CN207883329U - 一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副 - Google Patents
一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于环境保护技术领域，具体涉及一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副。该摩擦副可容纳一颗上燃料元件和三颗下燃料元件，上式样座下端夹紧上燃料元件，上式样座上端与主动轴连接，三颗下燃料元件置于下端盖上，下燃料元件外侧设有碗状夹具，通过碗状夹具可控制下燃料元件与上燃料元件的分开角度，下燃料元件上部盖有上压盖，上压盖中心开孔使上式样座夹紧上燃料元件与下燃料元件接触，上压盖两侧设有锁紧螺母，下端盖右侧开口设有气体入口，上压盖上方盖有环境盖，整体摩擦副外侧包有电加热器，电加热器外侧包有保温层。本实用新型充分模拟我国高温气冷堆运行的实际工况，对研究燃料元件的摩擦磨损机理至关重要。
Description
技术领域
本实用新型属于环境保护技术领域，具体涉及一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副。
背景技术
高温气冷堆是以石墨包覆的燃料球作为燃料元件，以氦气作为冷却剂的核反应堆，高温气冷堆平衡态堆芯内装球形燃料元件约42万个。这些燃料元件在球与球之间、球与石墨堆结构件、燃料元件与装卸料系统管道之间发生摩擦作用从而产生石墨粉尘。高温气冷堆内的石墨粉尘的产生机理需要特别关注。由于我国的高温气冷堆尚处于建设阶段，而国外学者对于高温气冷堆内石墨粉尘的产生机理研究大多停留在实验室模拟研究阶段，参考数据较少。在工况模拟过程中，要准确的模拟堆芯内石墨粉尘产生的温度，燃料元件之间的压紧力，以及转动速度等参数，这中间，摩擦副的设计成为了重点。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，充分模拟我国高温气冷堆运行的实际工况，对研究燃料元件的摩擦磨损机理至关重要。
为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，该摩擦副可容纳一颗上燃料元件和三颗下燃料元件，上式样座下端夹紧上燃料元件，上式样座上端与主动轴连接，三颗下燃料元件置于下端盖上，下燃料元件外侧设有碗状夹具，通过碗状夹具可控制下燃料元件与上燃料元件的分开角度，下燃料元件上部盖有上压盖，上压盖中心开孔使上式样座夹紧上燃料元件与下燃料元件接触，上压盖两侧设有锁紧螺母，下端盖右侧开口设有气体入口，上压盖上方盖有环境盖，整体摩擦副外侧包有电加热器，电加热器外侧包有保温层。
所述的下燃料元件和上燃料元件直径均为60mm。
所述的下燃料元件与下端盖之间设有采样滤纸。
通过调节下端盖实现三颗下燃料元件保持同一水平。
通过调节锁紧螺母可调节下燃料元件与上压盖之间距离，当锁紧螺母扭死时，上压盖完全固定下燃料元件；当控制锁紧螺母一定松度时，上压盖与下燃料元件顶端有一定距离。
本实用新型所取得的有益效果为：
本实用新型可以模拟堆芯内石墨燃料元件的堆积情况、载荷、可控制压紧力、温度、转速、气氛、时间等因素，以及燃料元件间摩擦方式，实现了高温气冷堆用燃料元件的摩擦磨损性能研究，能够最大程度模拟高温气冷堆堆芯内燃料元件环境工况，对于燃料元件掉粉率可进行评估，收集的粉尘便于后续表征分析。
附图说明
图1为高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副结构图；
图中：1、电加热器；2、保温层；3、下端盖；4、下燃料元件；5、上燃料元件；6、环境盖；7、上式样座；8、锁紧螺母；9、上压盖；10、采样滤纸；11、气体入口；12、碗状夹具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，该摩擦副共可容纳4颗燃料元件，燃料元件直径为60mm。该摩擦副中燃料元件式样基于高温气冷堆燃料元件在堆芯内部堆叠时产生的局部形状分为两层分布。其中上式样座7下端夹紧上燃料元件5，上式样座7上端与主动轴连接，通过主动轴的控制，可实现压紧力，转速的控制。三颗下燃料元件4置于下端盖3上，下燃料元件4与下端盖3之间设有采样滤纸10，通过调节下端盖3可实现下燃料元件4保持同一水平，采样滤纸10可实现试验过程中产生的石墨粉尘。下燃料元件4外侧设有碗状夹具12，通过控制碗状夹具12可控制下燃料元件4与上燃料元件5的分开角度。下燃料元件4上部盖有上压盖9，上压盖9中心开孔可使上式样座7夹紧上燃料元件5与下燃料元件4接触。上压盖9两侧设有锁紧螺母8，通过调节锁紧螺母8，可调节下燃料元件4与上压盖9之间距离，当锁紧螺母8扭死时，上压盖9完全固定下燃料元件4，以便于进行燃料元件间滑动摩擦性能的研究；当控制锁紧螺母8一定松度时，上压盖9与下燃料元件4顶端有一定距离，以便于进行燃料元件间滚动摩擦性能的研究。下端盖3右侧开口设有气体入口11，可通入不同的环境气氛。上压盖9上方盖有环境盖6，环境盖6可实现环境气氛的保存。整体摩擦副外侧包有电加热器1，可实现温度升温与控制，通过温度传感器可以实时监测摩擦环境温度。电加热器1外侧包有保温层2，可保持温度的稳定控制，防止热量扩散。
实施例1：滑动摩擦
通过调节下端盖3，使下端盖3处于水平状态，在下端盖3上放置采样滤纸10，平行放入三颗下燃料元件4，调整碗装夹具12到固定位置。盖上上压盖9，通过锁紧螺母8将上压盖9锁死，保证三颗下燃料元件4固定不动。将上燃料元件5装入上式样座7，上式样座7装入主动轴。在上压盖9上盖上环境盖6。通过参数设定，使上式样座7带动上燃料元件5缓慢通过上压盖9中心开孔，与下燃料元件4接触，并控制施加载荷力为200N。打开电加热器1开关开始进行加热，设定加热温度为300℃。利用气体入口11，设定通入的气氛为氦气，气速为100ml/min。待温度达到300℃后，设定转速为100r/min，试验时间为600s，开始进行试验。试验结束后，取出燃料元件进行表面形貌分析。取出采样滤纸10，收集采样滤纸10上磨损产生石墨粉尘进行表征。
实施例2：滚动摩擦
通过调节下端盖3，使下端盖3处于水平状态，在下端盖3上放置采样滤纸10，平行放入三颗下燃料元件4，调整碗装夹具12到固定位置。盖上上压盖9，通过锁紧螺母8调节上压盖9与下燃料元件4保持一定距离(下燃料元件可以自由滚动)。将上燃料元件5装入上式样座7，上式样座7装入主动轴。在上压盖9上盖上环境盖6。通过参数设定，使上式样座7带动上燃料元件5缓慢通过上压盖9中心开孔，与下燃料元件4接触，并控制施加载荷力为100N。打开电加热器1开关开始进行加热，设定加热温度为100℃。利用气体入口11，设定通入的气氛为氧气，气速为100ml/min。待温度达到300℃后，设定转速为200r/min，试验时间为600s，开始进行试验。试验结束后，取出燃料元件进行表面形貌分析。取出采样滤纸10，收集采样滤纸10上磨损产生石墨粉尘进行表征。
Claims (5)
1.一种高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，其特征在于：该摩擦副可容纳一颗上燃料元件(5)和三颗下燃料元件(4)，上式样座(7)下端夹紧上燃料元件(5)，上式样座(7)上端与主动轴连接，三颗下燃料元件(4)置于下端盖(3)上，下燃料元件(4)外侧设有碗状夹具(12)，通过碗状夹具(12)可控制下燃料元件(4)与上燃料元件(5)的分开角度，下燃料元件(4)上部盖有上压盖(9)，上压盖(9)中心开孔使上式样座(7)夹紧上燃料元件(5)与下燃料元件(4)接触，上压盖(9)两侧设有锁紧螺母(8)，下端盖(3)右侧开口设有气体入口(11)，上压盖(9)上方盖有环境盖(6)，整体摩擦副外侧包有电加热器(1)，电加热器(1)外侧包有保温层(2)。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，其特征在于：所述的下燃料元件(4)和上燃料元件(5)直径均为60mm。
3.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，其特征在于：所述的下燃料元件(4)与下端盖(3)之间设有采样滤纸(10)。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，其特征在于：通过调节下端盖(3)实现三颗下燃料元件(4)保持同一水平。
5.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究用摩擦副，其特征在于：通过调节锁紧螺母(8)可调节下燃料元件(4)与上压盖(9)之间距离，当锁紧螺母(8)扭死时，上压盖(9)完全固定下燃料元件(4)；当控制锁紧螺母(8)一定松度时，上压盖(9)与下燃料元件(4)顶端有一定距离。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109632547A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-16 | 中国辐射防护研究院 | 一种用于高温气冷堆燃料元件摩擦性能研究的试验机 |
| CN110119878A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-08-13 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 一种适用于特定电厂临时性变更的风险指引决策方法 |
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2017
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