CN114822901B - 一种重水堆观察孔在线辐照装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种重水堆观察孔在线辐照装置，包括导向管和U型管，所述导向管的顶部设有端盖，所述U型管的竖直部分穿过所述端盖进入所述导向管的内部，所述U型管为单层管。本发明提供的重水堆观察孔在线辐照装置结构简单，有利于在堆顶有限空间内生产同位素，并且传热能力强。

Description

一种重水堆观察孔在线辐照装置
技术领域
本发明涉及同位素生产装置技术领域，尤其涉及一种重水堆观察孔在线辐照装置。
背景技术
现有的辐照装置采用双层管结构设计，包括内层管和外层管，内外层管之间为环形气体空间。辐照装置从重水堆顶部孔道插入反应堆堆芯。目前，工程上采用的双层管结构复杂，制造加工难度大。由于内外层管之间环形气体空间的存在，靶件向慢化剂传热时热阻很大，辐照靶件的热量不能有效的传递至慢化剂，靶件温升大，靶件设计难度大，对于某些高辐照发热的靶件，将会由于温升过高而限制其生产。
当需要将靶件送入堆芯时，通过压缩气体将靶件推入进入堆芯。压缩气体从内层管上部进入，推动靶件向下运动，压缩气体从内层管底部进入环形空间，经过环形空间向上流出。内层管底部设有止动器，靶件被止动器限制。
当需要将靶件推出堆芯时，改变外部压缩空气的方向，压缩气体从环形空间上部进入，经环形空间从内层管底部进入内层管，推动靶件向上运动，将靶件从内层管顶部推出堆芯。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种重水堆观察孔在线辐照装置，该重水堆观察孔在线辐照装置结构简单，有利于在堆顶有限空间内生产同位素，并且传热能力强。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种重水堆观察孔在线辐照装置，包括导向管和U型管，所述导向管的顶部设有端盖，所述U型管的竖直部分穿过所述端盖进入所述导向管的内部，所述U型管为单层管。
作为一种可实施的方式，所述竖直部分包括两根平行的竖直管和连接两根所述竖直管的弯曲连接部。
作为一种可实施的方式，所述竖直管的下部设有定位块以使气体通过并阻挡靶件向下运动。
作为一种可实施的方式，所述导向管内设有定位卡，所述定位卡紧固所述竖直管用以横向支撑并防止振动。
作为一种可实施的方式，所述U型管的水平部分分别设有第一隔离阀和第二隔离阀。
作为一种可实施的方式，所述U型管的材质为锆合金。
作为一种可实施的方式，所述U型管的壁厚范围为0.5-1mm。
作为一种可实施的方式，所述导向管的下部设有若干通孔以使慢化剂进入所述导向管内。
作为一种可实施的方式，所述导向管的底部设有定位头，所述定位头与堆芯底部的定位装置固定连接。
作为一种可实施的方式，所述端盖上设有孔道用以将覆盖气体导入至所述导向管内，以使所述导向管的内外压力平衡。
作为一种可实施的方式，所述端盖通过螺栓与所述导向管的上部法兰连接。
与现有技术相比，本发明提供的重水堆观察孔在线辐照装置具有以下有益效果：
本发明提供的重水堆观察孔在线辐照装置包括导向管和U型管，U型管采用单层管结构，其结构简单，有利于在堆顶有限空间内的布局，并且制造加工容易。此外，单层管结构，将减少靶件与慢化剂之间的热阻，靶件热量能有效的传递至慢化剂，从而为某些高辐照发热的靶件的辐照提供了可行性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的重水堆观察孔在线辐照装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、导向管；2、U型管；3、端盖；4、竖直管；5、弯曲连接部；6、定位块；7、靶件；8、定位卡；9、第一隔离阀；10、第二隔离阀；11、通孔；12、慢化剂；13、定位头；14、孔道；15、覆盖气体；16、上部法兰。
具体实施方式
虽然本发明的重水堆观察孔在线辐照装置可以通过多种不同方式来实施，但是本文将结合附图对示例性实施方式进行详细描述，可以理解的是，本文的描述应被认为是对重水堆观察孔在线辐照装置的结构进行举例说明，而无意将本发明的保护范围局限于示例性实施方式。因此，在本质上，附图和具体实施方式的描述应被认为用于说明而非限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种重水堆观察孔在线辐照装置，包括导向管1和U型管2。导向管1的顶部可拆卸地安装有端盖3，U型管2的竖直部分穿过端盖3伸入到导向管1的内部，并深入至堆芯活性区。
U型管2为单层薄壁管结构，其管壁厚度为在承受内部气体压力作用下保持完整性时其壁厚尽量薄，以降低对堆芯的影响，如0.5-1mm。
U型管2采用单层管，其结构简单，加工制造难度低。相比于双层管，单层管在导向管1的顶部布置的部件少，导向管1的顶部只有弯曲管，没有其他部件，有利于在重水堆顶部有限的空间内进行布置该重水堆观察孔在线辐照装置。需要说明的是，现有技术中，重水堆堆顶布置有反应性控制机构的驱动装置，使得堆顶的空间很狭小。双层管设计需要在堆顶将内外层管之间的气流分开，而本发明提供的在线辐照装置在导向管顶部不需要对气流进行分离，结构更为简单，占据的空间更少，从而更有利于现场安装布置。
此外，靶件7与慢化剂12之间为单层管，传热热阻低，靶件7发热能有效传递至慢化剂12。
U型管2包括竖直部分和水平部分两部分管路。竖直部分包括两根平行的竖直管4，以及连接两根竖直管4的弯曲连接部5，两根竖直管4与弯曲连接部5形成U形形状的管路。两根竖直管4间隔一定的间隙。弯曲连接部5将两根竖直管4底部连通，使得气体通过以将靶件7吹出竖直管4。水平部分包括连接左侧的竖直管4的水平管、连接右侧的竖直管4的水平管，左侧的水平管上设有第一隔离阀9，右侧的水平管上设有第二隔离阀10，第一隔离阀9和第二隔离阀10用来将重水堆观察孔在线辐照装置与系统其他部分隔离。
作为一种实施方式，以右侧的竖直管4为例介绍。右侧的竖直管4下部靠近弯曲连接部5的地方设置有定位块6，定位块6轴向开孔，开孔直径小于靶件7的直径，从而允许气体流动，并且阻止靶件7的进一步向下运动，防止靶件7进入弯曲连接部5。当需要将靶件7送入堆芯时，压缩气体从U型管2的右侧进入。待辐照的靶件7为圆柱体形，外径小于U型管2的内径。靶件7在压缩气体的推动下，从U型管2顶部进入，运动至定位块6处停止，该位置处于堆芯活性区，靶件7在该位置接受堆内中子辐照。在堆内辐照时，U型管2浸没在慢化剂12中，靶件7的发热通过U型管2的管壁传递给慢化剂12，由慢化剂12将热量带走。当需要将靶件7推出堆芯时，压缩气体从U型管2的左侧进入，靶件7在压缩气体的推动下，从U型管2的右侧顶部退出堆芯。可见，U型管2的内部为气体介质，外部为液体慢化剂。
优选地，U型管2的材料采用锆合金，锆合金具有导热性能好、中子吸收性能弱等优势。
如图1所示，导向管1主体为圆柱体形状。导向管1的下部开设有一定数量的通孔11，底部设有定位头13。慢化剂12通过导向管1下部的通孔11进入到导向管1内部。导向管1从重水堆顶部插入堆芯，通过定位头13与堆芯底部的定位装置固定连接，以将导向管1固定。
导向管1内还设有定位卡8，定位卡8将U型管2定位于导向管1的筒体内，卡紧两根竖直管4以防止振动。定位卡8紧固安装于竖直管4上，将两根竖直管4连接在一起，外侧与导向管1内壁接触，起到横向支撑作用，并防止竖直管4的振动。在竖直管4的高度方向上，每隔1米左右安装一个定位卡8。
优选地，左右两侧的竖直管4的尺寸一致，两侧的竖直管4均通过相同规格的定位卡8固定，以增强防振效果。
端盖3通过螺栓与导向管1的上部法兰16连接，上部法兰16固定在反应堆堆顶。端盖3上还设有孔道14，孔道14将外部的覆盖气体15导入到导向管1内，使得导向管1内的上部空间具有覆盖气体15，并且覆盖气体15与导向管1的外部连通，以使导向管1内外压力平衡，以防止导向管1内外侧慢化剂液位不一致。
导向管1内的中部、下部空间具有慢化剂12(慢化剂重水)，上部空间为气体空间(氦气覆盖气体)，上部与中下部存在气体/液体界面。慢化剂重水通过导向管1的通孔10与堆芯慢化剂连通。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，包括导向管(1)和U型管(2)，所述导向管(1)的顶部设有端盖(3)，所述U型管(2)的竖直部分穿过所述端盖(3)进入所述导向管(1)的内部，所述U型管(2)为单层管，所述端盖(3)上设有孔道(14)用以将覆盖气体(15)导入至所述导向管(1)内，以使所述导向管(1)的内外压力平衡。
2.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述竖直部分包括两根平行的竖直管(4)和连接两根所述竖直管的弯曲连接部(5)。
3.根据权利要求2所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述竖直管(4)的下部设有定位块(6)以使气体通过并阻挡靶件(7)向下运动。
4.根据权利要求2所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述导向管(1)内设有定位卡(8)，所述定位卡(8)紧固所述竖直管(4)用以横向支撑并防止振动。
5.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述U型管(2)的水平部分分别设有第一隔离阀(9)和第二隔离阀(10)。
6.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述U型管(2)的材质为锆合金。
7.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述U型管(2)的壁厚范围为0.5-1mm。
8.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述导向管(1)的下部设有若干通孔(11)以使慢化剂(12)进入所述导向管(1)内。
9.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述导向管(1)的底部设有定位头(13)，所述定位头(13)与堆芯底部的定位装置固定连接。
10.根据权利要求1所述的重水堆观察孔在线辐照装置，其特征在于，所述端盖(3)通过螺栓与所述导向管(1)的上部法兰(16)连接。
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