CN110805712B - 一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,包括定位法兰,定位法兰的下端连接有支撑管,支撑管的端部内壁设置有支撑环,定位法兰的下端在支撑管的内侧设置有内套管A,内套管A的端部连接有圆筒,圆筒的侧壁上设置有通水孔,圆筒的端部设置有内套管B,内套管B的端部凸出于支撑环,定位法兰的上端中心处设置有密封组件,还包括传动杆,传动杆一端连接有与通水孔配合的滑块,另一端与驱动组件连接。采用非能动操作即可完成辐照装置内一定范围流量的调控,即使在流量调节系统出现卡壳、失灵的工况下,辐照装置依旧能够对堆内燃料组合件进行冷却,而不会出现燃料组合件过热问题,确保核燃料辐照考验和研究试验堆运行安全。
Description
技术领域
本发明涉及堆燃料辐照技术领域,具体涉及一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统。
背景技术
由于燃料或材料在堆内辐照的过程中都会释热,导致自身的温度升高,为了避免辐照燃料或材料过热导致试验失败或影响堆内安全。因此,在辐照装置中需要设计相应的冷却系统,并要求冷却系统可以调控材料或燃料温度。在燃料辐照装置中直接采用一回路水进行冷却,但为了满足辐照温度在试验要求的范围内,需要对进入辐照试验段一回路水的流量进行调节。另外,任何试验都是存在风险的,在流量调节装置设计过程中要充分考虑到在突发工况下,流量调节装置依旧可以保证辐照燃料表面温度不会超过试验要求值。
目前,不论是材料辐照装置还是燃料辐照装置都是非标设计,需要针对不同的辐照试验要求设计特定的辐照装置,流量调节装置也要随之配套设计。燃料辐照装置在承压环境中工作,对其与堆顶的密封性以及安全性要求高,流量调节系统不仅要保证在正常工况下满足燃料冷却的要求,而且要满足在特殊工况下保证堆内安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,采用非能动操作即可完成辐照装置内一定范围流量的调控,即使在流量调节系统出现卡壳、失灵的工况下,辐照装置依旧能够对堆内燃料组合件进行冷却,而不会出现燃料组合件过热问题,确保核燃料辐照考验和研究试验堆运行安全。
本发明通过下述技术方案实现:
一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,包括定位法兰,所述定位法兰的下端连接有支撑管,所述支撑管的端部内壁设置有支撑环,所述定位法兰的下端在支撑管的内侧设置有内套管A,所述内套管A的端部连接有圆筒,所述圆筒的侧壁上设置有通水孔,所述圆筒的端部设置有内套管B,所述内套管B的端部凸出于支撑环,所述支撑管与内套管A、圆筒和内套管B之间形成环形密封腔,所述定位法兰的上端中心处设置有密封组件,还包括传动杆,所述传动杆穿设在密封组件内并与密封组件之间密封连接,所述传动杆一端连接有与通水孔配合的滑块,另一端与驱动组件连接,所述滑块与圆筒为间隙配合,所述支撑管上设置有进水槽。
本发明的构思在于设计一套通过机械手段实现燃料辐照装置中流量调控的装置,完成辐照装置内一定范围流量的调控,并确保核燃料辐照考验和研究试验堆运行安全。
本发明通过滑块9在圆筒8内上下移动改变通水孔的开度进行冷却剂流量的调节采用非能动操作即可完成辐照装置内一定范围流量的调控,即使在流量调节系统出现卡壳、失灵的工况下,辐照装置依旧能够对堆内燃料组合件进行冷却,而不会出现燃料组合件过热问题,确保核燃料辐照考验和研究试验堆运行安全。
本发明简化了核燃料辐照考验设施设计及降低了辐照考验运行难度,缩短辐照考验准备周期,提高经济性。
进一步地,通水孔沿着圆筒的侧壁周向均匀设置有多个。
进一步地,通水孔为方形孔,所述方形孔在轴向上的长度小于滑块的高度。
进一步地,滑块为圆柱结构,所述圆柱结构的沿着轴向设置用于固定传动杆的中心通孔,所述滑块上在中心通孔的外侧均匀设置有多个通孔,所述通孔沿着轴向贯穿滑块。
进一步地,通孔为圆形孔。
进一步地,密封组件包括压紧螺母、填料盒、填料压垫和密封垫圈,所述密封垫圈和填料压垫依次放置在填料盒内,压紧螺母外侧和填料盒部分内壁加工相互配合的螺纹,压紧螺母下端压紧填料压垫上,所述压紧螺母填料压垫和密封垫圈上均设置有用于穿过传动杆的轴向通孔。
进一步地,传动杆与驱动组件通过连接件连接,所述传动杆与驱动组件的外壁均设置有环形槽,所述连接件包括U形板,所述U形板的2个侧壁均设置有与环形槽配合的U形槽,所述U形槽的两端设置有螺纹通孔,2个U形板之间的螺纹通孔通过螺栓连接。
进一步地,还包括支架组件,所述支架组件包括U形支架,所述U形支架的两个侧壁向外垂直沿着形成安装部,所述安装部通过螺栓与定位法兰上端连接,所述U形支架的顶部设置有螺母,所述驱动组件穿过螺母、支架组件与传动杆连接。
本发明采用螺纹驱动,使流量调节系统操作稳定,不会出现突升突降的问题,确保冷却剂流经试验组件带出核释热,使辐照考验装置具有非能动安全功能。且支架组件与驱动组件共同提供动力,稳定性好。
进一步地,圆筒内壁的粗糙度小于等于1.6。
进一步地,传动杆的直线度小于等于0.06mm,传动杆表面的粗糙度小于等于1.6,长度大于1.4m。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明能够应用于压力壳型的研究试验堆进行核燃料随堆辐照考验,采用非能动机械手段实现燃料辐照装置中流量调控。
2、本发明滑块采用圆筒形设计,在其上设计通孔作为冷却剂流道,滑块与圆筒采用间隙配合,即使在发生误操作和滑块掉落事件,甚至在流量调节系统出现卡壳、失灵的工况下,辐照装置依旧能够对堆内燃料组合件进行冷却,而不会出现燃料组合件过热问题,确保核燃料辐照考验和研究试验堆运行安全。
3、本发明采用螺纹驱动,使流量调节系统操作稳定,不会出现突升突降的问题,确保冷却剂流经试验组件带出核释热,使辐照考验装置具有非能动安全功能。
4、与回路辐照考验装置的流量调节相比,本发明可以直接利用研究试验堆的主冷却剂对试验组件进行冷却,不需要设计辐照考验回路及其庞大的辅助系统,极大地简化了核燃料辐照考验设施设计及降低了辐照考验运行难度,缩短了辐照考验准备周期,提高了经济性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1是流量调节系统的结构示意图;
图2是密封组件的结构示意图;
图3是支撑组件的结构示意图;
图4是驱动组件的结构示意图;
图5是圆筒的结构示意图;
图6是滑块的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-驱动组件,2-支架组件,3-传动杆,4-密封组件,5-定位法兰,6-支撑管,7-内套管A,8-圆筒,9-滑块,10-内套管B,11-支撑环,41-压紧螺母,42-填料盒,43-填料压垫,44-密封垫圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1-图6所示,一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,包括定位法兰5,所述定位法兰5的下端连接有支撑管6,所述支撑管6同轴焊接到定位法兰5的下端定位槽中,所述支撑管6的端部内壁焊接有支撑环11,所述定位法兰5的下端卡槽内在支撑管6的内侧焊接有内套管A7,所述内套管A7的端部连接有圆筒8,所述圆筒8的侧壁上设置有通水孔,所述通水孔沿着圆筒8的侧壁周向均匀设置有4个,所述通水孔为方形孔,所述方形孔在轴向上的长度小于滑块9的高度,所述圆筒8的端部设置有内套管B10,所述内套管B10的端部凸出于支撑环11,所述支撑管6与内套管A7、圆筒8和内套管B10之间形成环形密封腔,所述定位法兰5的上端中心处设置有密封组件4,还包括传动杆3,所述传动杆3穿设在密封组件4内并与密封组件4之间密封连接,所述密封组件4包括压紧螺母41、填料盒42、填料压垫43和密封垫圈44,所述密封垫圈44和填料压垫43依次放置在填料盒42内,压紧螺母41外侧和填料盒42部分内壁加工相互配合的螺纹,压紧螺母41下端压紧填料压垫43上,施加一定预紧力,所述压紧螺母41填料压垫43和密封垫圈44上均设置有用于穿过传动杆3的轴向通孔,所述传动杆3一端连接有与通水孔配合的滑块9,传动杆3贯穿密封组件4并通过螺母连接到滑块9,所述,另一端与驱动组件1同轴连接,具体地,所述传动杆3与驱动组件1通过连接件连接,所述传动杆3与驱动组件1的外壁均设置有环形槽,所述连接件包括U形板,所述U形板的2个侧壁均设置有与环形槽配合的U形槽,所述U形槽的两端设置有螺纹通孔,2个U形板之间的螺纹通孔通过螺栓连接,通过螺栓的预紧力实现驱动组件1与传动杆3的连接,所述滑块9与圆筒8为间隙配合,即块9同轴安装在圆筒8内部,具体的所述滑块9为圆柱结构,所述圆柱结构的沿着轴向设置用于固定传动杆3的中心通孔,所述滑块9上在中心通孔的外侧均匀设置有8个圆形孔,所述圆形孔沿着轴向贯穿滑块9,8个圆形孔的流量不小于15立方米每小时所述支撑管6上设置有进水槽;所述圆筒8内壁的粗糙度小于等于1.6;所述传动杆3的直线度小于等于0.06mm,传动杆3表面的粗糙度小于等于1.6,长度大于1.4m。
流量调节系统,燃料辐照装置包括装置段和辐照试验段,流量调节系统依附于装置段,主要对进入辐照试验段参与冷却的一回路水流量进行调节。
本发明的组装过程中,将传动杆3和滑块9连接后装入内套管A7、圆筒8和内套管B10组成的进水管组件,再将支撑管6及进水管组件焊接在定位法兰5下端,最后进行其他部件的安装于焊接。
本实施例的工作原理:
燃料辐照装置入堆之后,可以在堆顶直接实现流量的调节,驱动组件1为流量调节提供动力,驱动组件1的旋转力传递为传动杆3的轴向运动,研究试验堆的主冷却剂由支撑管6侧壁的进水槽进入由定位法兰5、支撑管6、进水管组件和支撑环11形成的环形腔,再由圆筒8侧壁的四个方形孔进入进水管组件内部,冷却剂流量由滑块9在圆筒8内上下移动改变方形孔的开度进行调节,冷却剂由内套管B10的端部向下进入考验段,完成对进入考验段内流量的调节。
实施例2:
如图1所示,本实施例基于实施例1,还包括支架组件2,所述支架组件2包括U形支架,与定位法兰5同轴安装,且螺纹为梯形螺纹,所述U形支架的两个侧壁向外垂直沿着形成安装部,所述安装部通过螺栓与定位法兰5上端连接,所述U形支架的顶部设置有螺母,所述驱动组件1穿过螺母、支架组件2与传动杆3连接。
在本实施例中,驱动组件1和支架组件2配合为流量调节提供动力,将驱动组件1中平稳的旋转力传递为传动杆3的轴向运动。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,包括定位法兰(5),所述定位法兰(5)的下端连接有支撑管(6),所述支撑管(6)的端部内壁设置有支撑环(11),所述定位法兰(5)的下端在支撑管(6)的内侧设置有内套管A(7),所述内套管A(7)的端部与圆筒(8)的一端连接,所述圆筒(8)的另一端与内套管B(10)的一端连接,所述内套管B(10)的另一端凸出于支撑环(11),所述圆筒(8)的侧壁上设置有通水孔,所述支撑管(6)与内套管A(7)、圆筒(8)和内套管B(10)之间形成环形密封腔,所述定位法兰(5)的上端中心处设置有密封组件(4),还包括传动杆(3),所述传动杆(3)穿设在密封组件(4)内并与密封组件(4)之间密封连接,所述传动杆(3)一端连接有与通水孔配合的滑块(9),另一端与驱动组件(1)连接,所述滑块(9)与圆筒(8)为间隙配合,所述支撑管(6)上设置有进水槽;
所述传动杆(3)与驱动组件(1)通过连接件连接,所述传动杆(3)与驱动组件(1)的外壁均设置有环形槽,所述连接件包括U形板,所述U形板的2个侧壁均设置有与环形槽配合的U形槽,所述U形槽的两端设置有螺纹通孔,2个U形板之间的螺纹通孔通过螺栓连接;
还包括支架组件(2),所述支架组件(2)包括U形支架,所述U形支架的两个侧壁向外垂直延伸形成安装部,所述安装部通过螺栓与定位法兰(5)上端连接,所述U形支架的顶部设置有螺母,所述驱动组件(1)穿过螺母、支架组件(2)与传动杆(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述通水孔沿着圆筒(8)的侧壁周向均匀设置有多个。
3.根据权利要求1所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述通水孔为方形孔,所述方形孔在轴向上的长度小于滑块(9)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述滑块(9)为圆柱结构,所述圆柱结构沿着轴向设置用于固定传动杆(3)的中心通孔,所述滑块(9)上在中心通孔的外侧均匀设置有多个通孔,所述通孔沿着轴向贯穿滑块(9)。
5.根据权利要求4所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,通孔为圆形孔。
6.根据权利要求1所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述密封组件(4)包括压紧螺母(41)、填料盒(42)、填料压垫(43)和密封垫圈(44),所述密封垫圈(44)和填料压垫(43)依次放置在填料盒(42)内,压紧螺母(41)外侧和填料盒(42)部分内壁加工相互配合的螺纹,压紧螺母(41)下端压紧填料压垫(43)上,所述压紧螺母(41)、填料压垫(43)和密封垫圈(44)上均设置有用于穿过传动杆(3)的轴向通孔。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述圆筒(8)内壁的粗糙度小于等于1.6。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种非能动核燃料辐照考验装置流量调节系统,其特征在于,所述传动杆(3)的直线度小于等于0.06mm,传动杆(3)表面的粗糙度小于等于1.6,长度大于1.4m。
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