CN114373560B - 一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，包括反应堆压力容器，探测管和堆芯核测驱动装置，所述探测管设置在所述反应堆压力容器内的高温气冷堆的堆芯处，所述探测管内设置有堆芯核测探头，所述堆芯核测驱动装置与所述堆芯核测探头连接，用于驱动所述堆芯核测探头在所述探测管中上下移动能够避免反应堆堆芯顶部燃料聚集，实现对堆内轴向功率密度最高点的有效监测，保障堆芯安全。
Description
技术领域
本申请涉及核反应堆工程技术领域，尤其涉及一种模块式高温气冷堆堆内功率探测及堆顶燃料展平模型。
背景技术
核反应堆燃料元件的功能是产生核裂变能，最有效地导出核裂变释放出来的能量；最大限度的把燃料和裂变产物约束在燃料元件内；在堆运行中满足机械强度和热工水力的要求，在反应堆寿期内保持完整性。
模块式高温气冷堆燃料元件是由包覆燃料颗粒的球体结构。模块式高温气冷堆燃料元件在反应堆中的运行方式是由堆顶加入，流经堆芯，从堆底卸出，再由输送系统送到堆顶和进入堆芯。
模块式高温气冷堆每一个反应堆各有一件堆芯进料装置，位于反应堆压力容器内，通过支座和螺栓固定在反应堆压力容器内的金属堆内构件上支承板中心上，燃料球经堆芯进料装置进入堆芯后，会形成“锥形”球床，如图1所示。“锥形”球床顶端高度无法测量，随时可能坍塌，导致的结果是反应堆堆芯活性区范围无法进行准确判断，堆芯顶部核功率分布不均匀。
因燃料堆积特性，堆芯内部充满了燃料球与石墨球，在反应堆堆芯轴向(竖向)，功率分布无法进行有效的测量，没有办法准确的知道堆芯中功率密度最高的点。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，能够实现对堆内轴向功率密度最高点的有效监测，保障堆芯安全。
为达到上述目的，本申请提出的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，包括：
反应堆压力容器；
探测管，所述探测管设置在所述反应堆压力容器内的高温气冷堆的堆芯处，所述探测管内设置有堆芯核测探头；
堆芯核测驱动装置，所述堆芯核测驱动装置与所述堆芯核测探头连接，用于驱动所述堆芯核测探头在所述探测管中上下移动。
进一步地，还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述探测管相连，用于驱动所述探测管旋转以实现对所述堆芯进行搅拌展平。
进一步地，所述探测管的外侧壁周侧设置有若干搅拌柱，以通过若干所述搅拌柱对所述堆芯进行搅拌。
进一步地，若干所述搅拌柱等角度设置在所述探测管的周侧。
进一步地，若干所述搅拌柱设置在所述探测管轴向不同高度处。
进一步地，所述搅拌柱设置3个。
进一步地，还包括基座，所述基座设置在所述反应堆压力容器的中心堆芯筒上，所述探测管设置在所述基座上，所述旋转驱动机构安装在所述基座内部。
进一步地，旋转驱动机构为伺服电机。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的反应堆压力容器的结构示意图；
图2是本申请另一实施例提出的功率探测模型的结构示意图；
图中：1、反应堆压力容器；2、探测管；3、搅拌柱；4、基座；5、中心堆芯筒。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本申请一实施例提出的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型的结构示意图。
参见图1和图2，一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，包括反应堆压力容器1和堆芯核测驱动装置，在反应堆压力容器1的高温气冷堆的堆芯处设置有探测管2，探测管2内设置有堆芯核测探头，堆芯核测驱动装置与堆芯核测探头连接，用于驱动堆芯核测探头在探测管2中上下移动，实现堆内轴向功率密度最高点功率分布的测量。
具体来说，堆芯核测驱动装置为现有的装置，可以直接设置在反应堆压力容器1外部，堆芯核测驱动装置的电缆从探测管2的底部伸入到探测管2中，通过电缆连接堆芯核测探头，通过堆芯核测驱动装置驱动电缆带动堆芯核测探头在探测管2中上下移动。
在一些实施例中，还包括旋转驱动机构，旋转驱动机构与探测管2相连，用于驱动探测管2旋转以实现对堆芯进行搅拌展平，由于探测管2设置在堆芯处，燃料元件在进料时，先下落至堆芯处，然后向堆芯周侧滑落，使得堆芯处形成“锥状”堆顶，造成燃料的堆积，通过探测管2转动搅拌能够将堆芯处堆积的燃料元件展平。
另外，需要说明的是，探测管2的外侧壁周侧设置有若干搅拌柱3，以通过若干搅拌柱3对堆芯进行搅拌，通过设置搅拌柱3在探测管2的带动下旋转时，能够将搅拌柱3触及范围内堆积的燃料元件均展平，提高了展平的范围。
在一些实施例中，若干搅拌柱3等角度设置在探测管2的周侧，使得搅拌柱3在搅拌过程中能够均匀搅拌。
在一些实施例中，若干搅拌柱3设置在探测管2轴向不同高度处，也就是说，若干搅拌柱3上下错落设置，使得当堆积的锥形堆顶较高时，此时搅拌柱分布在堆积的堆顶不同高度处，能够对不同高度处的堆顶都进行搅拌，便于较高堆积高度的堆顶展平。
另外，搅拌柱3可以设置3个，每个搅拌柱3旋转角度为60-120度然后往回旋转，实现往复旋转，三根搅拌柱3往复转动的过程中对堆芯燃料球进行搅动。
在一些实施例中，还包括基座4，基座4设置在反应堆压力容器1的中心堆芯筒5上，也就是说，基座4与中心堆芯筒5连接时，将基座4一边侧与中心堆芯筒5连接，不影响燃料元件从中心堆芯筒5底部的输出，探测管2设置在基座4上，旋转驱动机构安装在基座4内部，通过旋转驱动机构驱动探测管2在基座4上转动，堆芯核测驱动装置的电缆穿过基座4后进入基座4内，然后伸入到探测管2中与探测管2中的堆芯核测探头连接。
另外，旋转驱动机构为伺服电机。
上述实施例中，当燃料球进入堆顶中心后，因重力作用在流向堆芯球床周边的过程中形成锥状堆顶，堆芯中心设置探测管2，堆芯核测探头能够在探测管2中自由移动，实现堆内轴向功率密度最高点功率分布的测量；另外，在探测管2外表面设置三个搅拌柱3，搅拌柱3具备足够的强度，探测管2在内置伺服电机作用下在基座4上旋转，带动三个搅拌柱3可以实现往复转动，同时三个搅拌柱3周向按照120°分布，轴向分布在不同的高度，三个搅拌柱往复转动，实现对堆芯的均匀搅拌，三个搅拌柱3在往复转动的过程中，对堆芯燃料球进行搅动，实现展平对顶燃料的目的，同时，可以控制搅动操作与堆芯功率测量操作分开进行，避免相互干扰，本申请结构的设置能够避免反应堆堆芯顶部燃料聚集，有利于判断堆芯活性区顶部，利于反应堆反应性控制，实现对堆内轴向功率密度最高点的有效监测，保障堆芯安全。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，包括：
反应堆压力容器；
探测管，所述探测管设置在所述反应堆压力容器内的高温气冷堆的堆芯处，所述探测管内设置有堆芯核测探头；
堆芯核测驱动装置，所述堆芯核测驱动装置与所述堆芯核测探头连接，用于驱动所述堆芯核测探头在所述探测管中上下移动；
旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述探测管相连，用于驱动所述探测管旋转以实现对所述堆芯进行搅拌展平，所述探测管的外侧壁周侧设置有若干搅拌柱，以通过若干所述搅拌柱对所述堆芯进行搅拌。
2.如权利要求1所述的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，若干所述搅拌柱等角度设置在所述探测管的周侧。
3.如权利要求1所述的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，若干所述搅拌柱设置在所述探测管轴向不同高度处。
4.如权利要求2-3中任一所述的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，所述搅拌柱设置3个。
5.如权利要求1所述的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，还包括基座，所述基座设置在所述反应堆压力容器的中心堆芯筒上，所述探测管设置在所述基座上，所述旋转驱动机构安装在所述基座内部。
6.如权利要求1所述的一种模块式高温气冷堆堆内功率探测模型，其特征在于，旋转驱动机构为伺服电机。
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