隨堆燃料輻照裝置的制作方法

本申請屬于研究堆輻照，具體涉及一種隨堆燃料輻照裝置。

背景技術：

1、燃料的性能對反應堆的安全性和經濟性有著直接影響，而開展燃料隨堆輻照試驗是燃料研發與設計的關鍵步驟。在該試驗中，通過測量隨堆燃料輻照裝置試驗燃料段冷卻劑進出口溫度、流量、壓差可計算得到燃料的測量功率。然而，由于隨堆燃料輻照裝置試驗燃料段通常為縮比燃料，其堆內發熱量較原型更小，致使輻照裝置冷卻劑進出口溫度差異較小。在這種情況下，溫度測量元件的測量誤差會在很大程度上影響試驗結果，導致測量功率的準確性欠佳。

技術實現思路

1、因此，本申請要解決的技術問題在于提供一種隨堆燃料輻照裝置，能夠增大冷卻劑經過試驗燃料段后溫度的升高量，從而降低測量誤差對試驗結果的影響，提高測量功率的準確性。

2、為了解決上述問題，本申請提供了一種隨堆燃料輻照裝置，包括裝置段和試驗段，所述裝置段設置有冷卻劑輸送管，所述試驗段包括沿第一方向依次連接的上接頭、外套管和下接頭；

3、所述上接頭伸入所述冷卻劑輸送管內且與所述冷卻劑輸送管間隙密封連接，以形成環隙，所述上接頭沿周向設置有連通所述環隙的第一間隔層，在進行試驗時，所述環隙內的冷卻劑可進入所述第一間隔層并處于靜止停滯狀態，從而形成第一隔熱結構；

4、所述外套管沿周向設置有第二間隔層，所述第二間隔層的一端開放，使得所述外套管外部的所述冷卻劑能夠進入所述第二間隔層且呈所述靜止停滯狀態，從而形成第二隔熱結構；

5、所述下接頭沿周向設置有第三間隔層，所述第三間隔層的一端開放，使得所述下接頭外部的所述冷卻劑能夠進入所述第三間隔層且呈所述靜止停滯狀態，從而形成第三隔熱結構。

6、可選地，所述上接頭的外周表面中相對于所述環隙的位置處設置有若干個環狀的密封齒，若干個所述密封齒沿軸向間隔布置，且所述密封齒的齒頂與所述冷卻劑輸送管內壁為間隙密封配合。

7、可選地，所述外套管中沿所述第一方向依次設置有試驗燃料段、阻力塞和混流器，所述試驗燃料段用于承載燃料芯塊，所述燃料芯塊用于與經過所述試驗燃料段的所述冷卻劑進行熱量交換，所述阻力塞用于對經過所述試驗燃料段的所述冷卻劑施加阻力，所述混流器用于攪渾經過所述阻力塞的所述冷卻劑。

8、可選地，所述試驗燃料段包括夾塊，所述夾塊為中空結構，以形成容納所述燃料芯塊的定位腔，所述定位腔具有至少兩個限位部，以定位至少兩個所述燃料芯塊，至少兩個所述燃料芯塊用于劃分所述限位腔為至少三個矩形流道，至少三個所述矩形流道用于通過所述冷卻劑。

9、可選地，至少三個所述矩形流道包括位于兩個所述燃料芯塊之間的內流道以及分布在所述內流道兩側的外流道，所述內流道的通行面積大于所述外流道的通行面積。

10、可選地，所述試驗燃料段還包括夾板，所述夾塊與所述夾板相連接，所述夾板凸出于所述夾塊外壁且與所述外套管內壁配合，以使所述夾塊與所述外套管之間形成環形流道，所述環形流道也用于通過所述冷卻劑。

11、可選地，所述阻力塞包括沿軸向設置于所述外套管內的堵流體，所述堵流體的一端沿周向間隔設置有若干個上支撐柱，所述堵流體的另一端沿周向間隔設置有若干個下支撐柱，所述上支撐柱和所述下支撐柱均有部分在徑向上凸出于所述堵流體外壁且與所述外套管內壁配合，以使所述堵流體與所述外套管之間形成阻力流道。

12、可選地，所述堵流體的外周表面中相對于所述阻力流道的位置處設置有若干個環狀的阻流齒，若干個所述阻流齒沿軸向等間隔布置，相鄰兩個所述阻流齒的間隔距離與單個所述阻流齒的齒寬之和為10mm，單個所述阻流齒的齒寬為2mm～5mm，單個所述阻流齒的齒深小于等于3mm。

13、可選地，所述混流器為圓盤形結構，所述混流器的外壁與所述外套管配合，所述混流器上均布有若干個貫穿所述混流器的導向孔，若干個所述導向孔的中心線相交，交點位于所述混流器的第一方向側。

14、可選地，所述導向孔的中心線相對于所述混流器的中軸線的傾斜角度小于等于10度。

15、有益效果

16、本發明的實施例中所提供的隨堆燃料輻照裝置，通過設置第一隔熱結構、第二隔熱結構和第三隔熱結構，優化了熱量傳遞的路徑，使得冷卻劑在流經試驗燃料段時能夠充分吸收熱量，減少了熱量向周圍無關區域的擴散，實現冷卻劑經過試驗燃料段后溫度更大程度的升高，從而降低測量誤差對試驗結果的影響，提高測量功率的準確性。

技術特征：

1.一種隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，包括裝置段和試驗段，所述裝置段設置有冷卻劑輸送管(8)，所述試驗段包括沿第一方向依次連接的上接頭(1)、外套管(2)和下接頭(3)；

2.根據權利要求1所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述上接頭(1)的外周表面中相對于所述環隙(9)的位置處設置有若干個環狀的密封齒(12)，若干個所述密封齒(12)沿軸向間隔布置，且所述密封齒(12)的齒頂與所述冷卻劑輸送管(8)內壁為間隙密封配合。

3.根據權利要求1所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述外套管(2)中沿所述第一方向依次設置有試驗燃料段(5)、阻力塞(6)和混流器(7)，所述試驗燃料段(5)用于承載燃料芯塊(51)，所述燃料芯塊(51)用于與經過所述試驗燃料段(5)的所述冷卻劑進行熱量交換，所述阻力塞(6)用于對經過所述試驗燃料段(5)的所述冷卻劑施加阻力，所述混流器(7)用于攪渾經過所述阻力塞(6)的所述冷卻劑。

4.根據權利要求3所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述試驗燃料段(5)包括夾塊(52)，所述夾塊(52)為中空結構，以形成容納所述燃料芯塊(51)的定位腔，所述定位腔具有至少兩個限位部，以定位至少兩個所述燃料芯塊(51)，至少兩個所述燃料芯塊(51)用于劃分所述限位腔為至少三個矩形流道，至少三個所述矩形流道用于通過所述冷卻劑。

5.根據權利要求4所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，至少三個所述矩形流道包括位于兩個所述燃料芯塊(51)之間的內流道(54)以及分布在所述內流道(54)兩側的外流道(55)，所述內流道(54)的通行面積大于所述外流道(55)的通行面積。

6.根據權利要求4所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述試驗燃料段(5)還包括夾板(53)，所述夾塊(52)與所述夾板(53)相連接，所述夾板(53)凸出于所述夾塊(52)外壁且與所述外套管(2)內壁配合，以使所述夾塊(52)與所述外套管(2)之間形成環形流道(56)，所述環形流道(56)也用于通過所述冷卻劑。

7.根據權利要求3所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述阻力塞(6)包括沿軸向設置于所述外套管(2)內的堵流體(61)，所述堵流體(61)的一端沿周向間隔設置有若干個上支撐柱(62)，所述堵流體(61)的另一端沿周向間隔設置有若干個下支撐柱(63)，所述上支撐柱(62)和所述下支撐柱(63)均有部分在徑向上凸出于所述堵流體(61)外壁且與所述外套管(2)內壁配合，以使所述堵流體(61)與所述外套管(2)之間形成阻力流道。

8.根據權利要求7所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述堵流體(61)的外周表面中相對于所述阻力流道的位置處設置有若干個環狀的阻流齒(64)，若干個所述阻流齒(64)沿軸向等間隔布置，相鄰兩個所述阻流齒(64)的間隔距離與單個所述阻流齒(64)的齒寬之和為10mm，單個所述阻流齒(64)的齒寬為2mm～5mm，單個所述阻流齒(64)的齒深小于等于3mm。

9.根據權利要求3所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述混流器(7)為圓盤形結構，所述混流器(7)的外壁與所述外套管(2)配合，所述混流器(7)上均布有若干個貫穿所述混流器(7)的導向孔(71)，若干個所述導向孔(71)的中心線相交，交點位于所述混流器(7)的第一方向側。

10.根據權利要求9所述的隨堆燃料輻照裝置，其特征在于，所述導向孔(71)的中心線相對于所述混流器(7)的中軸線的傾斜角度小于等于10度。

技術總結
本申請提供了一種隨堆燃料輻照裝置，包括裝置段和試驗段，裝置段設置有冷卻劑輸送管，試驗段包括沿第一方向依次連接的上接頭、外套管和下接頭；上接頭伸入冷卻劑輸送管內且與冷卻劑輸送管間隙密封連接，以形成環隙，上接頭沿周向設置有連通環隙的第一間隔層，在進行試驗時，環隙內的冷卻劑可進入第一間隔層并處于靜止停滯狀態，從而形成第一隔熱結構；外套管沿周向設置有第二間隔層，第二間隔層的一端開放，使得外套管外部的冷卻劑能夠進入第二間隔層且呈靜止停滯狀態，從而形成第二隔熱結構；下接頭沿周向設置有第三間隔層，第三間隔層的一端開放，使得下接頭外部的冷卻劑能夠進入第三間隔層且呈靜止停滯狀態，從而形成第三隔熱結構。

技術研發人員：盧孟康,張亮,楊文華,沈光明,蔣國富,程錦康,趙文斌,劉浩,張文龍,金帥,何文
受保護的技術使用者：中國核動力研究設計院
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13