CN104183290A - 实验快堆用含镎嬗变试验组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中国实验快堆（CEFR）用含镎嬗变试验组件，包括依次固接的操作头（1）、上过渡接头（2）、外套管（4）、下过渡接头（7）、管脚（8）及管脚接头（9），所述外套管（4）内下端设有栅板格架（6），所述栅板格架（6）与所述外套管（4）固接；所述外套管（4）内设有靶元件组合件（3），所述靶元件组合件（3）的上端与所述上过渡接头（2）固接。 采用本发明提供的试验组件，可将该试验组件放入CEFR堆芯第一排不锈钢反射层组件的位置进行辐照试验，并获得该试验组件的主要技术参数，且该试验组件与堆芯其他组件、堆芯组件的换料系统以及堆芯下栅板结构相匹配。

Description

实验快堆用含镎嬗变试验组件

技术领域

 本发明属于核电技术领域，具体涉及一种实验快堆用含镎嬗变试验组件。

背景技术

中国实验快堆（CEFR）建成后，将成为快堆技术研究的试验平台，其中很重要的一部分内容就是进行新型燃料和结构材料的辐照试验，而作为燃料循环战略的重要环节，研究和掌握长寿命核素在快堆中的嬗变规律也成为当务之急。含镎嬗变组件就是为此目的而设计研制的。

发明内容

为研究和掌握镎芯块在实验快堆中的嬗变规律，本发明的目的是提供一种实验快堆用含镎嬗变试验组件，通过采用该试验组件进行实验，可获得该组件的主要技术参数，并且该结构的设计保证了含镎嬗变试验组件与堆芯其它组件的匹配。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种实验快堆用含镎嬗变试验组件，包括依次固接的操作头、上过渡接头、外套管、下过渡接头、管脚及管脚接头，所述外套管内下端设有栅板格架，所述栅板格架与所述外套管固接；所述外套管内设有靶元件组合件，所述靶元件组合件的上端与上过渡接头固接。

进一步，所述靶元件组合件包括上栅板和固接在上栅板下表面的小六角管，所述小六角管内设有相互固接的上套管和下套管，所述上套管的上端与所述上栅板固接；所述上套管与所述下套管的连接处内部设有上隔板，所述下套管内的下端设有下隔板；所述上隔板与下隔板之间设有镎棒，所述镎棒的上端插入上隔板，下端插入下隔板并与其固定连接。

进一步，所述上隔板与所述上栅板之间设有温度监测器，所述温度监测器上端插入上栅板、下端插入上隔板。

进一步，所述下套管外壁沿轴向上设有长槽，所述长槽内设有中子通量监测器。    

进一步，所述外套管与所述小六角管之间设有不锈钢元件，所述不锈钢元件下端固定在栅板格架上；所述不锈钢元件包括包壳管和焊接包壳管两端的端塞，包壳管内部分为气腔和实体两部分，对应于堆芯活性区的位置为气腔，其余均为不锈钢实体。

进一步，所述镎棒为包壳管，所述包壳管两端用端塞焊接；所述包壳管内设有含镎芯块，所述含镎芯块由端塞和压紧弹簧定位。

进一步，所述管脚上面设有冷却剂入口，管脚上、下部设有密封槽。

进一步，所述上栅板、上隔板和下隔板上均设有冷却剂流通孔，所述操作头上设有冷却剂出口。

本发明的有益效果在于：

（1）采用本发明所加工制造的含镎嬗变试验组件可放入实验快堆堆芯第一排不锈钢反射层组件的位置进行辐照试验；

（2）通过该实验获得该试验组件的主要技术参数，为镎元素的使用提供了可靠的数据；

（3）该试验组件保证了与堆芯其它组件、堆芯组件换料系统以及堆芯下栅板结构的匹配。

附图说明

图1是本发明实验快堆用含镎嬗变试验组件的结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视图；

图3是图1中靶元件组合件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1、2所示，本发明所提供的实验快堆用含镎嬗变试验组件，包括依次固接的操作头1、上过渡接头2、外套管4、下过渡接头7、管脚8及管脚接头9。外套管4内下端固设有栅板格架6；外套管4内设有靶元件组合件3，所述靶元件组合件3的上端与上过渡接头2固接；外套管4与靶元件组合件3之间设有两圈不锈钢元件5，不锈钢元件5固定在栅板格架6上。

其中，操作头1是装卸操作时CEFR换料机抓取组件的接口，上面设置冷却剂出口。

上过渡接头2的横截面为六边形，用于操作头1与外套管4之间的外形的过渡转换，六个角的部位设置凸块，起到与周围组件之间径向定位的作用。上端与操作头1之间通过螺纹和销钉连接，下端与靶元件组合件3以及外套管4焊接。

外套管4是横截面为六边形的支撑套管，用于包容组件的核心部分。

不锈钢元件5包括包壳管和焊接在包壳管两端的端塞，内充常压氦气。每个包壳管内分为气腔和实体两部分，对应堆芯活性区的位置为450mm长的气腔，其余均为不锈钢实体。

栅板格架6焊接在外套管4上，采用蒜头形截面的栅板格架，将不锈钢元件5的下端沿开槽推入栅板格架即可实现轴向定位，不需要焊接。

下过渡接头7与外套管4焊接，用于外形过渡转换，并与堆芯的固定组件小栅板联箱的插孔之间形成球锥密封。

管脚8与下过渡接头7通过螺纹连接并焊接，上面设置冷却剂入口；管脚上、下部设有松枝形密封槽，可以控制冷却剂通过组件外部的漏流量。

管脚接头9与管脚8之间通过螺纹连接并焊接，在管脚接头上设置若干圆形节流片，节流片上对称开设有水平方向矩形槽，相邻节流片上开设有垂直方向矩形槽。

如图3所示，靶元件组合件3包括上栅板31和固接在上栅板31下表面的小六角管32，小六角管32内设有相互固接的上套管33和下套管34，上套管33的上端与上栅板31固接；上套管33与下套管34的连接处内部设有上隔板35，下套管内的下端设有下隔板36；上隔板与下隔板之间设有镎棒37，镎棒37的上端插入上隔板35，下端插入下隔板36并与其固定连接。上隔板与上栅板之间均布设有三个温度监测器38，温度监测器38上端插入上栅板31，下端插入上隔板35。下套管外壁沿轴向上对应于活性区的位置，均布设有三个长槽，所述三个长槽内设有三个中子通量监测器39，中子通量监测器两端加卡箍焊接固定。

其中，镎棒37采用外径6.0mm，壁厚0.4mm的包壳管，两端与端塞焊接，内部充入0.11～0.13MPa氦气，外面缠有绕丝。镎棒的内部设有含镎芯块，含镎芯块长96mm，依靠两端端塞和压紧弹簧定位。芯块中二氧化镎的质量百分比含量为5%，其余为贫铀。

三个温度监测器，均由φ6.0×0.4mm包壳管与端塞焊接而成，内充0.1MPa氦气，内置不同成分的共晶合金，可监测温度范围为500～640℃。

三个中子通量监测器，其结构与温度监测器相似，内置装有成套中子活化探测片的石英管。

为了保证实验快堆用含镎嬗变试验组件的冷却问题，在管脚上面设有冷却剂的流入口，上栅板、上隔板和下隔板上均设置冷却剂流通孔，操作头上设有冷却剂的流出口。其中，CEFR采用钠作为冷却剂。含镎嬗变试验组件在工作时，冷却剂钠从管脚流入，经节流装置和栅板格架后，分为两条支路。一条支路流入中央的靶元件组合件，经过含镎燃料棒和温度监测器，另一条支路流经不锈钢元件。两路冷却剂钠流均从上栅板流出，再流经上过渡接头内腔，最后从操作头流出。

实验快堆用含镎嬗变试验组件中的不锈钢元件、操作头、上过渡接头、外套管、下过渡接头及管脚均采用国产的20%冷加工的316(Ti)不锈钢。

下面是含镎嬗变试验组件的主要技术参数：

 主要技术参数

参数名称	数值
		组件全长，mm	2592
组件总重，kg	28
		镎棒全长，mm	1325
含镎芯块柱长度，mm	96
		不锈钢元件数量，根	42
不锈钢元件全长，mm	1350
		镎棒最大线功率，W/cm	22
镎棒最大燃耗，MWd/kg	2.3
		含镎芯块最高温度，℃	568
包壳管最高温度，℃	500
		冷却剂入口温度，℃	360
冷却剂出口温度，℃	500
		冷却剂流经组件的最大压降，MPa	0.27

本发明所述实验快堆用含镎嬗变试验组件并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (8)

1.一种实验快堆用含镎嬗变试验组件，包括依次固接的操作头（1）、上过渡接头（2）、外套管（4）、下过渡接头（7）、管脚（8）及管脚接头（9），所述外套管（4）内下端设有栅板格架（6），所述栅板格架（6）与所述外套管（4）固接；其特征在于，所述外套管（4）内设有靶元件组合件（3），所述靶元件组合件（3）的上端与上过渡接头（2）固接。

2.根据权利要求1所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述靶元件组合件（3）包括上栅板（31）和固接在上栅板（31）下表面的小六角管（32），所述小六角管（32）内设有相互固接的上套管（33）和下套管（34），所述上套管（33）的上端与所述上栅板（31）固接；所述上套管（33）与所述下套管（34）的连接处内部设有上隔板（35），所述下套管内的下端设有下隔板（36）；所述上隔板与所述下隔板之间设有镎棒（37），所述镎棒（37）的上端插入上隔板（35），下端插入下隔板（36）并与其固定连接。

3.根据权利要求2所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述上隔板（35）与所述上栅板（31）之间设有温度监测器（38），所述温度监测器（38）上端插入上栅板（31）、下端插入上隔板(35)。

4.根据权利要求3所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于,所述下套管（34）外壁沿轴向上设有长槽，所述长槽内设有中子通量监测器（39）。

5.根据权利要求4所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述外套管（4）与所述小六角管（32）之间均布设有不锈钢元件（5），所述不锈钢元件（5）下端固定在栅板格架（6）上；所述不锈钢元件包括包壳管和焊接在所述包壳管两端的端塞，所述包壳管内部分为气腔和实体两部分，对应于堆芯活性区的位置为气腔，其余均为不锈钢实体。

6.根据权利要求2-5任一项所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述镎棒为包壳管，所述包壳管两端用端塞焊接；所述包壳管内设有含镎芯块，所述含镎芯块由两端所述端塞和压紧弹簧定位。

7.根据权利要求6所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述管脚（8）上面设有冷却剂入口，管脚（8）上、下部设有密封槽。

8.根据权利要求7所述的实验快堆用含镎嬗变试验组件，其特征在于，所述上栅板、上隔板和下隔板上均设有冷却剂流通孔；所述操作头上设有冷却剂出口。