CN115064294B - 一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，包括主体框架、过渡仓、洗气组件和手套组件，主体框架内部设置有热处理实验炉；过渡仓设置在所述主体框架的一侧，且与所述主体框架内部连通；所述洗气组件的进气口与所述主体框架内部连通，所述洗气组件的出气口与热室连通；手套组件设置在所述主体框架的正面，且用于在主体框架内部对试样进行操作；本发明通过设置过渡仓和洗气组件，在将试样放置至主体框架内时，在对试样进行热处理实验时，均可以避免放射性粉尘或尾气泄露；通过设置手套组件，便于直接对主体框架内的试样进行操作，能够实现对小尺寸试样的精准操控。

Description

一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置

技术领域

本发明涉及核燃料循环及辐照效应研究技术领域，具体涉及一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置。

背景技术

通过对辐照后燃料元件试样开展高温退火实验，模拟燃料元件在堆内的失效行为，是燃料元件辐照后性能检验中的重要环节，对反应堆的安全运行、新型燃料元件的研发和改进有着重要意义。

由于辐照后燃料元件具有非常强的放射性且在高温退火过程中产生的放射性粉尘和尾气对人体有极大的危害，因此，传统的辐照后燃料元件试样的高温退火实验均是远程操控机械手在热室内完成，存在机械手控制精度低、操作流程繁杂、试样的利用率低等问题。

由于燃料元件的辐照考验周期长、成本高且数量有限，为了充分利用有限的燃料元件，获得更多更丰富的实验数据，项目计划将辐照后的燃料元件切割成尺寸较小的燃料试样再开展的高温退火及其他辐照后性能检验。

传统方法存在的缺点：密封性能不佳，存在放射性粉尘和尾气泄露的危险，可能对操作人员造成极大的伤害；操作流程繁杂、机械手控制精度低难以满足小尺寸试样精准装夹、定位等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统方法存在危害气体或粉尘泄露的风险，且存在对小尺寸的试样装夹不精确的问题，目的在于提供一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，解决了小尺寸试样的精准夹持与辐射屏蔽的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，包括：

主体框架，其内部设置有热处理实验炉；

过渡仓，其设置在所述主体框架的一侧，且与所述主体框架内部连通；

洗气组件，其具有进气口和出气口，所述洗气组件的进气口与所述主体框架内部连通，所述洗气组件的出气口与热室连通；

手套组件，其设置在所述主体框架的正面，且用于在主体框架内部对试样进行操作。

可选地，所述主体框架下方设置用于支撑的基座，所述主体框架为6个侧板构成的矩形腔体，所述侧板为不锈钢包壳包裹的铅板，设定其中一个所述侧板为正面。

可选地，所述过渡仓包括：

过渡仓体，其具有内端和外端，所述过渡腔体为内端和外端贯穿的中空腔体，所述过渡仓体的内端与所述主体框架的侧面固定连接，且所述过渡仓体内部与所述主体框架内部连通；

内侧仓门，其设置在所述主体框架的内部，且用于封闭所述过渡仓体的内端；

外侧仓门，其设置在所述过渡仓体的外端，且用于封闭所述过渡仓体的外端。

进一步，所述过渡仓还包括：

进气阀，其设置在所述过渡仓体上，且与所述过渡仓体内部连通；

气泵，其出气端与所述过渡仓体内部连通。

可选地，所述洗气组件包括：

抽风系统，其进风口与所述主体框架内部连通；

核级过滤器，其进风口与所述抽风系统的出风口连通，所述核级过滤器的出风口与所述热室连通。

进一步，所述洗气组件还包括辐射污染检测仪，其设置在所述核级过滤器与所述热室之间。

可选地，所述手套组件包括：

手套孔，其设置在所述主体框架的正面；

屏蔽挡板，其设置在所述手套孔的一侧，且用于屏蔽所述手套孔；

屏蔽手套，其设置在所述主体框架内，且所述屏蔽手套的腕口与所述手套孔密封连接。

具体地，所述手套孔包括：

位于同一水平面的左侧手套孔、中部手套孔和右侧手套孔，所述右侧手套孔与所述过渡仓之间的距离小于所述左侧手套孔与所述过渡仓之间的距离；

设置在所述右侧手套孔正下方的底部手套孔。

可选地，所述主体框架内设置有远程监控系统，所述远程监控系统位于所述主体框架的顶部，且采集热处理实验炉的图像。

可选地，所述主体框架的侧面设置有多个观察窗，所述观察窗内安装有透明铅玻璃。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置过渡仓和洗气组件，在将试样放置至主体框架内时，在对试样进行热处理实验时，均可以避免放射性粉尘或尾气泄露；通过设置手套组件，便于直接对主体框架内的试样进行操作，能够实现对小尺寸试样的精准操控。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置的结构示意图。

图2是根据本发明所述的一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置的内部结构示意图。

附图标记：1-过渡仓体；2-外侧仓门；3-气泵；4-进气阀；5-抽风系统；6-核级过滤器；7-辐射污染检测仪；8-热室；9-基座；10-观察窗；11-底部手套孔；12-右侧手套孔；13-屏蔽挡板；14-中部手套孔；15-左侧手套孔；16-内侧仓门；17-远程监控系统；18-主体框架；19-热处理实验炉。

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，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

如图1和图2所示，针对传统方法中操作流程繁杂、机械手控制精度低难以满足小尺寸试样精准装夹、定位等问题，结合辐照后燃料试样强放射性和实验过程中会产生放射性气体及粉尘等特点，设计了一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，包括主体框架18、过渡仓和洗气组件。

主体框架18内部设置有热处理实验炉19，为了实现有效的辐射屏蔽，本实施例中的主体框架18为6个侧板构成的矩形腔体，侧板为不锈钢包壳包裹的铅板，设定其中一个竖直设置的侧板为正面，铅板的厚度至少为20mm，可以有效屏蔽试样的强放射性。

过渡仓设置在主体框架18的一侧，且与主体框架18内部连通，洗气组件具有进气口和出气口，洗气组件的进气口与主体框架18内部连通，洗气组件的出气口与热室8连通。洗气组件将主体框架18内的气体泵送至热室8，使得主体框架18内部处于一种轻微负压的状态。

过渡仓作为一个将试样放置至热处理实验炉19的过渡空腔，通过与洗气组件的配合，可以使得过渡仓内的空气会直接流入至主体框架18内，从而可以避免试样附近的辐射气体泄露的情况。

上述结构解决的放射性粉尘和尾气的问题，本实施例中的结构还包括手套组件。

手套组件设置在主体框架18的正面，且用于在主体框架18内部对试样进行操作，为了避免机械手操作出现的不准确，通过手套组件可以直接对主体框架18内的试样进行操作，可以将其准确的安装至热处理实验炉19内，从而解决无法进行小尺寸试样的实验问题。

为了对主体框架18进行支撑，在主体框架18下方设置用于支撑的基座9。

下面对具体的辐射屏蔽结构进行说明。

洗气组件包括抽风系统5、核级过滤器6和辐射污染检测仪7。

抽风系统5的进风口与主体框架18内部连通，抽风系统5可以为风机或气泵3等。核级过滤器6的进风口与抽风系统5的出风口连通，核级过滤器6的出风口与热室8连通。辐射污染检测仪7设置在核级过滤器6与热室8之间。

过渡仓包括过渡仓体1、内侧仓门16、外侧仓门2和进气阀4。

过渡仓体1具有内端和外端，可以设置为一个水平的圆筒/方筒结构，过渡腔体为内端和外端贯穿的中空腔体，过渡仓体1的内端与主体框架18的侧面固定连接，且过渡仓体1内部与主体框架18内部连通，进气阀4设置在过渡仓体1上，且与过渡仓体1内部连通。

内侧仓门16设置在主体框架18的内部，且用于封闭过渡仓体1的内端，外侧仓门2设置在过渡仓体1的外端，且用于封闭过渡仓体1的外端。

放置试样前：旋转手柄打开过渡仓的内侧仓门16，同时打开吸气组件，使整个屏蔽装置内部处于微负压状态，然后打开过渡仓的进气阀4，让空气进入过渡仓和主体框架18，破除微负压状态并对整个屏蔽装置进行洗气。

通过洗气降低主体框架18内的气溶胶浓度并将放射性粉尘随气流经洗气组件吸入到核级过滤器6，同时用辐射污染检测仪7监测尾气中的污染水平。

放置试样时：旋转手柄打开过渡仓的外侧仓门2，放入装有试样的铅罐，关闭外侧仓门2，保持进气阀4和洗气组件的开启，使得铅罐附近的空气进入主体框架18内，然后通过长柄镊将铅罐内的试样夹出，并安装至热处理实验炉19，再关闭炉门进行高温退火实验。

为了进一步的增加气体的流动性，本实施例中的过渡仓还包括气泵3，气泵3的出气端与过渡仓体1内部连通。打开气泵3，通过气泵3向过渡仓泵送空气，可以增加过渡仓体1与主体框架18的气体流动性。

为了实现上述放置试样的操作，本实施例对手套组件的具体结构进行说明，手套组件包括手套孔、屏蔽挡板13和屏蔽手套。

手套孔设置在主体框架18的正面，贯穿主体框架18的内部和外部。

屏蔽手套设置在主体框架18内，且屏蔽手套的腕口与手套孔密封连接。操作者通过在主体框架18外部将手穿戴至屏蔽手套内，从而实现对主体框架18内部的试样进行操作的目的。

屏蔽挡板13设置在手套孔的一侧，且用于屏蔽手套孔；在不使用屏蔽手套时，将手套孔封闭，从而增强辐射屏蔽效果。

手套孔包括多个，并安装图1和图2的左右方位设定为左侧手套孔15、中部手套孔14、右侧手套孔12和底部手套孔11。

位于同一水平面的左侧手套孔15、中部手套孔14和右侧手套孔12，右侧手套孔12与过渡仓之间的距离小于左侧手套孔15与过渡仓之间的距离；设置在右侧手套孔12正下方的底部手套孔11。

通过四个手套孔的配合，可以更好的对主体框架18内部进行操作。

另外，为了实现较好的操作，本实施例中主体框架18的侧面设置有多个观察窗10，观察窗10内安装有透明铅玻璃。

主体框架18内设置有远程监控系统17，远程监控系统17位于主体框架18的顶部，且采集热处理实验炉19的图像，远程监控系统17可以为摄像头等视频采集装置。

通过右侧手套孔12打开铅罐并操作长柄镊将试样从铅罐中取出放到操作台上，然后结合屏蔽装置内的远程监控系统17，透过观察窗10利用左侧手套孔15和中部手套孔14打开热处理实验炉19并将试样快速、精准的装夹到热处理实验炉19的固定支架上，再关闭炉门进行高温退火实验。

退火实验前需关闭手套孔外侧的屏蔽挡板13，加强辐射屏蔽效果，退火实验过程中全程开启抽风系统5和气泵3，实时收集和过滤实验中的放射性气体和粉尘，并有效监测尾气中污染水平。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式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/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，包括：

主体框架（18），其内部设置有热处理实验炉（19）；

过渡仓，其设置在所述主体框架（18）的一侧，且与所述主体框架（18）内部连通；

洗气组件，其具有进气口和出气口，所述洗气组件的进气口与所述主体框架（18）内部连通，所述洗气组件的出气口与热室（8）连通；

手套组件，其设置在所述主体框架（18）的正面，且用于在主体框架（18）内部对试样进行操作；

所述过渡仓包括：

过渡仓体（1），其具有内端和外端，所述过渡腔体为内端和外端贯穿的中空腔体，所述过渡仓体（1）的内端与所述主体框架（18）的侧面固定连接，且所述过渡仓体（1）内部与所述主体框架（18）内部连通；

内侧仓门（16），其设置在所述主体框架（18）的内部，且用于封闭所述过渡仓体（1）的内端；

外侧仓门（2），其设置在所述过渡仓体（1）的外端，且用于封闭所述过渡仓体（1）的外端；

进气阀（4），其设置在所述过渡仓体（1）上，且与所述过渡仓体（1）内部连通；

气泵（3），其出气端与所述过渡仓体（1）内部连通；

所述洗气组件包括：

抽风系统（5），其进风口与所述主体框架（18）内部连通；

核级过滤器（6），其进风口与所述抽风系统（5）的出风口连通，所述核级过滤器（6）的出风口与所述热室（8）连通；

辐射污染检测仪（7），其设置在所述核级过滤器（6）与所述热室（8）之间；

其中，所述过渡仓通过与所述洗气组件的配合，使得所述过渡仓内的空气直接流入至主体框架内。

2.根据权利要求1所述的用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，所述主体框架（18）下方设置用于支撑的基座（9），所述主体框架（18）为6个侧板构成的矩形腔体，所述侧板为不锈钢包壳包裹的铅板，设定其中一个所述侧板为正面。

3.根据权利要求1所述的用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，所述手套组件包括：

手套孔，其设置在所述主体框架（18）的正面；

屏蔽挡板（13），其设置在所述手套孔的一侧，且用于屏蔽所述手套孔；

屏蔽手套，其设置在所述主体框架（18）内，且所述屏蔽手套的腕口与所述手套孔密封连接。

4.根据权利要求3所述的用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，所述手套孔包括：

位于同一水平面的左侧手套孔（15）、中部手套孔（14）和右侧手套孔（12），所述右侧手套孔（12）与所述过渡仓之间的距离小于所述左侧手套孔（15）与所述过渡仓之间的距离；

设置在所述右侧手套孔（12）正下方的底部手套孔（11）。

5.根据权利要求1所述的用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，所述主体框架（18）内设置有远程监控系统（17），所述远程监控系统（17）位于所述主体框架（18）的顶部，且采集热处理实验炉（19）的图像。

6.根据权利要求1所述的用于小尺寸强放射性试样高温退火的辐射屏蔽装置，其特征在于，所述主体框架（18）的侧面设置有多个观察窗（10），所述观察窗（10）内安装有透明铅玻璃。