燃料棒裂变气体加压收集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及裂变气体分析方法领域，具体地，涉及燃料棒裂变气体加压收集
目.ο
【背景技术】
[0002]当前，我国核技术快速发展，而裂变气体成分分析是考验新型燃料元件辐照性能一种重要的技术指标。裂变气体成份分析主要采用气相色谱分析，其分析范围与分析灵敏度取决于两个主要因素:一是各气体成分体积比，目前气相色谱仪检出灵敏度为1X10 5，低于此百分比的气体无法检出；二是气体样品的压力，燃料棒裂变气体释放后，由于释放装置系统管路体积总是远远大于燃料棒的内腔体积，裂变气体释放后，压力会降低至初始压力的0.01-0.001。由于测量区域与热室区域环境的差异和气体成份分析系统的特殊性，当前绝大多数裂变气体气体成份分析采用取样分析，即从热室将气体瓶收集后，送到分析试验室进行分析。为减少负压对气体样品收集的影响，一般会采取两种技术解决措施，一种是预先充入化学性质稳定的惰性气体(常有He)，提高气体样品的压力，另一种是采用液体挤压的形式直接压缩气体样品，提高气体样品的压力。前一方式为提高压力外加了大量的气体，原裂变气体成分百分比会大幅降低，对气相色谱仪的测量灵敏度要求非常高，存在无法测量的风险，第二方式由于直接加压，没有引入外来气体，对气相色谱仪的测量灵敏度要求低。
[0003]对于当前我国正在开展压水堆燃料元件回收铀用于重水堆燃料元件的研发和辐照验证试验，属于我国首次，裂变气体的释放率和释放量无法准确预估，无法准确判断是否到达气相色谱仪分析灵敏度。为保证回收铀裂变气体分析的准确性和真实性，对气体样品收集采用直接增压法。早期国内外均采用玻璃系统和水银介质，但存在较大的安全风险，一是玻璃系统结构复杂，属硬而脆的材料，一旦破碎，容易导致水银飞溅，水银属剧毒物质，对作业人员存在潜在的安全风险。为解决这一问题，开展了裂变气体收集增压技术的研究。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种增大气体收集率、测量准确的的燃料棒裂变气体加压收集装置。
[0005]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是:
[0006]—种的燃料棒裂变气体加压收集装置，包括U型水银计、取样瓶、收集瓶、水银瓶和缓冲瓶，收集瓶具有密闭的收集腔，水银瓶具有密闭的水银腔，水银腔内盛装有水银，收集瓶分别连接有管路A、管路B、管路C、管路D、管路E和管路F，收集腔的底部通过管路A连接U型水银计的开口端A，U型水银计的另一开口端B连通大气，收集腔通过管路B引入裂变气体，收集腔通过管路C连接水银腔的底端，收集腔的顶部通过管路D连接U型水银计的开口端A，收集腔通过管路E连接缓冲瓶，收集腔通过管路F连接取样瓶，管路E还通过管路Η连接水银腔的顶部，管路Ε靠近收集腔的部分上设置有阀Α，管路F上设置有阀Β，所述的缓冲瓶通过管路G连接大气或抽真空装置。
[0007]本实用新型解决了在不改变裂变气体成份比的基础上，实现微量裂变气体的收集、测量、转运和分析技术要求。
[0008]取样瓶用于存放待分析的气体样品；收集腔是临时存放从系统管路出来的裂变气体；水银腔用于存放水银，一般体积大于收集腔；单开口 U型真空计用测量取样瓶中的气体压力；阀B是用于保证收集系统初抽真空时和事故状态时水银的安全，防止进入系统其它空间。
[0009]优选的，管路G连接三通管的一端，该三通管的另外两端分别通过管路连接大气和抽真空装置，且三通管连接大气和抽真空装置的管路上均设置有针阀，利用针阀对真空系统的气体流量进行微量和连续调节，配置了大容积的缓冲瓶，保证液位上下平稳移动，使收集操作安全可控，实现微量流量调节技术。调节针阀和缓冲瓶是减小真空系统和放气气体流量，保证操作的安全性和平稳性。
[0010]优选的，管路A、管路B和管路C连接于收集瓶的底部，管路A和管路B与收集瓶的连接部为与收集瓶底相平行的水平管，从而利于水银腔内的水银从收集瓶底部进入收集瓶，并且进入的水银能尽快密封管路B和管路C，管路D、管路E和管路F连接于收集瓶的顶部，利于气体的收集或排放，U型水银计的开口端A连接三通管的一端，该三通管的另外两端分别通过管路连接管路A和管路D。
[0011]采用单开口 U型水银真空计，实现了收集后气体样品压力的准确测量，增大气体收集率。
[0012]采用内抛光的不锈钢自密封结构设计和微小流量调节结构，实现了辐照后燃料棒裂变气体增压收集，确保了安全性。
[0013]本实用新型增压收集工艺包括引气、密封增压和气体样品压力测量三个组成部份。收集工艺技术中引气是将通过真空系统和流量针阀降低水银液面将分布在系统管路内的裂变气体引入到收集腔中；密封增压是通过调节放气针阀提高水银液面将收集腔中的气体压入取样瓶中；压力测量为收集操作完成后，采用单开口 U型计测量取样瓶中气体的压力。
[0014]实际操作时，根据燃料元件铀装量和燃耗估算裂变气体的释放量，计算收集系统释放后的压力范围，根据压力范围选择满足量程的单开口 U型水银真空计。
[0015]本实用新型在裂变气体从刺孔腔引入前将收集系统抽真空，排除管路内气体和部份内壁吸附气体，减少杂质气体对气体成分分析的影响；然后将裂变气体引入收集系统，调节水银槽的液面，使裂变气体收集腔自动与其它管路密封隔离，随后将裂变气体压入样品收集瓶；关闭样品收集瓶，使水银液面下降，自动打开管路系统与裂变气体收集腔连通，管路系统内的裂变气体又进入收集腔，调节水银液面升高，开展再一次的收集。通过3次收集，至少可将90%的裂变气体收入取样瓶中，取样瓶内的裂变气体的压力取决于裂变气体的释放量和取样瓶的大小，增压比为系统管路体积与取样瓶体积(5ml~80ml)的比值，增压比范围一般在6~100之间；管路内的残余气体由真空系统送回热室壳体进入排风系统。取出裂变气体取样瓶，送入气体分析试验室开展气体分析。
[0016]本实用新型不仅适用于棒束型燃料元件，如重水堆、压水堆燃料元件，也适用于其它类型的燃料元件裂变气体的增压收集。
[0017]本技术已成功应用于放射性环境下压水堆回收铀应用于重水堆燃料元件辐照后裂变气体增压收集。
[0018]综上，本实用新型的有益效果是:
[0019]1、通过结构设计和选材，确保裂变气体收集操作的安全性；采用独创的压差测量技术既有效地增大气体收集率，又保证测量的准确性；建立全新的裂变气体收集工艺技术，实现了燃料棒辐照后裂变气体样品的有效增压收集。
[0020]2、本实用新型专利设计了燃料棒裂变气体安全增压收集技术，已成功用于压水堆回收铀用于重水堆燃料元件的辐照考验试验。
[0021]2、本实用新型专利原理简单，安全、准确和高效，保证了后续裂变，不但可用于军用在役核燃料，也用于各种新型燃料元件辐照性能试验，为核反应堆在运行安全、燃料元件的设计、制造和性能改进提供准确的数据支持。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的结构示意图。
[0023]附图中标记及相应的零部件名称:
[0024]1- U型水银计，2-取样瓶，3-收集瓶，4-水银瓶，5_缓冲瓶，6_管路A，7_管路B，8-管路C，9-管路D，10-管路E，11-管路F，12-阀A，13-阀B，14-管路G，15-针阀。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0026]实施例:
[0027]如图1所示，燃料棒裂变气体加压收集装置，包括U型水银计1、取样瓶2、收集瓶3、水银瓶4和缓冲瓶5，收集瓶3具有密闭的收集腔，水银瓶4具有密闭的水银腔，水银腔内盛装有水银，收集瓶3分别连接有管路A6、管路B7、管路C8、管路D9、管路E10和管路F11，收集腔的底部通过管路A6连接U型水银计