CN115494087A - 一种辐照试验装置及回装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种辐照试验装置及回装方法,包括:分流管,套设于压力管内;压力管,所述压力管设有出口和进口,压力管的一端封闭,压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通;活性区,设于靠近压力管封闭端的分流管内,设有可拆卸的、用于放置堆内辐照样品的样品放置装置;以及压紧装置,可拆卸安装于压力管的另一端,用于将样品放置装置压紧于活性区。本发明实施例实现了所述辐照试验装置的关键部件可拆卸,实现辐照试验中辐照样品的回装,进而满足在堆内高温高压水环境下辐照的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种辐照试验装置及回装方法。
背景技术
辐照试验是核材料研发的重要环节,其对前端材料的设计提供重要反馈,并且能够为工程应用提供技术验证。辐照试验装置是开展辐照试验的必要条件,也在很大程度上决定着辐照试验条件是否能达到预期要求。
现阶段的材料辐照主要通过随堆方式进行辐照,无法实现高温高压辐照环境,试验装置主要采用随堆仪表化辐照装置,试验温度主要通过夹块与辐照罐之间的气体间隙和在气体间隙中通入惰性气体调节温度的方式来确保。由于反应堆孔道内轴向中子注入量不同,致使孔道内轴向的温度存在较大差异,而且辐照罐在装载试验样品和夹块后所剩空间较小,气体间隙有限,调节滞后。并且,随堆仪表化辐照装置其关键结构为非拆卸式,不能实现辐照试验中材料试样的取出,而堆内腐蚀试验技术研究需在试验过程中将试验样品取出送往热室进行腐蚀产物测量,测量完毕后,再将材料试样回装到辐照试验装置内,继续放入反应堆进行辐照,而现有技术中并没有适用材料试样中途取出并回装的材料辐照试验装置。
发明内容
本发明实施例提供一种辐照试验装置及回装方法,以使所述辐照试验装置的关键部件可拆卸,实现辐照试验中辐照样品的回装,进而,使本发明实施例的辐照试验装置满足在堆内高温高压水环境下辐照的要求。
本发明实施例通过下述技术方案实现:
第一方面,本发明实施例提供一种辐照试验装置,包括:
分流管,套设于压力管内;
压力管,所述压力管设有出口和进口,压力管的一端封闭,压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通;
活性区,设于靠近压力管封闭端的分流管内,设有可拆卸的、用于放置堆内辐照样品的样品放置装置;以及
压紧装置,可拆卸安装于压力管的另一端,用于将样品放置装置压紧于活性区。
进一步的,所述压力管包括:
上端头管段,上端头管段的两端开口,上端头管段设有出口和进口;
中间法兰管段,中间法兰管段的两端分别用于连接上端头管段和压力管段;
压力管段,与下接头管段连接;
下接头管段,下接头管段为压力管的封闭端;以及
定位支撑管段,设于压力管段和下接头管段内,用于与压紧装置将样品放置装置压紧于活性区。
进一步的,压力管外侧还套设有防护管;所述防护管包括:过渡管段和绝热管段;所述过渡管段和绝热管段可拆卸密封连接;所述过渡管段设有进气口和排气口;所述进气口和排气口均与防护管内侧壁与压力管外侧壁之间的间隙连通。
进一步的,所述绝热管段包括:
绝热管部,绝热管部套设于压力管外侧;
绝热管下接头,与绝热管部连接,用于套设于下接头管段外侧;
绝热管部通过绝热管法兰与过渡管段可拆卸连接。
进一步的,所述压紧装置包括:
开盖法兰,用于通过压紧弹簧与上压紧座连接;
上压紧座,用于通过压紧杆与下压紧座连接;以及
限位孔,设于压紧杆上;
限位钉,设于压紧孔内。
进一步的,所述样品放置装置包括:
吊接头,吊接头的一端的中部连接有方轴;吊接头的另一端与下压紧座可拆卸连接;
压管,压管的一端设于吊接头的一端并套设于方轴外侧,压管的另一端与样品模块可拆卸连接;以及
若干个样品模块,均匀设于压管与托板之间,用于放置堆内辐照样品;
所述压紧装置通过下压紧座将样品放置装置的支撑钉压紧在定位支撑管段的上定位座。
进一步的,所述堆内辐照样品为样品板;所述样品板设有用于便于抓取的抓取孔;样品板的两端设有凸起结构。
进一步的,所述样品模块包括:
定位压板,设于上顶板上用于将样品板压紧在上顶板与底板之间;
上顶板,通过支撑杆与底板连接;上顶板的侧部设有用于挡片放置孔,
挡片放置孔,用于放置挡住样品板的上端的挡片;
格架板,设于所述支撑杆的身部;以及
样品板放置腔,贯穿设于格架板上,用于放置样品板;
所述定位压板通过销钉与支撑杆的端部可拆卸连接。
进一步的,所述装置还包括:
弹性件,套设于所述压紧杆上;
内导向管,套设于所述压紧杆上,一端与弹性件压紧,另一端与分流管连接且内导向管与分流管的内通道连通。
第二方面,本发明实施例提供一种辐照试验装置的回装方法,包括:
在有放射性屏蔽功能的热室前区远距离操作机械手将经辐照后检验的样品放置在样品板放置内腔内;
盖上上顶板,锁紧挡片,盖上定位压板,单层样品模块回装完毕;
沿方轴依次将样品模块从下至上放置在托板上,套入压管和吊接头,吊接头的右端与方轴和压管的左端通过固定螺栓可拆卸连接,拧紧固定螺栓,样品放置装置回装完毕;
将样品放置装置从水下通道转运至堆厅;
通过吊具将样品放置装置放入压力管内部,套上分流管;
依次放置内导向管、弹性件和压紧装置,紧固螺栓,完成试验装置的回装。
本发明实施例与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明实施例的一种辐照试验装置及回装方法,通过套设于压力管内的分流管、压力管、活性区和活性区内的样品放置装置,通过压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通以及堆内辐照样品的样品放置装置和压紧装置的可拆卸设置,实现了所述辐照试验装置的关键部件可拆卸,实现辐照试验中辐照样品的回装,进而,使本发明实施例的辐照试验装置满足在堆内高温高压水环境下辐照的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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他相关的附图。
图1为辐照试验装置的结构示意图。
图2为活性区的样品放置装置结构示意图。
图3为样品模块的结构示意图。
图4为定位压板的结构示意图。
图5为压紧装置的结构示意图。
图6为压力管的结构示意图。
图7为分流管的结构示意图。
图8为过渡管段的结构示意图。
图9为绝热管段的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-出水口,2-进水口,3-压紧装置,4-过渡管,5-绝热管,6-分流管,7-压力管,8-样品放置装置,9-弹性件,10-内导向管,82-托板,83-样品模块,84-方轴,85-压管,86-固定螺栓,87-吊接头,831-挡片,832-定位压板,833-上顶板,834-格架板,835-底板,836-支撑杆,837-样品板,111-开盖法兰,112-压紧弹簧,113-上压紧座,114-限位钉,115-压紧杆,116-下压紧座,71-上定位座,72-下定位座,73-下接头,74-定位支撑管,75-压力管段,76-中间法兰管段,77-上端头管段,78-法兰,79-透镜垫,61-分流管接头,62-分流管段,41-排气口,42-过渡法兰,43-进气口,51-绝热管下接头,52-绝热管部,53-绝热管法兰。
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。
在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的示图都是为了说明的目的,并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中,术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”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元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保护范围的限制。
实施例
本发明实施例提供一种辐照试验装置及回装方法,以使所述辐照试验装置的关键部件可拆卸,实现辐照试验中辐照样品的回装,进而,使本发明实施例的辐照试验装置满足在堆内高温高压水环境下辐照的要求。
第一方面,本发明实施例提供一种辐照试验装置,参考图1-9所示,包括:分流管,套设于压力管内;
压力管,所述压力管设有出口和进口,压力管的一端封闭,压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通;
活性区,设于靠近压力管封闭端的分流管内,设有可拆卸的、用于放置堆内辐照样品的样品放置装置;以及
压紧装置,可拆卸安装于压力管的另一端,用于将样品放置装置压紧于活性区。
从而,本发明实施例通过套设于压力管内的分流管、压力管、活性区和活性区内的样品放置装置,通过压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通以及堆内辐照样品的样品放置装置和压紧装置的可拆卸设置,实现了所述辐照试验装置的关键部件可拆卸,实现辐照试验中辐照样品的回装,进而,使本发明实施例的辐照试验装置满足在堆内高温高压水环境下辐照的要求。
进一步的,所述压力管包括:
上端头管段,上端头管段的两端开口,上端头管段设有出口和进口;
中间法兰管段,中间法兰管段的两端分别用于连接上端头管段和压力管段;
压力管段,与下接头管段连接;
下接头管段,下接头管段为压力管的封闭端;以及
定位支撑管段,设于压力管段和下接头管段内,用于与压紧装置将样品放置装置压紧于活性区。
进一步的,压力管外侧还套设有防护管;所述防护管包括:过渡管段和绝热管段;所述过渡管段和绝热管段可拆卸密封连接;所述过渡管段设有进气口43和排气口41;所述进气口和排气口均与防护管内侧壁与压力管外侧壁之间的间隙连通。可选地,排气口41通过过渡法兰42与过渡管段连通。
具体地,进出口安装管段,所述进出口管段设有进水口和出水口。
进一步的,所述绝热管段包括:绝热管部52,绝热管部套设于压力管外侧;绝热管下接头51,与绝热管部连接,用于套设于下接头管段外侧;绝热管部通过绝热管法兰53与过渡管段可拆卸连接。
进一步的,所述压紧装置包括:开盖法兰111,用于通过压紧弹簧112与上压紧座连接;上压紧座113,用于通过压紧杆115与下压紧座116连接;以及限位孔,设于压紧杆上;限位钉114,设于压紧孔内。
进一步的,所述样品放置装置包括:吊接头87,吊接头的一端的中部连接有方轴84;吊接头的另一端与下压紧座可拆卸连接;压管85,压管的一端设于吊接头的一端并套设于方轴外侧,压管的另一端与顶部样品模块可拆卸连接;以及若干个样品模块83,均匀设于压管85与托板82之间,用于放置堆内辐照样品;托板82设有支撑钉81。
参考图6所示,定位支撑管段包括定位支撑管74和位于定位支撑管两端的上定位座71和下定位座72。
所述压紧装置通过下压紧座116将样品放置装置的支撑钉81压紧在定位支撑管段的上定位座71。具体地,上定位座71上具有用于固定支撑钉81的孔,支撑钉插入该孔中实现对上定位座71的挤压。进而,上定位座挤压定位支撑管74,定位支撑管74挤压下定位座72,定位支撑管的下定位座72挤压下接头73实现各个部件的固定。
可选地,吊接头的右端与方轴和压管的左端通过固定螺栓86可拆卸连接。
进一步的,所述堆内辐照样品为样品板;所述样品板设有用于便于抓取的抓取孔;样品板的两端设有凸起结构。
进一步的,所述样品模块包括:
定位压板832,设于上顶板上用于将样品板压紧在上顶板与底板之间;
上顶板833,通过支撑杆与底板835连接;上顶板的侧部设有用于挡片放置孔,
挡片放置孔,用于放置挡住样品板的上端的挡片831;
格架板834,设于所述支撑杆836的身部;以及
样品板放置腔,贯穿设于格架板上,用于放置样品板837;
所述定位压板通过销钉与支撑杆的端部可拆卸连接。
进一步的,所述装置还包括:
弹性件9,套设于所述压紧杆上;
内导向管10,套设于所述压紧杆上,一端与弹性件压紧,另一端与分流管连接且内导向管与分流管的内通道连通。
可选地,分流管包括分流管接头61和分流管段62;所述分流管接头和分流管段焊接;
具体地,参考图1-9所示,所述辐照试验装置,采用多层套管式结构,包括防护管、压力管、压紧装置和分流管;所述防护管套设于压力管外,压力管套设于分流管外。
防护管包括过渡管段4和绝热管段5;过渡管段4和绝热管段5依次连接;可选地,过渡管段4和绝热管段5依次可拆卸连接;可选地,过渡管段下端法兰端面与绝热管段法兰连接,过渡管段上端法兰端面与中间法兰管段法兰连接,氮气通过进气口充入绝热管段内壁与压力管段外壁之间的间隙,通过氮气温湿度变化判断压力管是否破损,为确保氮气能够通至绝热管下接头,进气管需沿压力管外壁与绝热管内壁间隙布入绝热管下接头内。绝热管段处在辐照试验装置的最外层,外壁直接与反应堆冷却剂接触,其上部法兰与反应堆堆平顶盖连接,绝热管下接头插入栅格板内。
压力管包括上端头管段77、中间法兰管段76、压力管段75和下接头管段73;上端头管段77、中间法兰管段76、压力管段75和下接头管段73依次连接;定位支撑管段,设于压力管段75和下接头管段73内,压紧装置通过定位支撑管段将样品放置装置压紧在下接头管段的末端上。图1中样品放置装置所在位置即为活性区。压力管段主要用于提供活性区,压紧装置通过定位支撑管段对活性区内的样品放置装置进行固定,并且为高温高压的主冷却水提供流道,满足考验样品板试验温度要求。
分流管包括分流管接头61和分流管段62;所述分流管接头和分流管段焊接;分流管设于压力管内;分流管接头与内导向管的右端连接,内导向管的左端通过弹性件与压紧装置连接;内导向管上设有与上端头管段77上的出水口连通的出流口。可选地,进水口和出水口均通过透镜垫79和法兰78与外部连接。中间法兰管段设有进水口,进水口2与分流管与压力管之间的间隙连通。分流管起到分隔进出流道的作用,使回路的中水能够沿外壁从左(上)至右(下)流入,沿内壁从右(下)至左(上)流出带走材料辐照过程中的释热。
辐照试验装置工质流程为:高温高压的冷却水从压力管的进水口进入,沿分流管外壁流动,流到压力管下接头后折返,依次流经活性区内的样品放置装置、分流管内通道、内导向管、从压力管的出水口流出。
压紧装置包括:开盖法兰111、压紧弹簧、上压紧座113、压紧杆、限位孔和限位钉114;开盖法兰与防护管、内导向管的左端密封连接;开盖法兰右侧上的通过压紧弹簧与上压紧座连接;开盖法兰右侧还通过套设于压紧杆上的弹性件将内导向管压紧在分流管上,上压紧座通过压紧杆连接下压紧座;压紧杆的身部设有限位孔,可选地,限位孔为长条形;限位孔内设有限位钉,限位钉固定在内导向管内,从而,当压紧杆运动时,通过限位杆和限位孔起到限位的作用。通过压紧弹簧可使压紧杆向右端移动,进而压紧活性区内的样品放置装置在下接头管段的末端,实现活性区内的样品放置装置的轴向定位。
下压紧座的右端挤压样品放置装置的吊接头使样品放置装置右端的支撑钉压紧在定位支撑管段的上定位座71。
所述样品放置装置的样品模块为单层样品模块,可选地,每个单层样品模块放置8块样品板,辐照试验装置总共放置80块样品板,为便于机械手取出样品,在样品板上开两个小圆孔,为减少操作过程中对材料样品的磨损,样品板采用两端凸起结构。为了将卡扣卡紧,确保样品固定,在定位压板设置有突出销钉。
可选地,装置的设计压力为23.5MPa,设计温度均为360℃,主体材料为Z8CNT18-11锻件和Z6CNNb18-11无缝钢管。
第二方面,本发明实施例提供一种辐照试验装置的回装方法,包括:
S1.在有放射性屏蔽功能的热室前区远距离操作机械手将经辐照后检验的样品放置在样品板放置内腔内;
S2.盖上上顶板,锁紧挡片,盖上定位压板,单层样品模块回装完毕;
S3.沿方轴依次将样品模块从下至上放置在托板上,套入压管和吊接头,吊接头的右端与方轴和压管的左端通过固定螺栓可拆卸连接,拧紧固定螺栓,样品放置装置回装完毕;
S4.将样品放置装置从水下通道转运至堆厅;
S5.通过吊具将样品放置装置放入压力管内部,套上分流管;
S6.依次放置内导向管、弹性件和压紧装置,紧固螺栓,完成试验装置的回装。
从而,本发明实施例能够实现样品在堆内高温高压环境下辐照,并且能够实现辐照温度精确控制,辐照过程中能够实现样品板的分阶段取出。本发明实施例通过采用多层套管式结构,实现了材料样品的高温高压水环境下的辐照,样品板与水直接接触,解决了随堆气环境下辐照温度轴向的不均匀性问题,实现了辐照试验温度的精确控制。活性区采用轴向叠放结构,各零部件之间采用机械连接,实现了材料样品的分阶段取出的要求。通过压紧杆组件的压紧弹簧,可压紧活性区,确保样品板的固定。
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 (10)
1.一种辐照试验装置,其特征在于,包括:
分流管,套设于压力管内;
压力管,所述压力管设有出口和进口,压力管的一端封闭,压力管的进口沿分流管的外侧壁与压力管的封闭端连通,压力管的封闭端依次经分流管内的活性区、分流管内通道与压力管的出口连通;
活性区,设于靠近压力管封闭端的分流管内,设有可拆卸的、用于放置堆内辐照样品的样品放置装置;以及
压紧装置,可拆卸安装于压力管的另一端,用于将样品放置装置压紧于活性区。
2.如权利要求1所述辐照试验装置,其特征在于,所述压力管包括:
上端头管段,上端头管段的两端开口,上端头管段设有出口和进口;
中间法兰管段,中间法兰管段的两端分别用于连接上端头管段和压力管段;
压力管段,与下接头管段连接;
下接头管段,下接头管段为压力管的封闭端;以及
定位支撑管段,设于压力管段和下接头管段内,用于与压紧装置将样品放置装置压紧于活性区。
3.如权利要求2所述辐照试验装置,其特征在于,压力管外侧还套设有防护管;所述防护管包括:过渡管段和绝热管段;所述过渡管段和绝热管段可拆卸密封连接;所述过渡管段设有进气口和排气口;所述进气口和排气口均与防护管内侧壁与压力管外侧壁之间的间隙连通。
4.如权利要求3所述辐照试验装置,其特征在于,所述绝热管段包括:
绝热管部,绝热管部套设于压力管外侧;
绝热管下接头,与绝热管部连接,用于套设于下接头管段外侧;
绝热管部通过绝热管法兰与过渡管段可拆卸连接。
5.如权利要求2或3所述辐照试验装置,其特征在于,所述压紧装置包括:
开盖法兰,用于通过压紧弹簧与上压紧座连接;
上压紧座,用于通过压紧杆与下压紧座连接;以及
限位孔,设于压紧杆上;
限位钉,设于压紧孔内。
6.如权利要求5所述辐照试验装置,其特征在于,所述样品放置装置包括:
吊接头,吊接头的一端的中部连接有方轴;吊接头的另一端与下压紧座可拆卸连接;
压管,压管的一端设于吊接头的一端并套设于方轴外侧,压管的另一端与样品模块可拆卸连接;以及
若干个样品模块,均匀设于压管与托板之间,用于放置堆内辐照样品;
所述压紧装置通过下压紧座将样品放置装置的支撑钉压紧在定位支撑管段的上定位座。
7.如权利要求6所述辐照试验装置,其特征在于,所述堆内辐照样品为样品板;所述样品板设有用于便于抓取的抓取孔;样品板的两端设有凸起结构。
8.如权利要求7所述辐照试验装置,其特征在于,所述样品模块包括:
定位压板,设于上顶板上用于将样品板压紧在上顶板与底板之间;
上顶板,通过支撑杆与底板连接;上顶板的侧部设有用于挡片放置孔,
挡片放置孔,用于放置挡住样品板的上端的挡片;
格架板,设于所述支撑杆的身部;以及
样品板放置腔,贯穿设于格架板上,用于放置样品板;
所述定位压板通过销钉与支撑杆的端部可拆卸连接。
9.如权利要求6-8任意一项所述辐照试验装置,其特征在于,所述装置还包括:
弹性件,套设于所述压紧杆上;以及
内导向管,套设于所述压紧杆上,一端与弹性件压紧,另一端与分流管连接且内导向管与分流管的内通道连通。
10.一种如权利要求7-9任意一项辐照试验装置的回装方法,其特征在于,包括:
在有放射性屏蔽功能的热室前区远距离操作机械手将经辐照后检验的样品放置在样品板放置内腔内;
盖上上顶板,锁紧挡片,盖上定位压板,单层样品模块回装完毕;
沿方轴依次将样品模块从下至上放置在托板上,套入压管和吊接头,吊接头的右端与方轴和压管的左端通过固定螺栓可拆卸连接,拧紧固定螺栓,样品放置装置回装完毕;
将样品放置装置从水下通道转运至堆厅;
通过吊具将样品放置装置放入压力管内部,套上分流管;
依次放置内导向管、弹性件和压紧装置,紧固螺栓,完成试验装置的回装。
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