变能系统的主力堆型，具有发电效率高、可显著提高铀资源利用率的重大优势。

中子辐照试验是快堆燃料研发与验证的关键步骤，是研究燃料与包壳材料的辐照效应对快堆燃料元件整体性能影响的必须研究手段。由于国内外现有快中子反应堆辐照资源极为有限，在高中子通量材料试验堆上开展快堆燃料元件的中子辐照试验研究是合理可行的方法。

快堆燃料棒的线功率密度峰值可达45kW/m甚至更高，其燃料包壳温度可达500～600℃。由于快堆燃料元件的线功率密度较大，且所需辐照温度一般远高于研究堆的冷却水温度；须设计特殊的辐照装置，以满足试验燃料元件释热导出与辐照温度控制要求。

为加快新型快堆燃料元件的研发，需要对不同材料、不同结构、不同工艺的快堆燃料元件开展多批次的堆内辐照试验，需要开展辐照试验的快堆燃料元件数量庞大。受制于有限的辐照设施和辐照资源，迫切需要开发可搭载较大数量快堆燃料元件的辐照装置，并满足相应的辐照试验指标。因此，须依托国内已有的高中子通量研究堆，研发适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置与相关技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置，该辐照试验装置不经能够满足辐照试验指标，且可搭载较大数量快堆燃料元件。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于棒束型快堆燃料元件的辐照试验装置，包括保护管、镉管，以及多个辐照件和多个堵流件，所述保护管设置在镉管内侧；

所述保护管和镉管之间的环形间隙形成外侧冷却水流道，所述外侧冷却水流道的顶部引入堆芯冷却水形成强迫流动冷却水；

多个辐照件均匀布置在保护管内侧，多个堵流件均匀布置在保护管的内壁上，辐照件、堵流件与保护管内壁之间的间隙形成内侧冷却水流道，所述内侧冷却水流道的顶部引入堆芯冷却水形成强迫流动冷却水；所述内侧冷却水流道内在辐照件的上游和下游均设置有热电偶和引压管；

所述辐照件内能够搭载多个燃料元件，多个燃料元件首尾依次堆叠形成一个长棒形结构设置在辐照件外套管内。

本发明所述镉管具有很大的热中子吸收截面，可以大幅度降低镉管以内结构的热中子注量率水平(中子能谱硬化)，从而使得试验燃料棒内的中子能谱更为接近快中子反应堆，使用是镉管外侧也是外侧冷却水流道，外侧冷却水流道的堆芯冷却水从上至下流过，并经对流换热带走镉管和保护管外包壳的释热；镉管外侧同样为堆芯冷却水，经对流换热冷却镉管；外流道冷却水流出试验段后，直接与研究堆冷却水混合后流出，不监测其压力与温度。

本发明所述保护用于安装支承辐照件和堵流件，并起到一定的隔热作用，具体地，辐照件、堵流件均通过其上、下端部的结构与固定格架连接，从而实现径向的定位，并最终固定在保护管上。

本发明所述内侧冷却水流道的冷却水至上而下流经装置试验段，并经对流换热带走辐照件、堵流件、保护管内管等结构的释热。