一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置的制作方法

本发明是一种用于对燃料棒进行冷却的装置，尤其针对于一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置。

背景技术：

发电的形式有很多种，有利用水发电的，风力发电的，火力发电的，还有利用核能发电的，将来核电站将成为主流的发电趋势，核电站使用燃料棒进行核裂变反应来进行发电，燃料棒在使用一段时间后，由于核裂变转变为核衰变，将需要更换新的燃料棒，而更换下来的燃料棒还在进行核衰变，反应并未停止，需要地方进行储存，传统的都是使用冷却装置进行储存，使用冷却液进行降温，将会出现一个问题；由于核衰变是一个不稳定的过程，燃料棒的放热过程不稳定，燃料棒可能瞬间出现高温，也可能暂时不放热，温度过高将使燃料棒膨胀破损，造成泄露，而冷却液的输入始终定时定量，不仅造成浪费，还不能时刻保证燃料棒的温度控制，使用不便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置，以解决由于核衰变是一个不稳定的过程，燃料棒的放热过程不稳定，燃料棒可能瞬间出现高温，也可能暂时不放热，温度过高将使燃料棒膨胀破损，造成泄露，而冷却液的输入始终定时定量，不仅造成浪费，还不能时刻保证燃料棒的温度控制，使用不便的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置，其结构包括垫板、冷却罐体、箍套、罐口沿圈、出液口、冷却液进量微调装置、置棒架、燃料棒,所述箍套焊接在冷却罐体外圈的下端，所述出液口嵌在冷却罐体的左端，所述罐口沿圈焊接在冷却罐体的上端，所述垫板共设有两个且互相交叉呈九十度，所述垫板过盈配合在冷却罐体的下端，所述冷却液进量微调装置焊接在冷却罐体内部的下端，所述置棒架胶连接在冷却罐体内部的中段，所述燃料棒共设有两个以上并等距间隙配合在置棒架的中段。

为优化上述技术方案，进一步采取的措施为：

在上述方案中，所述冷却液进量微调装置由大固定座、冷却液控制结构、密封伸缩结构、液态金属腔室、温度感应结构组成，所述密封伸缩结构焊接在大固定座右表面的上端，所述温度感应结构共设有两个并分别焊接在大固定座的上端，所述液态金属腔室嵌于大固定座的内部，所述冷却液控制结构间隙配合在密封伸缩结构的右端，所述大固定座焊接在冷却罐体内部的下端。

在上述方案中，所述冷却液控制结构由钢制管道、小固定板、弹簧、凹槽、长板、滑轮、推动套、斜头板、冷却液孔口结构组成，所述小固定板胶连接在钢制管道的上端，所述弹簧焊接在小固定板的左端，所述凹槽嵌在钢制管道前端的左侧，所述推动套间隙配合在钢制管道的左端，所述长板共设有两个并分别胶连接在推动套右端的上下两侧，所述滑轮活动连接在长板的下端，所述斜头板焊接在推动套的内圈，所述冷却液孔口结构共设有两个以上且分别等距的嵌在凹槽的正面，所述推动套间隙配合在密封伸缩结构的右端。

在上述方案中，所述密封伸缩结构由外固定管、内推动杆、密封滑动块组成，所述密封滑动块胶连接在内推动杆的左端，所述内推动杆间隙配合在外固定管的内部，所述外固定管焊接在大固定座右表面的上端。

在上述方案中，所述温度感应结构由环氧树脂套、陶瓷螺旋管、汞液内管组成，所述汞液内管嵌在陶瓷螺旋管的内部，所述环氧树脂套胶连接在陶瓷螺旋管的内圈，所述陶瓷螺旋管焊接在大固定座的上端。

在上述方案中，所述凹槽最左端的冷却液孔口结构由下出液管、外壁、斜头接触杆、上出液管、滑动套、硬质塑料堵水块组成，所述下出液管过盈配合在外壁的下端，所述上出液管过盈配合在外壁的上端，所述滑动套焊接在外壁的内部，所述斜头接触杆间隙配合在滑动套的内圈，所述硬质塑料堵水块胶连接在斜头接触杆的左端，所述外壁嵌在凹槽的正面。

有益效果

本发明一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置，在工作时，将燃料棒放置在置棒架上，对冷却液进量微调装置注入一定压力的冷却液，多余的冷却液会从出液口排出，在燃料棒的衰变过程中，当衰变异常，燃料棒过度放热时，冷却液进量微调装置中的温度感应结构感受到温度变化异常，汞液内管与液态金属腔室是连通的，汞液内管将温度传递到液态金属腔室内的液态金属，液态金属受热膨胀，推动密封伸缩结构中的密封滑动块，使密封滑动块向右移动，然后内推动杆向右移动，使冷却液控制结构中的推动套向右移动，然后弹簧被压缩，斜头板也随着向右移动，在移动过程中，斜头板的右端与冷却液孔口结构接触，使冷却液孔口结构中的斜头接触杆向后退，然后硬质塑料堵水块与外壁分离，使钢制管道内的冷却液从下出液管与上出液管流出，对冷却罐体内的冷却液进行替换，降低冷却罐体内部温度，当燃料棒的温度被新替换的冷却液降低后，温度感应结构感受到温度变化，液态金属腔室内温度降低，密封伸缩结构回缩，推动套复位，使多个冷却液孔口结构暂停出液或者只有一两个在出液，从而保证对燃料棒温度的控制，从而完成工作。

本发明一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置，通过设有冷却液进量微调装置，液态金属腔室与温度感应结构互相配合，感受温度变化后自身体积出现变化，然后密封伸缩结构与冷却液控制结构互相配合，控制冷却液的出液量与出液速度，根据燃料棒的温度变化，时刻改变冷却液的替换速度，保证燃料棒处在一个温度均匀的环境下，节约冷却液的同时防止燃料棒出现泄漏问题，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中的附图作详细地介绍，以此让本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置的结构示意图。

图2为本发明一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置剖面的结构示意图。

图3为本发明冷却液进量微调装置的结构示意图。

图4为本发明冷却液控制结构放大的结构示意图。

图5为本发明冷却液控制结构左侧剖面的结构示意图。

图6为本发明密封伸缩结构的结构示意图。

图7为本发明温度感应结构俯视剖面的结构示意图。

图8为本发明冷却液孔口结构放大详细的结构示意图。

图9为本发明斜头接触杆俯视的结构示意图。

附图标记说明：垫板1、冷却罐体2、箍套3、罐口沿圈4、出液口5、冷却液进量微调装置6、置棒架7、燃料棒8、大固定座61、冷却液控制结构62、密封伸缩结构63、液态金属腔室64、温度感应结构65、钢制管道621、小固定板622、弹簧623、凹槽624、长板625、滑轮626、推动套627、斜头板628、冷却液孔口结构629、外固定管631、内推动杆632、密封滑动块633、环氧树脂套651、陶瓷螺旋管652、汞液内管653、下出液管6291、外壁6292、斜头接触杆6293、上出液管6294、滑动套6295、硬质塑料堵水块6296。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-图2，本发明提供一种基于液态金属热膨胀调节的燃料棒冷却装置：其结构包括垫板1、冷却罐体2、箍套3、罐口沿圈4、出液口5、冷却液进量微调装置6、置棒架7、燃料棒8,所述箍套3焊接在冷却罐体2外圈的下端，所述出液口5嵌在冷却罐体2的左端，所述罐口沿圈4焊接在冷却罐体2的上端，所述垫板1共设有两个且互相交叉呈九十度，所述垫板1过盈配合在冷却罐体2的下端，所述冷却液进量微调装置6焊接在冷却罐体2内部的下端，所述置棒架7胶连接在冷却罐体2内部的中段，所述燃料棒8共设有两个以上并等距间隙配合在置棒架7的中段。

请参阅图3，所述冷却液进量微调装置6由大固定座61、冷却液控制结构62、密封伸缩结构63、液态金属腔室64、温度感应结构65组成，所述密封伸缩结构63焊接在大固定座61右表面的上端，所述温度感应结构65共设有两个并分别焊接在大固定座61的上端，所述液态金属腔室64嵌于大固定座61的内部，所述冷却液控制结构62间隙配合在密封伸缩结构63的右端，所述大固定座61焊接在冷却罐体2内部的下端，密封伸缩结构63的特殊位置，使得自身受液态金属腔室64内液体压力的影响较小。

请参阅图4-图5，所述冷却液控制结构62由钢制管道621、小固定板622、弹簧623、凹槽624、长板625、滑轮626、推动套627、斜头板628、冷却液孔口结构629组成，所述小固定板622胶连接在钢制管道621的上端，所述弹簧623焊接在小固定板622的左端，所述凹槽624嵌在钢制管道621前端的左侧，所述推动套627间隙配合在钢制管道621的左端，所述长板625共设有两个并分别胶连接在推动套627右端的上下两侧，所述滑轮626活动连接在长板625的下端，所述斜头板628焊接在推动套627的内圈，所述冷却液孔口结构629共设有两个以上且分别等距的嵌在凹槽624的正面，所述推动套627间隙配合在密封伸缩结构63的右端，滑轮626设有多个便于推动套627的滑动，防止卡死，推动套627的结构上下对称，便于受力均匀，斜头板628的右端的斜面设计便于与冷却液孔口结构629的前端相对应。

请参阅图6，所述密封伸缩结构63由外固定管631、内推动杆632、密封滑动块633组成，所述密封滑动块633胶连接在内推动杆632的左端，所述内推动杆632间隙配合在外固定管631的内部，所述外固定管631焊接在大固定座61右表面的上端，外固定管631右端的特殊结构防止内推动杆632滑出，使液态金属泄露。

请参阅图7，所述温度感应结构65由环氧树脂套651、陶瓷螺旋管652、汞液内管653组成，所述汞液内管653嵌在陶瓷螺旋管652的内部，所述环氧树脂套651胶连接在陶瓷螺旋管652的内圈，所述陶瓷螺旋管652焊接在大固定座61的上端，环氧树脂套651具有良好的缓冲减震效果，防止燃料棒8在防止过程中不慎触碰陶瓷螺旋管652使其发生破碎，陶瓷螺旋管652的特殊结构便于感受燃料棒8的温度，汞液内管653的汞液受温度影响时，体积变化大，便于感受温度变化。

请参阅图8-图9，所述凹槽624最左端的冷却液孔口结构629由下出液管6291、外壁6292、斜头接触杆6293、上出液管6294、滑动套6295、硬质塑料堵水块6296组成，所述下出液管6291过盈配合在外壁6292的下端，所述上出液管6294过盈配合在外壁6292的上端，所述滑动套6295焊接在外壁6292的内部，所述斜头接触杆6293间隙配合在滑动套6295的内圈，所述硬质塑料堵水块6296胶连接在斜头接触杆6293的左端，所述外壁6292嵌在凹槽624的正面，下出液管6291与上出液管6294上下对称，便于均匀出液，外壁6292内部左端的特殊设计便于加快冷却液的流速从而加大流体压力，斜头接触杆6293的右端斜面设计与斜头板628相对应，减小接触阻力，硬质塑料堵水块6296自身质量轻，且结构设计贴合外壁6292，防漏效果好。

在工作时，将燃料棒8放置在置棒架7上，对冷却液进量微调装置6注入一定压力的冷却液，多余的冷却液会从出液口5排出，在燃料棒8的衰变过程中，当衰变异常，燃料棒8过度放热时，冷却液进量微调装置6中的温度感应结构65感受到温度变化异常，汞液内管653与液态金属腔室64是连通的，汞液内管653将温度传递到液态金属腔室64内的液态金属，液态金属受热膨胀，推动密封伸缩结构63中的密封滑动块633，使密封滑动块633向右移动，然后内推动杆632向右移动，使冷却液控制结构62中的推动套627向右移动，然后弹簧623被压缩，斜头板628也随着向右移动，在移动过程中，斜头板628的右端与冷却液孔口结构629接触，使冷却液孔口结构629中的斜头接触杆6293向后退，然后硬质塑料堵水块6296与外壁6292分离，使钢制管道621内的冷却液从下出液管6291与上出液管6294流出，对冷却罐体2内的冷却液进行替换，降低冷却罐体2内部温度，当燃料棒8的温度被新替换的冷却液降低后，温度感应结构65感受到温度变化，液态金属腔室64内温度降低，密封伸缩结构63回缩，推动套627复位，使多个冷却液孔口结构629暂停出液或者只有一两个在出液，从而保证对燃料棒8温度的控制，从而完成工作。

本发明通过上述部件的互相组合，液态金属腔室64与温度感应结构65互相配合，感受温度变化后自身体积出现变化，然后密封伸缩结构63与冷却液控制结构62互相配合，控制冷却液的出液量与出液速度，根据燃料棒8的温度变化，时刻改变冷却液的替换速度，保证燃料棒8处在一个温度均匀的环境下，节约冷却液的同时防止燃料棒8出现泄漏问题，实用性强。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落于本发明的保护范围之内。