022]本實(shí)施方式中測試燃料棒5除了其上部測試包殼段6以外，其它部分的結(jié)構(gòu)(上述模擬段)與模擬燃料棒6是一致的，本實(shí)施方式中測試包殼段6的長度范圍是15?30cm，測試包殼段6的材質(zhì)與實(shí)際燃料包殼的材質(zhì)相同，并在其內(nèi)部充填惰性氣體，以使其內(nèi)壓與實(shí)際乏燃料棒的內(nèi)壓一致。
[0023]本實(shí)施方式中，圍筒I內(nèi)還設(shè)有格架3，利用格架3對燃料棒進(jìn)行橫向固定，使燃料棒之間按照設(shè)定棒間距設(shè)置，優(yōu)選定設(shè)定棒間距等于真實(shí)燃料組件的燃料棒之間的棒間距，即燃料棒之間的距離與真實(shí)燃料組件的燃料棒之間具有相同的棒間距。
[0024]本實(shí)施方式的試驗(yàn)裝置在燃料棒的包殼的空腔內(nèi)部方式電加熱絲4，從燃料棒的上下兩頭引出導(dǎo)線連接到外部的電流控制系統(tǒng)，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過電流控制系統(tǒng)將電加熱絲4通電加熱，使燃料棒的熱功率等于乏燃料衰變熱功率，更真實(shí)的模擬乏燃料水池的環(huán)境。
[0025]通過在燃料棒的包殼的外部安放熱電偶，并從熱電偶引出導(dǎo)線到外部的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對包殼表面溫度的測量。本實(shí)施方式中，熱電偶優(yōu)選的設(shè)置在燃料棒不同軸向位置的包殼外部，即熱電偶設(shè)置在包殼不同的軸向位置。
[0026]此外，為了實(shí)現(xiàn)對包殼測試端6的內(nèi)部氣壓的測量，在測試包殼段6的端塞(測試燃料棒的上端塞)上設(shè)置氣壓計(jì)，氣壓計(jì)與氣壓采集系統(tǒng)連接。
[0027]本實(shí)施方式中還提供了基于上述試驗(yàn)裝置的一種用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)過程具體如下:
[0028]試驗(yàn)過程中首先向圍筒I中添加水直至淹沒燃料棒，然后對電加熱絲4(包括模擬燃料棒2、測試燃料棒5中的電加熱絲，測試燃料棒5的測試包殼段和模擬段均有電加熱絲)進(jìn)行通電加熱，并通過功率控制系統(tǒng)進(jìn)行電加熱絲功率的控制，使燃料棒的熱功率為乏燃料衰變熱功率，在加熱過程中圍筒I中的水將沸騰、水位下降、蒸干，通過溫度采集系統(tǒng)測量和記錄上述加熱過程中模擬燃料棒2的不同軸向位置及測試包殼段6的熱電偶溫度值，得到模擬燃料棒2和測試包殼段6的表面溫度，并通過氣壓采集系統(tǒng)獲取所述氣壓計(jì)的氣壓值，得到整個(gè)加熱過程中測試包殼段6的內(nèi)部氣壓。
[0029]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括圍筒(1)，圍筒(I)內(nèi)設(shè)有與實(shí)際燃料棒高度相同的燃料棒，所述燃料棒包括若干個(gè)模擬燃料棒(2)和一個(gè)測試燃料棒(5)，若干個(gè)模擬燃料棒(2)組成模擬燃料棒束，測試燃料棒(5)設(shè)置在模擬燃料棒束的中央；所述測試燃料棒(5)包括上部的、與實(shí)際燃料棒包殼材質(zhì)相同的測試包殼段(6)和下部的模擬段，測試包殼段出)的內(nèi)壓與乏燃料棒的內(nèi)壓相同；所述燃料棒的包殼的內(nèi)部設(shè)有電加熱絲(4)，模擬燃料棒(2)和測試包殼段￠)的包殼外部設(shè)有熱電偶，所述電加熱絲(4)與用于對其進(jìn)行功率控制的功率控制系統(tǒng)連接，熱電偶與用于進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集的溫度采集系統(tǒng)連接；所述圍筒(I)內(nèi)裝有水，水的水位高于燃料棒的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:圍筒(I)內(nèi)還設(shè)有用于橫向固定燃料棒的格架(3)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述燃料棒之間按照設(shè)定棒間距設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述設(shè)定棒間距等于真實(shí)燃料組件的燃料棒之間的棒間距。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:熱電偶設(shè)置在包殼不同的軸向位置。
6.如權(quán)利要求1所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:測試包殼段(6)的端塞上設(shè)有氣壓計(jì)，氣壓計(jì)與氣壓采集系統(tǒng)連接。
7.如權(quán)利要求1所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述圍筒(I)的面積與所述燃料棒的個(gè)數(shù)之比等于乏燃料水池的面積與與其存儲(chǔ)的乏燃料棒的個(gè)數(shù)之比。
8.如權(quán)利要求1所述的用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述電加熱絲(4)通電時(shí)，燃料棒的熱功率等于乏燃料衰變熱功率。
9.基于權(quán)利要求1所述試驗(yàn)裝置的一種用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)方法，其特征在于:通過功率控制系統(tǒng)控制電加熱絲(4)的通電加熱，使燃料棒的熱功率等于乏燃料衰變熱功率，通過溫度采集系統(tǒng)測量和記錄加熱過程中熱電偶的溫度值；所述加熱過程包括圍筒(I)內(nèi)水的沸騰、水位下降和蒸干過程。
10.基于權(quán)利要求6所述試驗(yàn)裝置的一種用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)方法，其特征在于:通過功率控制系統(tǒng)控制電加熱絲(4)的通電加熱，使燃料棒的熱功率等于乏燃料衰變熱功率，通過溫度采集系統(tǒng)測量和記錄加熱過程中熱電偶的溫度值，并通過氣壓采集系統(tǒng)獲取所述氣壓計(jì)的氣壓值，得到測試包殼段出)的內(nèi)部氣壓值；所述加熱過程包括圍筒(I)內(nèi)水的沸騰、水位下降和蒸干過程。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模擬燃料包殼性能的試驗(yàn)裝置及方法，該裝置包括圍筒，圍筒內(nèi)設(shè)有與實(shí)際燃料棒高度相同的燃料棒，所述燃料棒包括若干個(gè)模擬燃料棒和一個(gè)位于若干模擬燃料棒中央位置的測試燃料棒；測試燃料棒包括與實(shí)際燃料棒包殼材質(zhì)相同的上部測試包殼段和下部模擬段，測試包殼段的內(nèi)壓與乏燃料棒的內(nèi)壓相同；燃料棒的包殼的內(nèi)部設(shè)有電加熱絲，模擬燃料棒和測試包殼段的包殼外部設(shè)有熱電偶，燃料棒與外部電流控制系統(tǒng)連接，熱電偶與外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；圍筒內(nèi)裝有水，水的水位高于燃料棒的高度。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置及方法簡單、易于實(shí)施，可以用來逼真模擬乏燃料水池事故下的燃料棒包殼所處環(huán)境，使包殼性能得到真實(shí)的體現(xiàn)。
【IPC分類】G21C17-00
【公開號】CN104575637
【申請?zhí)枴緾N201410776918
【發(fā)明人】江小川, 楊偉, 賀楷, 趙博, 楊妮蓉, 申騰
【申請人】中國核電工程有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月15日