CN114999688B - 一种缩比模拟燃料组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缩比模拟燃料组件,该燃料组件的结构、外形和截面尺寸和真实压水堆燃料组件一致,用于模拟真实压水堆核电站燃料组件结构和外形尺寸特征。本发明应用于核电站辐照后燃料组件池边检查装置研发和技术研究,在大型先进压水堆核电站辐照后燃料组件变形检查及氧化膜厚度测量技术研究装置研发过程中,通过对该模拟组件的一系列的测量试验,完成了辐照后燃料组件变形检查及氧化膜厚度测量功能和技术参数验证。
Description
技术领域
本发明属于核燃料组件制造检查技术领域,具体涉及一种缩比模拟燃料组件。
背景技术
在燃料池边检查过程中,需要对辐照后燃料组件燃料棒直径、格架宽度、燃料棒氧化膜、燃料棒破损情况进行测量,辐照后燃料组件具有放射性,且所有特征参数无法获取,无法通过对真实辐照后燃料组件对池边检查系统检查功能和技术指标进行验证,需要通过对模拟燃料组件实现对燃料池边检查系统燃料组件外形尺寸测量、燃料棒直径测量、燃料棒氧化膜测量和燃料棒破损超声检测功能和测量精度验证。
因此在开展核电站辐照后燃料组件池边检查技术研究和设备研发过程中,亟需研制一种模拟真实压水堆燃料组件的缩比模拟燃料组件来对检查装置功能和检测技术指标进行验证。
发明内容
鉴于此,本发明提供了一种缩比模拟燃料组件。本发明的缩比模拟燃料组件能够在结构上代表真实燃料组件结构、外形,通过对本发明提出的缩比模拟燃料组件进行一系列检测,即可验证核电站辐照后燃料组件池边检查装置的长度、燃料棒长度、组件弯曲和扭曲、燃料棒直径等测量功能和测量精度。
本发明通过下述技术方案实现:
一种缩比模拟燃料组件,该燃料组件的结构、外形和截面尺寸和真实压水堆燃料组件一致,用于模拟真实压水堆核电站燃料组件结构和外形尺寸特征。
优选的,本发明的燃料组件采用17x17棒状排列,包括:264根模拟燃料棒、24根控制棒导向管和1根仪表管,含有两个跨段。
优选的,本发明的模拟燃料组件包括模拟燃料组件格架、模拟上管座和模拟下管座结构特征,所述模拟格架、模拟上管座和模拟下管座均采用不锈钢制备而成。
优选的,本发明的模拟格架包括上部格架、中部格架和下部格架;
其中,所述中部格架对边尺寸与真实压水堆燃料组件格架对边尺寸相比分别增加了0.1mm和0.2mm,用于代替燃料组件在堆内运行后辐照尺寸变化情况;所述上部格架和下部格架尺寸与真实燃料组件格架尺寸一致,进而验证研发的燃料池边检查系统具有的格架宽度的测量功能和精度。
优选的,本发明的模拟燃料棒结构与真实燃料棒外形结构相同,其中有一面最外层两行、中间位置两列模拟燃料棒由锆合金包壳与锆合金端塞焊接,锆合金包壳与锆合金端塞采用氩弧焊焊接,上端塞的顶部采用密封焊焊死;其余模拟燃料棒采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。
优选的,本发明的不锈钢模拟燃料棒由上部燃料棒和下部燃料棒部件组成,上部燃料棒一端为端塞,一端为螺纹结构,下部燃料棒由与其配合的螺纹结构实现与上部燃料棒的连接,并通过下部格架螺纹实现燃料棒的固定。
优选的,本发明位于中间区域的所述控制棒导向管由锆合金导向管与端塞焊接构成,其余控制棒导向管均采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。
优选的,本发明的模拟燃料组件中部格架与控制棒导向管之间焊接固定连接,所述模拟上管座与控制棒导向管一端通过螺纹形式可拆卸连接,所述模拟下管座与控制棒导向管另一端也通过螺纹形式可拆卸连接。
优选的,本发明的仪表管一端与所述模拟上管座可拆卸连接,所述仪表管另一端与所述模拟下管座可拆卸连接。
优选的,本发明的燃料组件中最外一层锆合金燃料棒中含有5根氧化膜燃料棒标样,厚度分别为15μm、30μm、45μm、60μm、100μm,以代表真实燃料组件在反应堆运行后生成的氧化膜特征。
优选的,本发明的燃料组件中一面布置相邻的不同直径的燃料棒,燃料棒直径分别为9.45mm、9.40mm、9.35mm、9.30mm、9.25mm,用于代表真实燃料组件燃料棒直径运行后尺寸特征和燃料棒间隙特征。
本发明具有如下的优点和有益效果:
本发明提出的缩比模拟燃料组件,其结构、外形和截面尺寸和实际大型先进压水堆燃料组件一致,本发明通过缩比模拟燃料组件,实现对燃料组件池边检查装置的测量功能和检测精度进行了验证,满足了池边检查工程需求。
本发明的缩比模拟燃料组件能够反映真实燃料组件外形,且布置有不同直径的模拟燃料棒、不同的燃料棒间隙、不同厚度的氧化膜燃料棒,能够代表真实组件进行各个检查项目,例如,燃料组件长度、燃料棒长度、燃料棒间隙,燃料棒氧化膜厚度等检查内容。
本发明应用于核电站辐照后燃料组件池边检查装置研发和技术研究,在大型先进压水堆核电站辐照后燃料组件变形检查及氧化膜厚度测量技术研究装置研发过程中,通过对该模拟组件的一些列的测量试验,完成了辐照后燃料组件变形检查及氧化膜厚度测量功能和技术参数验证。
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为本发明实施例的缩比模拟燃料组件结构示意图。
图2为本发明实施例的缩比模拟燃料组件截面示意图。
图3为本发明实施例的缩比模拟燃料组件布置示意图。
图4为本发明实施例的仪表管与管座连接示意图。
图5为本发明实施例的燃料棒连接示意。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-上管座,2-上部格架,3-中部格架,4-下部格架,5-下管座,6-燃料棒,7-导向管,8-仪表管,9-燃料棒棒径标样,10-燃料棒氧化膜标样。
具体实施方式:
在下文中,可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在,并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外,如在本发明的各种实施例中所使用,术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合,并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中,表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如,表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件,不过可不限制相应组成元件。例如,以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如,第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置,尽管二者都是用户装置。例如,在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下,第一元件可被称为第二元件,同样地,第二元件也可被称为第一元件。
应注意到:如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件,则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件,并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地,当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时,可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定,否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义,除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
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
为验证核电站辐照后燃料组件池边检查池边检查装置的长度、燃料棒长度、组件弯曲和扭曲、燃料棒直径等检测功能和检测精度,本实施例提供了一种缩比模拟燃料组件。该缩比模拟燃料组件的结构、外形和截面尺寸和实际压水堆燃料组件一致,长度较真实组件缩小,用于模拟真实压水堆核电站燃料组件结构和外形,代表真实燃料组件的结构外形、截面主要尺寸和结构。
如图1-5所示,本实施例的缩比模拟燃料组件采用17x17棒状排列,包括264根模拟燃料棒6,24根控制棒导向管7和1根仪表管8,含有两个跨段。
本实施例的缩比模拟燃料组件由模拟燃料棒6、模拟格架(包括上部格架2、中部格架3、下部格架4)、可拆卸的模拟上管座1、可拆卸的模拟下管座5等组成。
本实施例的模拟格架以及上下管座均采用但不限于不锈钢材料制备而成。
本实施例的中部格架3对边尺寸与真实压水堆燃料组件格架对边尺寸相比分别增加了0.1mm和0.2mm,用于代替燃料组件在堆内运行后辐照尺寸变化情况;本实施例的上部格架2和下部格架4尺寸与真实燃料组件格架尺寸一致,进而验证研发的燃料池边检查系统具有的格架宽度的测量功能和精度。
本实施例的模拟燃料棒结构与真实燃料棒结构一致,其中有一面最外层两行、中间位置两列模拟燃料棒由锆合金包壳与锆合金端塞焊接,锆合金包壳与锆合金端塞采用氩弧焊焊接,上端塞的顶部采用密封焊焊死;其余模拟燃料棒采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。不锈钢模拟燃料棒由上部燃料棒和下部燃料棒部件组成,上部燃料棒一端为端塞,一端为螺纹结构,下部燃料棒由与其配合的螺纹结构实现与上部燃料棒的连接,并通过下部格架螺纹实现燃料棒的固定。
本实施例中,位于中间区域的模拟导向管7由锆合金导向管与端塞焊接构成,其余控制棒导向管均采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。
本实施例中的模拟燃料组件中部格架3与模拟导向管7之间焊接固定连接,模拟上管座1与模拟导向管7一端可拆卸式连接,例如采用螺纹连接方式;模拟下管座5与模拟导向管7另一端可拆卸式连接,例如采用螺纹连接方式。
本实施例的仪表管8一端与模拟上管座1可拆卸连接,另一端与模拟下管座5可拆卸连接。
本实施例的模拟燃料棒6与下部格架4固定,可进行拆装,便于更换模拟燃料棒6;本实施例的导向管7、仪表管8与模拟上管座1、模拟下管座5通过螺栓连接。
本实施例的燃料组件中布置不同直径的燃料棒,用于模拟燃料组件不同规格的棒直径,从而实现池边检查系统燃料棒长度、燃料棒间隙等检查项目的功能验证和精度验证。具体可在本实施例的缩比燃料组件任意位置布置不同直径规格的燃料棒棒径标样9,例如在燃料组件中最外一层锆合金燃料棒中含有5根氧化膜燃料棒标样,厚度分别为15μm、30μm、45μm、60μm、100μm,以代表真实燃料组件在反应堆运行后生成的氧化膜特征。
本实施例的燃料组件中布置不同规格厚度氧化膜的燃料棒标样,以模拟真实燃料组件氧化膜,从而实现燃料棒氧化膜厚度等检查项目。具体可在本实施例的缩比模拟燃料组件最外层布置至少5根氧化膜燃料棒标样10,该燃料棒氧化膜标样以锆合金管为基体采用真空镀膜工艺制作,氧化膜厚度一致,周向均匀分布。例如在燃料组件中一面布置相邻的不同直径的燃料棒,燃料棒直径分别为9.45mm、9.40mm、9.35mm、9.30mm、9.25mm,用于代表真实燃料组件燃料棒直径运行后尺寸特征和燃料棒间隙特征。
本实施例的缩比模拟燃料组件能够在结构上代表真实燃料组件,具有辐照后燃料组件上的燃料棒含有不同氧化膜厚度特征、具有不同燃料棒直径及不同燃料棒间隙的特征,能够对燃料组件池边检查装置的测量功能和检测精度进行了验证,满足了燃料池边检查检查装置功能验证和精度验证的工程需求。
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 (6)
1.一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,该燃料组件的结构、外形和截面尺寸和大型压水堆燃料组件一致,用于模拟真实压水堆核电站燃料组件结构和外形尺寸特征;该燃料组件采用17 x17棒状排列,包括:264根模拟燃料棒、24根控制棒导向管和1根仪表管,含有两个跨段;该燃料组件包括模拟格架、模拟上管座和模拟下管座,所述模拟格架、模拟上管座和模拟下管座均采用不锈钢制备而成;所述模拟格架包括上部格架、中部格架和下部格架;
其中,所述中部格架对边尺寸与真实压水堆燃料组件格架对边尺寸相比分别增加了0.1mm和0.2mm,用于代替燃料组件在堆内运行后辐照尺寸变化情况;所述上部格架和下部格架尺寸与真实燃料组件格架尺寸一致,进而验证燃料池边检查系统具有的格架宽度的测量功能和精度;
所述燃料组件中最外一层锆合金燃料棒中含有5根氧化膜燃料棒标样,厚度分别为15µm、30µm、45µm、60µm、100µm,以代表真实燃料组件在反应堆运行后生成的氧化膜特征;
所述燃料组件中一面布置相邻的不同直径的燃料棒,燃料棒直径分别为9.45 mm、9.40mm、9.35 mm、9.30 mm、9.25mm,用于代表真实燃料组件燃料棒直径运行后尺寸特征和燃料棒间隙特征。
2.根据权利要求1所述的一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,所述模拟燃料棒结构与真实燃料棒外形结构相同,其中有一面最外层两行、中间位置两列模拟燃料棒由锆合金包壳与锆合金端塞焊接,锆合金包壳与锆合金端塞采用氩弧焊焊接,上端塞的顶部采用密封焊焊死;其余模拟燃料棒采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。
3.根据权利要求2所述的一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,不锈钢模拟燃料棒由上部燃料棒和下部燃料棒部件组成,上部燃料棒一端为端塞,一端为螺纹结构,下部燃料棒由与其配合的螺纹结构实现与上部燃料棒的连接,并通过下部格架螺纹实现燃料棒的固定。
4.根据权利要求3所述的一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,位于中间区域的所述控制棒导向管由锆合金导向管与端塞焊接构成,其余控制棒导向管均采用奥氏体不锈钢实心棒制备而成。
5.根据权利要求4所述的一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,所述模拟燃料组件中部格架与控制棒导向管之间焊接固定连接,所述模拟上管座与控制棒导向管一端通过螺纹形式可拆卸连接,所述模拟下管座与控制棒导向管另一端也通过螺纹形式可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的一种缩比模拟燃料组件,其特征在于,所述仪表管一端与所述模拟上管座可拆卸连接,所述仪表管另一端与所述模拟下管座可拆卸连接。
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