申请/专利权人：中国原子能科学研究院

申请日：2017-12-21

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN108053903B

主分类号：G21C17/10

分类号：G21C17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2018.06.12#实质审查的生效;2018.05.18#公开

摘要：本发明属于核安全评价技术领域，涉及一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置。所述的测量装置包括加热容器、压力驱动释放装置、加热系统、进钠管、排钠管、取样口，压力驱动释放装置置于加热容器内部的下部，其内部预先装有标准称重的化学药品，用于模拟裂变产物突然向钠中释放的物理过程；加热系统用于对加热容器进行加热，以使加热容器内部的温度维持在试验所需的温度范围内；进钠管和排钠管连接加热容器，分别用于向加热容器内加入钠和排出加热容器内的钠；取样口连接在加热容器的侧壁上。利用本发明的测量装置，能够有效地模拟研究钠冷快堆在严重事故工况下放射性物质从钠中释放到堆顶气腔的行为。

主权项：1.一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其特征在于，所述的测量装置包括加热容器、压力驱动释放装置、加热系统、进钠管、排钠管、取样口，所述的压力驱动释放装置置于所述的加热容器内部的下部，其内部预先装有标准称重的化学药品，用于模拟裂变产物突然向钠中释放的物理过程；所述的加热系统用于对所述的加热容器进行加热，以使所述的加热容器内部的温度维持在试验所需的温度范围内；所述的进钠管和所述的排钠管连接所述的加热容器，分别用于向所述的加热容器内加入钠和排出所述的加热容器内的钠；所述的取样口连接在所述的加热容器的侧壁上。

全文数据：一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置技术领域[0001]本发明属于核安全评价技术领域，涉及一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置。背景技术[0002]在池式钠冷快中子反应堆中，研宄严重事故工况下堆内裂变产物的迁移行为对修正理论计算中裂变产物堆内迁移模型和计算方法具有十分重要的意义，同时也可以为后续设防严重事故的设计提供可靠的依据及数据支撑。[0003]为了全面开展严重事故下放射性物质释放的源项分析技术等工作，需要对燃料破损后产生的裂变核素从高温钠中向堆顶气腔迁移的行为进行研究，因而需设计和开发一套高温钠中裂变产物滞留因子测量装置。该装置要能够实现模拟严重事故过程中由于钠蒸发以及瞬时空泡造成的固态和气态裂变产物的迁移行为。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，以能够利用其有效地模拟研究钠冷快堆在严重事故工况下放射性物质从钠中释放到堆顶气腔的行为。[0005]为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，所述的测量装置包括加热容器、压力驱动释放装置、加热系统、进钠管、排钠管、取样口，[0006]所述的压力驱动释放装置置于所述的加热容器内部的下部，其内部预先装有标准称重的化学药品，并通过活接头与加热容器外部氩气连接，用于模拟裂变产物突然向钠中释放的物理过程；[0007]所述的加热系统用于对所述的加热容器进行加热，以使所述的加热容器内部的温度维持在试验所需的温度范围内；[0008]所述的进钠管和所述的排钠管连接所述的加热容器，分别用于向所述的加热容器内加入钠和排出所述的加热容器内的钠；[0009]所述的取样口连接在所述的加热容器的侧壁上。[0010]所述的加热容器为立式密闭容器，其配备有电加热及保温装置，可通过电加热控制系统对加热容器内部的钠温进行控制。[0011]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的加热系统包括加热棒和或加热丝，[0012]所述的加热棒从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部；[0013]所述的加热丝粘附在所述的加热容器的侧壁上。[0014]所述的加热棒和所述的加热丝可共同实现所述的加热容器内钠的快速加热，并将所述的加热容器内部的温度维持在试验所需的范围内。[0015]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括过滤元件，其连接在所述的取样口与所述的加热容器之间，用于样品气体中非挥发性核素的捕捉和收集。[0016]在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的过滤元件包括依次连接的一级过滤滤芯、二级过滤滤芯、法兰，[0017]所述的一级过滤滤芯与所述的二级过滤滤芯分别用于对样品气体的初级过滤与二级过滤；[0018]所述的法兰用于连接所述的加热容器。[0019]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括热电偶，其从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部，用于测量所述的加热容器内部钠和覆盖氩气的温度分布。[0020]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括钠液位计，其从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部，用于测量所述的加热容器内部钠的液位。[0021]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括操作孔，其在所述的压力驱动释放装置的上方连接所述的加热容器，用于在所述的加热容器中放置和连接所述的压力驱动释放装置。[0022]在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括挡环，其设置在所述的加热容器位于所述的操作孔下方的内壁上，用于限定所述的压力驱动释放装置及其连接管的位置。[0023]可利用所述的操作孔将所述的压力驱动释放装置通过软管与所述的加热容器中的气管路进行连接，并沿着所述的挡环将所述的压力驱动释放装置放置于挡板上。[0024]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括接管支撑，其设置在所述的加热容器的内部底部，并通过托板焊接于所述的加热容器的内壁，用于对所述的压力驱动释放装置进行支撑和位置固定。[0025]在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其中所述的测量装置还包括蒸汽阱，其从顶部连接所述的加热容器，用于捕集钠蒸汽，防止钠蒸汽在充、排气管路中凝结，阻塞管路。[0026]本发明的有益效果在于，利用本发明的高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，能够有效地模拟研究钠冷快堆在严重事故工况下放射性物质从钠中释放到堆顶气腔的行为。[0027]本发明的高温钠中裂变产物滞留因子测量装置可以实现在密闭环境下模拟燃料元件发生破损时裂变产物从钠中通过稳态钠蒸发和瞬态空泡效应造成的固体、气体裂变产物向堆顶气腔迀移的行为。测量装置中的加热容器侧面设置的操作孔可以方便对压力驱动释放装置的操作，尤其是在模拟瞬态空泡效应时，可通过气源瞬态加压的方式打开压力驱动释放装置，将其中添加的药品释放到加热的钠中。此外，二级过滤元件可以有效地对样品气体中含有的药品进行过滤和收集，便于后续的样品化学分析。附图说明[0028]图1为示例性的本发明的高温钠中裂变产物滞留因子测量装置的组成结构图。[0029]图2为图1中二级过滤元件的轴向剖视图。具体实施方式[0030]示例性的本发明的高温钠中裂变产物滞留因子测量装置的组成结构如图1所示，包括加热容器1、进钠管2、压力驱动释放装置3、取样口4、二级过滤元件5、加热系统、多点式热电偶7、钠液位计8、操作孔9、挡环10、接管支撑11、排钠管13、蒸汽阱14。[0031]加热容器1为立式密闭容器，其配备有电加热及保温装置，可通过电加热控制系统对加热容器1内部的钠温进行控制。[0032]压力驱动释放装置3置于加热容器1内部的下部，其内部预先装有标准称重的化学药品，并通过活接头与加热容器1外部氩气连接，用于模拟裂变产物突然向钠中释放的物理过程。[0033]加热系统包括加热丝6与加热棒12,其中加热丝6粘附在加热容器1的侧壁上，加热棒I2从加热容器1的顶部插入加热容器1的内部。通过加热丝6与加热棒12可共同实现加热容器1内钠的快速加热，并将加热容器1内部的温度维持在试验所需的范围内。[0034]进钠管2和排钠管13连接加热容器1，分别用于向加热容器1内加入钠和排出加热容器1内的钠；[0035]取样口4连接在加热容器1的侧壁上。二级过滤元件5连接在取样口4与加热容器1之间，用于样品气体中非挥发性核素的捕捉和收集。如图2所示，二级过滤元件5包括依次连接的一级过滤滤芯51、二级过滤滤芯52、左法兰片53、垫片54与右法兰片55。一级过滤滤芯51与二级过滤滤芯52分别用于对样品气体的初级过滤与二级过滤。左法兰片53与右法兰片55构成易拆卸的法兰，用于连接加热容器1。[0036]多点式热电偶7从加热容器1的顶部插入加热容器1的内部，用于测量加热容器1内部钠和覆盖氩气的温度分布。[0037]钠液位计8从加热容器1的顶部插入加热容器1的内部，用于测量加热容器1内部钠的液位。[0038]操作孔9在压力驱动释放装置3的上方连接加热容器1，用于加热容器1中放置和连接压力驱动释放装置3。挡环10设置在加热容器1位于操作孔9下方的内壁上，用于限定压力驱动释放装置3及其连接软管的位置。可利用操作孔9将压力驱动释放装置3通过软管与加热容器1中的气管路进行连接，并沿着挡环10将压力驱动释放装置3放置于挡板上。[0039]接管支撑11设置在加热容器1的内部底部，并通过托板焊接于加热容器1的内壁，用于对压力驱动释放装置3进行支撑和位置固定。[0040]蒸汽阱14从顶部连接加热容器1，用于捕集钠蒸汽，防止钠蒸汽在充、排气管路中凝结，阻塞管路。[0041]上述示例性的本发明的高温钠中裂变产物滞留因子测量装置的操作原理如下。[0042]在模拟通过稳态钠蒸发引起的裂变核素迁移行为时，首先将标准称重的药品置于加热容器1中，将加热容器1内的气体成分置换为氩气气氛。然后将核级钠加热熔化，将其引流到加热容器1中。利用加热装置将钠加热到400-600°C，通过多点式热电偶7来测量加热容器1中钠和覆盖氩气的温度分布，待稳定后，通过二级过滤元件5、取样口4对钠池上方的覆盖氩气进行取样分析。[0043]在模拟通过瞬态空泡效应引起的裂变核素迀移行为时，首先将标准称重的药品置于压力驱动释放装置3中，通过加热容器1侧面的操作孔9,沿着内壁挡环10将压力驱动释放装置3放置固定在接管支撑11上。然后将核级钠加热熔化，将其引流到加热容器1中。利用加热装置将钠加热到400-60TC，通过多点式热电偶7来测量加热容器1中钠和覆盖氩气的温度分布。待稳定后，将气源加压至1.2MPa，打开控制压力驱动释放装置3的相关阀门，利用瞬态气压打开压力驱动释放装置3,将其中的药品释放至钠中，通过二级过滤元件5、取样口4对钠池上方的覆盖氩气进行取样分析。[0044]使用上述测量装置可顺利实现高温钠中裂变产物迁移行为的模拟以及相关滞留因子的测量，对修正理论计算中裂变产物堆内迀移模型和计算方法具有十分重要的意义，同时也为后续钠冷快堆设防严重事故的设计提供可靠的依据及数据支撑。[0045]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

权利要求：1.一种高温钠中裂变产物滞留因子测量装置，其特征在于，所述的测量装置包括加热容器、压力驱动释放装置、加热系统、进钠管、排钠管、取样口，所述的压力驱动释放装置置于所述的加热容器内部的下部，其内部预先装有标准称重的化学药品，用于模拟裂变产物突然向钠中释放的物理过程；所述的加热系统用于对所述的加热容器进行加热，以使所述的加热容器内部的温度维持在试验所需的温度范围内；所述的进钠管和所述的排钠管连接所述的加热容器，分别用于向所述的加热容器内加入钠和排出所述的加热容器内的钠；所述的取样口连接在所述的加热容器的侧壁上。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的加热系统包括加热棒和或加热丝，所述的加热棒从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部；所述的加热丝粘附在所述的加热容器的侧壁上。3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括过滤元件，其连接在所述的取样口与所述的加热容器之间，用于样品气体中非挥发性核素的捕捉和收集。4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于:所述的过滤元件包括依次连接的一级过滤滤芯、二级过滤滤芯、法兰，所述的一级过滤滤芯与所述的二级过滤滤芯分别用于对样品气体的初级过滤与二级过滤；所述的法兰用于连接所述的加热容器。5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括热电偶，其从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部，用于测量所述的加热容器内部钠和覆盖氩气的温度分布。6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括钠液位计，其从所述的加热容器的顶部插入所述的加热容器的内部，用于测量所述的加热容器内部钠的液位。7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还包括操作孔，其在所述的压力驱动释放装置的上方连接所述的加热容器，用于在所述的加热容器中放置和连接所述的压力驱动释放装置。8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括挡环，其设置在所述的加热容器位于所述的操作孔下方的内壁上，用于限定所述的压力驱动释放装置及其连接管的位置。9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括接管支撑，其设置在所述的加热容器的内部底部，并通过托板焊接于所述的加热容器的内壁，用于对所述的压力驱动释放装置进行支撑和位置固定。10.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的测量装置还包括蒸汽阱，其从顶部连接所述的加热容器，用于捕集钠蒸汽，防止钠蒸汽在充、排气管路中凝结，阻塞管路。

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