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CN112361948A - 模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置 - Google Patents

模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了模拟燃料棒‑乏池不同控温的加热装置，包括用于模拟燃料棒的标样棒和用于模拟乏池的加热机构；标样棒包括加热器和包壳管，加热器设置在包壳管内侧，所述包壳管的两端与加热器的外壁之间通过防水耐高温材料封装；加热器包括金属管，所述金属管内设置有Cr20Ni80和六方氮化硼，包壳管的外壁设置有热电偶；加热机构包括标样槽和标样棒安装台架；所述标样槽用于提供水环境，所述标样槽上设置有冷水进管、热水进管和排水管；标样棒安装台架安装在标样槽的顶部，所述标样棒安装台架用于安装标样棒。本发明所述加热装置能够模拟燃料棒棒温和乏池的水环境温度，能够模拟不同温控的环境，进而完成不同温控下氧化膜测厚的曲线。

Description

模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置
技术领域
本发明涉及核燃料加热技术领域，具体涉及模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置。
背景技术
运行后的燃料组件中燃料棒包壳会产生腐蚀形成氧化膜，这些因素严重影响着燃料组件的使用性能。为了保证反应堆的运行安全，在运行一段时间后应对辐照后的燃料组件(棒)氧化膜厚度进行检查，对超过限值的组件予以更换。
辐照后的燃料棒在卸料后，放置在乏池中，由于燃料棒内部自发热(保持在70℃～100℃)，乏池中周围水温度(30℃～50℃)，而氧化膜测厚需要在乏池水中进行，而影响氧化膜测厚最大的因素是包括燃料棒棒温和水环境温度，为了保证实际工程检测中氧化膜测量状态和检测效果，需要开展在模拟乏池水下环境温度的测量实验.需要研制一套能够模拟不同燃料棒自发热效果并能够调节不同水温度的自动加热及控制装置。
发明内容
本发明的目的在于提供模拟燃料棒棒温-乏池水温不同控温的加热装置，该加热装置能够模拟不同燃料棒棒温和不同乏池的水环境温度，能够模拟不同温控的环境下开展试验研究，进而完成不同温度影响下的氧化膜涡流测厚的曲线制作。
本发明通过下述技术方案实现：
模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，包括用于模拟燃料棒的标样棒和用于模拟乏池水温的加热机构；
所述标样棒包括加热器和包壳管，所述加热器设置在包壳管内侧，所述包壳管的两端与加热器的外壁之间通过防水耐高温材料封装；
所述加热器包括金属管，所述金属管内设置有发热体和填充材料，所述发热体和填充材料分别为Cr20Ni80和六方氮化硼，所述加热器内通过引出线引出，所述包壳管的外壁设置有热电偶；
所述加热机构包括标样槽和标样棒安装台架；
所述标样槽用于提供水环境，所述标样槽上设置有冷水进管、热水进管和排水管，所述冷水进管和热水进管分别用于向标样槽内补充冷水和热水；
所述标样棒安装台架安装在标样槽的顶部，所述标样棒安装台架用于安装标样棒。
本发明采用特殊的封装方式，包壳管的端部采用防水耐高温材料进行封装，发热体为Cr20Ni80，填充材料六方氮化硼，有效实现模拟了燃料棒的自发热，自发热温度能够维持在70℃～100℃。
本发明通过加热器对标样槽内的水进行加热处理，可以将标样槽内的水环境维持在30℃～50℃，实现对乏池的水环境温度温度的模拟。
综上，本发明实现了模拟燃料棒和周围水的不同温控，周围水温度可控制在30℃～50℃，模拟燃料棒温度可控制在60℃～105℃，温度控制精度±1℃。
进一步地，还包括加热水箱，所述加热水箱与热水进管连接，所述加热水箱用于实现对其内部的水进行加热处理。
所述加热水箱为现有技术，功能是将试验需要的热水进行预加热，并根据试验需求进行热水补充。
进一步地，还包括温控系统，所述温控系统包括控制器、电磁阀、温控仪和温度传感器，所述冷水进管和热水进管上均设置有电磁阀；
所述温控仪用于采集热电偶测量的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述温度传感器用于采集标样槽内水环境的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述控制器用于接收温控仪和温度传感器的温度信号，做出分析判断是否开启冷水进管或热水进管上的电磁阀。
本发明所述的温控系统能够实现对标样槽内水环境的温度进行自动控制，控制方式为通过调节电磁阀实现向标样槽内补充冷水或是热水；通过调节标样槽内水环境的温度能够模拟不同温控的环境，进而完成不同温控下氧化膜测厚的曲线。
本发明通过采用温控系统，可以通过设定不同温度，水自动填充进入标样槽，自动开启加热箱的加热功能，自动化程度高，也可手自一体操作。
进一步地，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括循环泵，通过循环泵实现对标样槽内的水环境进行搅拌。
所述搅拌装置能够对标样槽中的水进行均温控制。
进一步地，搅拌装置还包括循环泵变频控制器，所述循环泵变频控制器用于调节循环泵的输出流量。
进一步地，标样棒安装台架可拆卸式安装在标样槽的顶部，所述标样棒安装台架上设置有用于安装标样棒的安装孔。
进一步地，加热器采用304不锈钢制成。
进一步地，还包括控制箱，所述加热水箱设置在控制箱的顶部，所述控制箱用于安装控制组件。
进一步地，标样槽和控制箱集成设置在底座上，所述底座的底部设置有锁紧轮。
进一步地，防水耐高温材料为硅胶与环氧树脂灌封端部，标样与加热器之间采用六方氮化硼，所述热电偶为K型铠装热电偶，所述引出线为耐温四氟引出线。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用特殊的封装方式，包壳管的端部采用防水耐高温材料进行封装，发热体为Cr20Ni80，填充材料六方氮化硼，有效实现模拟了燃料棒的自发热。
2、实现了模拟燃料棒和周围水的不同温控，周围水温度可控制在30℃～50℃，模拟燃料棒温度可控制在60℃～105℃，温度控制精度±1℃，通过调节标样槽内水环境的温度能够模拟不同温控的环境，进而完成不同温控下氧化膜测厚的曲线。
3、本装置操作简单，设定温度，水自动填充，自动开启加热功能，自动化程度高，也可手自一体操作。
3、本装置应用范围广，可广泛用于燃料棒不同温控的实验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为标样棒的结构示意图；
图2为加热装置的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-包壳管，2-加热器，3-热电偶，4-引出线，5-标样槽，6-标样棒安装台架，7-冷水进管，8-热水进管，9-加热水箱，10-控制箱。
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。
实施例1：
如图1、图2所示，模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，包括用于模拟燃料棒的标样棒和用于模拟乏池的加热机构；
所述标样棒包括加热器2和包壳管1，所述包壳管1为锆合金包壳管，所述加热器2采用304不锈钢制成，所述加热器2设置在包壳管1内侧，所述包壳管1的两端与加热器2的外壁之间通过防水耐高温材料封装，所述防水耐高温材料为硅胶与环氧树脂灌封端部，标样与加热器之间采用六方氮化硼；
所述加热器2包括金属管，所述金属管内设置有发热体和填充材料，所述发热体和填充材料分别为Cr20Ni80和六方氮化硼，所述加热器2内通过引出线4引出，所述包壳管1的外壁设置有热电偶3，所述热电偶3为K型铠装热电偶，所述引出线4为耐温四氟引出线；
所述加热机构包括标样槽5和标样棒安装台架6；
所述标样槽5用于提供水环境，，并进行标样棒加热试验，所述标样槽5上设置有冷水进管7、热水进管8和排水管，所述冷水进管7和热水进管8分别用于向标样槽5内补充冷水和热水；
所述标样棒安装台架6安装在标样槽5的顶部，所述标样棒安装台架6用于安装标样棒，具体地，所述标样棒安装台架6通过螺栓安装在标样槽5的顶部，所述标样棒安装台架6上设置有用于安装标样棒的安装孔，安装孔的数量可设置多个，每个安装孔对应一个标样棒，每个标样棒的间距为70mm，所述标样棒科拆卸式安装在安装孔内气下部浸没在标样槽5内的水环境。
在本实施例中，冷水进管7与自来水管连接，还包括加热水箱9，所述加热水箱9与热水进管8连接，所述加热水箱9用于实现对其内部的水进行加热处理。
本实施例采用特殊的封装方式，包壳管1的端部采用防水耐高温材料进行封装，发热体为Cr20Ni80，填充材料六方氮化硼，有效实现模拟了燃料棒的自发热，自发热温度能够维持在70℃～100℃。
本实施例通过加热器2对标样槽5内的水进行加热处理，可以将标样槽5内的水环境维持在30℃～50℃，实现对乏池的水环境温度温度的模拟。
实施例2：
如图1、图2所示，本实施例基于实施例1，还包括温控系统，所述温控系统包括控制器、电磁阀、温控仪和温度传感器，所述冷水进管7和热水进管8上均设置有电磁阀；
所述温控仪用于采集热电偶3测量的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述温度传感器用于采集标样槽5内水环境的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述控制器用于接收温控仪和温度传感器的温度信号，做出分析判断是否开启冷水进管7或热水进管8上的电磁阀。
本实施例的工作过程如下：
1)、先将加热水箱9的水加热到30～50℃保持水温，开始测试时，第一次通过人工开启电磁阀将水放入标样槽5，水放满标样槽5后，关闭电磁阀，转换为自动控制；
2)、控制器根据标样槽5的水温情况，将开启冷热水电磁阀对标样槽5进行水温调节，将水温控制在30～50℃；
实施例3：
如图1、图2所示，本实施例基于实施例1，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括循环泵和循环泵变频控制器，通过循环泵实现对标样槽5内的水环境进行搅拌；所述循环泵变频控制器用于调节循环泵的输出流量。
实施例4：
如图1、图2所示，本实施例基于实施例2，还包括控制箱10，所述加热水箱9设置在控制箱10的顶部，所述控制箱10用于安装控制组件所述标样槽5和控制箱10集成设置在底座上，所述底座的底部设置有锁紧轮。
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.模拟燃料棒-乏池水温不同控温的加热装置，其特征在于，包括用于模拟燃料棒的标样棒和用于模拟乏池冷却剂的加热机构；
所述标样棒包括加热器(2)和包壳管(1)，所述加热器(2)设置在包壳管(1)内侧，所述包壳管(1)的两端与加热器(2)的外壁之间通过防水耐高温材料封装；
所述加热器(2)包括金属管，所述金属管内设置有发热体和填充材料，所述发热体和填充材料分别为Cr20Ni80和六方氮化硼，所述加热器(2)内通过引出线(4)引出，所述包壳管(1)的外壁设置有热电偶(3)；
所述加热机构包括标样槽(5)和标样棒安装台架(6)；
所述标样槽(5)用于提供水环境，所述标样槽(5)上设置有冷水进管(7)、热水进管(8)和排水管，所述冷水进管(7)和热水进管(8)分别用于向标样槽(5)内补充冷水和热水；
所述标样棒安装台架(6)安装在标样槽(5)的顶部，所述标样棒安装台架(6)用于安装标样棒。
2.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，还包括加热水箱(9)，所述加热水箱(9)与热水进管(8)连接，所述加热水箱(9)用于实现对其内部的水进行加热处理。
3.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，还包括温控系统，所述温控系统包括控制器、电磁阀、温控仪和温度传感器，所述冷水进管(7)和热水进管(8)上均设置有电磁阀；
所述温控仪用于采集热电偶(3)测量的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述温度传感器用于采集标样槽(5)内水环境的温度信号并将温度信号传递给控制器；
所述控制器用于接收温控仪和温度传感器的温度信号，做出分析判断是否开启冷水进管(7)或热水进管(8)上的电磁阀。
4.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括循环泵，通过循环泵实现对标样槽(5)内的水环境进行搅拌。
5.根据权利要求4所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，所述搅拌装置还包括循环泵变频控制器，所述循环泵变频控制器用于调节循环泵的输出流量。
6.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，所述标样棒安装台架(6)可拆卸式安装在标样槽(5)的顶部，所述标样棒安装台架(6)上设置有用于安装标样棒的安装孔。
7.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，所述加热器(2)采用304不锈钢制成。
8.根据权利要求1所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，还包括控制箱(10)，所述加热水箱(9)设置在控制箱(10)的顶部，所述控制箱(10)用于安装控制组件。
9.根据权利要求8所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，所述标样槽(5)和控制箱(10)集成设置在底座上，所述底座的底部设置有锁紧轮。
10.根据权利要求1-9任一项所述的模拟燃料棒-乏池不同控温的加热装置，其特征在于，所述防水耐高温材料为硅胶垫与环氧树脂进行端部灌封，标样棒与加热器之间导热材料为六方氮化硼，所述热电偶(3)为K型铠装热电偶，所述引出线(4)为耐温四氟引出线。
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