CN107301883A - 一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置 - Google Patents

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杨洪广
杨勇
马勇哲
王凤龙
张强
杜爱兵
徐治龙
王事喜
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Abstract

本发明涉及一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置。本发明所述的钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其包括燃料棒包壳管以及安装在该燃料棒包壳管内中的燃料棒下端塞，所述去除氢和氚的装置还包括设置在所述燃料棒包壳管内腔中的托架、套装在所述托架外周面上的吸氢管，吸氢管为采用锆材料制作而成，所述吸氢管其外表面还镀有一层镍膜，所述吸氢管其上还开设有一个用于保证其内外气体流动的开孔，其中所述吸氢管通过所述托架与所述燃料棒下端塞保持接触相连；采用本发明其能通过在钠冷快堆燃料棒下气腔中设置吸氢材料，将能够有效将快堆燃料中由于三分裂形式产生的氚吸附，对氚源进行有效的控制，大幅度降低钠冷快堆氚的环境排放源项。

Description

一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置
技术领域
本发明涉及氢和氚元素处理技术领域，尤其是指一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置。
背景技术
氚是核电站需要进行独立评价的向环境排放源项的重要核素。在钠冷快堆中，氚主要产生自堆芯燃料的三分裂和含硼组件核反应，氚能够在不锈钢中渗透并释放到环境。另一方面，由于快堆的蒸汽发生器发生水腐蚀而造成大量的氢扩散进入钠回路并在反应堆系统内迁移，氚和氢的扩散相互影响。
通常钠冷快堆的设计中，氚和氢的迁移释放途径如图1和图2所示。钠冷快堆由于燃料三分裂形成的进入一回路的氚占进入冷却剂系统中氚含量的90％以上，约20000Ci/GWe·a，是最终向环境排放的主要源头。一回路和二回路冷阱在净化回路中的氢和氧的过程中，大部分氚可以被冷阱以氚化钠的形式去除，最终能够进入环境的排放量约为产生量的2～5％的水平。钠冷快堆设计中，没有专门针对控制氚的排放采取措施并加以控制。每根钠冷快堆的燃料棒，在反应堆运行过程中，以燃料三分裂的形式，预计产生不超过1×10-5mol的氚并从燃料芯块中释放到包壳内，99％以上的氚以扩散的形式进一步释放到一回路钠中。此外，由于钠冷快堆中蒸汽发生器的水腐蚀作用产生的氢，扩散迁移进入二回路并通过中间热交换器进入一回路，在扩散的过程中一回路和二回路冷静去除了大部分氢化钠后，在一回路钠中形成约0.1ppm的质量浓度的氢，通过快堆不锈钢包壳材料的扩散，燃料棒的内外达到平衡，此时燃料包壳内部的氢分压约0.06Pa。因此有鉴于此，对于如何寻找到一种结构简单、能有效除去氢和氚且工作稳定可靠的去除装置就显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、能有效除去氢和氚且工作稳定可靠的钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，所述去除氢和氚的装置包括燃料棒包壳管以及安装在该燃料棒包壳管内中的燃料棒下端塞，其特征在于：所述去除氢和氚的装置还包括设置在所述燃料棒包壳管内腔中的托架、套装在所述托架外周面上的吸氢管，所述吸氢管为采用锆材料制作而成，所述吸氢管其外表面还镀有一层镍膜，所述吸氢管其上还开设有一个用于保证其内外气体流动的开孔，其中所述吸氢管通过所述托架与所述燃料棒下端塞保持接触相连。
进一步地，所述托架其包括一个圆筒状的主体部和设置在其一端的凸台部，其中所述吸氢管套装在所述主体部外周面上，所述吸氢管其一端抵靠在所述凸台部端面上，其另一端与所述燃料棒下端塞相接触。
再进一步地，所述托架其另一端为外部成型有螺纹的螺纹连接部，所述燃料棒下端塞其端面上设置有与该螺纹连接部相配合的螺纹孔，其中所述吸氢管通过所述螺纹连接部和螺纹孔的连接来实现其压紧接触在所述燃料棒下端塞上。
进一步地，所述燃料棒下端塞其与所述吸氢管相接触的一端端面上设置有倒角结构。
进一步地，所述托架其外端面上还设置有用于配合套筒扳手作业的截面为六角形的六角型凸台。
优先的，所述托架为采用不锈钢材质制作而成。
本发明的效果在于：与现有技术相比，本发明所述的装置通过在钠冷快堆燃料棒下气腔中设置吸氢材料，将能够有效将快堆燃料中由于三分裂形式产生的氚吸附，对氚源进行有效的控制，大幅度降低钠冷快堆氚的环境排放源项。
附图说明
图1为普通快堆中氚的释放过程流程示意图。
图2为普通快堆中氢的迁移过程流程示意图。
图3为本发明的结构状态示意图。
图4为图3中的A处局部放大结构示意图。
图5为图3中的B处局部放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见附图3至5所示，本发明提供一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，该去除氢和氚的装置包括燃料棒包壳管1以及安装在该燃料棒包壳管1内中的燃料棒下端塞4，此外其还包括设置在燃料棒包壳管1内腔中的托架2、套装在托架2外周面上的吸氢管3，上述吸氢管3为采用锆材料制作而成，该吸氢管3其外表面还镀有一层镍膜，同时吸氢管3其上还开设有一个用于保证其内外气体流动的开孔5，其中吸氢管3通过托架2与燃料棒下端塞4保持接触相连。
请结合参照附图4和5所示，具体的，本方案中的上述托架2其包括一个圆筒状的主体部23和设置在其一端的凸台部21，其中吸氢管3套装在主体部23外周面上，吸氢管3其一端抵靠在凸台部21端面上，其另一端与燃料棒下端塞4相接触。为了便于接触，优先的上述燃料棒下端塞4其与吸氢管3相接触的一端端面上设置有倒角结构41。
为了使得吸氢管3能稳固可靠的与燃料棒下端塞4相接触，本方案中的上述托架2其另一端为外部成型有螺纹的螺纹连接部24，燃料棒下端塞4其端面上设置有与该螺纹连接部24相配合的螺纹孔，其中吸氢管3通过螺纹连接部24和螺纹孔的连接来实现其压紧接触在燃料棒下端塞4上。
此外为了便于托架2的安装，本方案中的上述托架2其外端面上还设置有用于配合套筒扳手作业的截面为六角形的六角型凸台22。优先的，本方案中的上述托架2为采用不锈钢材质制作而成。
实际组装时，先将吸氢管3套在托架2上，再将托架2旋入燃料棒下端塞4的螺纹孔中，直到吸氢管3与燃料棒下端塞4的倒角结构41接触并压紧。此结构可以保证吸氢管3在燃料棒内的定位和支撑，使得吸氢管3的表面可以充分接触燃料棒气腔内的气体，开孔结构保证吸氢管3内外气体能够流通并保持压力平衡。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，所述去除氢和氚的装置包括燃料棒包壳管以及安装在该燃料棒包壳管内中的燃料棒下端塞，其特征在于：所述去除氢和氚的装置还包括设置在所述燃料棒包壳管内腔中的托架、套装在所述托架外周面上的吸氢管，所述吸氢管为采用锆材料制作而成，所述吸氢管其外表面还镀有一层镍膜，所述吸氢管其上还开设有一个用于保证其内外气体流动的开孔，其中所述吸氢管通过所述托架与所述燃料棒下端塞保持接触相连。
2.根据权利要求1所述的一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其特征在于：所述托架其包括一个圆筒状的主体部和设置在其一端的凸台部，其中所述吸氢管套装在所述主体部外周面上，所述吸氢管其一端抵靠在所述凸台部端面上，其另一端与所述燃料棒下端塞相接触。
3.根据权利要求2所述的一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其特征在于：所述托架其另一端为外部成型有螺纹的螺纹连接部，所述燃料棒下端塞其端面上设置有与该螺纹连接部相配合的螺纹孔，其中所述吸氢管通过所述螺纹连接部和螺纹孔的连接来实现其压紧接触在所述燃料棒下端塞上。
4.根据权利3所述的一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其特征在于：所述燃料棒下端塞其与所述吸氢管相接触的一端端面上设置有倒角结构。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其特征在于：所述托架其外端面上还设置有用于配合套筒扳手作业的截面为六角形的六角型凸台。
6.根据权利要求1所述的一种钠冷快堆燃料中去除氢和氚的装置，其特征在于：所述托架为采用不锈钢材质制作而成。
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