CN207731670U - 高热流密度电加热模拟燃料组件 - Google Patents

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许倩
刁均辉
何晓军
徐西安
韩智杰
尚新渊
陈升
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Abstract

本实用新型涉及一种高热流密度电加热模拟燃料组件，包括模拟燃料棒和定位格架，所述燃料棒包括包壳管，在包壳管内设有电加热元件和Al2O3环形模拟芯块，包壳管的两端设置密封接头。本实用新型具有热流密度大、表面温度高、密封性能好、耐高压的特点，作为反应堆失水事故工况下燃料包壳安全性能研究实验的关键核心部件，保障了实验的顺利实施。

Description

高热流密度电加热模拟燃料组件
技术领域
本实用新型涉及反应堆燃料组件模拟技术，具体涉及一种高热流密度电加热模拟燃料组件。
背景技术
现有压水堆的一个燃料组件通常由17×17的燃料棒、控制棒导向管和4个定位格架构成，棒与棒之间仅有不到5mm的间隙，其中控制棒导向管构成组建的骨架，定位格架起固定和支撑的作用。燃料棒由燃料芯块、包壳、气腔、上下端塞等构成，燃料棒的直径小，在运行过程中温度高，热流密度大，裂变气体释放使得燃料棒内的压力逐渐升高，在运行寿期末，压力可达10几兆帕。当发生失水事故时，由于冷却剂的丧失，使得燃料棒的热量无法释放，温度急剧升高，导致燃料棒内压也迅速增大。
目前，世界各国堆外模拟反应堆失水事故开展实验时，设计的模拟燃料组件如下：
1、JAERI模拟燃料组件
日本JAERI在开展堆外实验时，设计了电加热模拟燃料组件。该电加热模拟燃料组件结构为7×7，即每排有7个模拟燃料棒，周围有4个支撑棒，并加设热电偶。模拟燃料棒由电加热元件、上下端塞、热电偶构成。
2、PARAMETR-M模拟燃料组件
俄罗斯开展单棒和组件鼓胀爆破试验时，设计了模拟燃料组件，该模拟燃料组件的模拟燃料棒呈六角形排列，采用定位格架固定。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高热流密度电加热模拟燃料组件，作为反应堆失水事故工况下燃料包壳安全性能研究实验的关键核心部件，保证实验的顺利实施。
本实用新型的技术方案如下：一种高热流密度电加热模拟燃料组件，包括模拟燃料棒和定位格架，所述燃料棒包括包壳管，在包壳管内设有电加热元件和Al2O3环形模拟芯块，包壳管的两端设置密封接头。
进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，所述的定位格架由设有预留孔的不锈钢板组成，模拟燃料棒插入不锈钢板的预留孔内。
进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，所述的密封接头与所述包壳管焊接固定。
更进一步，所述包壳管为锆合金包壳管，所述密封接头为不锈钢密封接头。
进一步，如上所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其中，沿一端的密封接头的轴向设有内压测量导管，通过所述内压测量导管向包壳管内充入氦气。
本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型实现了堆外燃料组件的模拟，利用高热流密度的电加热棒模拟堆内燃料棒的发热，Al2O3陶瓷环模拟燃料芯块，径向的几何尺寸、温度、压力等主要参数与堆内一致；
(2)本实用新型的工程应用价值高，将反应堆内复杂苛刻环境下的燃料棒实验在堆外即可进行，降低了研究成本，提升了工作效率；
(3)本实用新型制造方便，成本很低，在实际的工程应用中很容易得到推广。
附图说明
图1为电加热模拟燃料组件的结构示意图；
图2为电加热模拟燃料棒的结构示意图；
图3为定位格架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实施例提供的高热流密度电加热模拟组件由3×3的模拟燃料棒1和定位格架2构成。定位格架2由设有预留孔的不锈钢板组成，模拟燃料棒1插入不锈钢板的预留孔内。定位格架的结构如图3所示，由两部分组成，侧面设有螺栓孔，两部分之间通过螺栓固定。
如图2所示，模拟燃料棒由锆包壳6、电加热元件7、Al2O3环形芯块5、不锈钢/锆密封接头4、8等部件构成。密封接头4、8分别位于包壳管6的两端，插入包壳管的部分形成端塞。密封接头4、8与所述包壳管6焊接固定。包壳管为锆合金包壳管，所述密封接头为不锈钢密封接头。沿一端的密封接头的轴向设有内压测量导管3，通过所述内压测量导管3向包壳管6内充入氦气。
高热流密度的电加热棒模拟堆内燃料棒的发热，Al2O3陶瓷环模拟燃料芯块，径向的几何尺寸与燃料棒完全相同，目的是确保温差与堆内尽可能一致，通过内压测量导管充入不同压力的氦气，模拟堆内不同燃耗对应的燃料棒内压，实现了堆内燃料棒的几何尺寸、温度、压力等主要参数的堆外模拟。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种高热流密度电加热模拟燃料组件，其特征在于：包括模拟燃料棒(1)和定位格架(2)，所述燃料棒包括包壳管(6)，在包壳管(6)内设有电加热元件(7)和Al2O3环形模拟芯块(5)，包壳管(6)的两端设置密封接头。
2.如权利要求1所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其特征在于：所述的定位格架(2)由设有预留孔的不锈钢板组成，模拟燃料棒(1)插入不锈钢板的预留孔内。
3.如权利要求1所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其特征在于：所述的密封接头与所述包壳管(6)焊接固定。
4.如权利要求1所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其特征在于：所述包壳管(6)为锆合金包壳管，所述密封接头为不锈钢密封接头。
5.如权利要求1所述的高热流密度电加热模拟燃料组件，其特征在于：沿一端的密封接头的轴向设有内压测量导管(3)，通过所述内压测量导管(3)向包壳管(6)内充入氦气。
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Cited By (5)

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