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如图1所示，重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统，包括用于对重水堆燃料元件7进行钻孔并将裂变气体完全释放出来的钻孔装置1、用于测量所述重水堆燃料元件7内部空腔体积的标定机构2、用于对钻孔装置1释放出来的裂变气体进行加压收集的收集装置
3、以及用于对钻孔装置1、标定机构2和收集装置3进行抽真空的真空机组4，钻孔装置1的裂变气体导出管通过管路连接收集装置3，钻孔装置1与收集装置3构成封闭的管路系统，标定机构2和真空机组4均连通由钻孔装置1与收集装置3构成的封闭管路系统，从而真空机组4能够对由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统进行抽真空。
[0051]还包括电气控制系统，电气控制系统与由钻孔装置1、标定机构2、收集装置3、真空机组4构成的管路系统内的阀门和仪表电连接，对钻孔装置1、标定机构2、收集装置3、真空机组4及各连接管道上的阀门进行集中控制，并采集、表征钻孔装置1、标定机构2、收集装置3、真空机组4、各连接管道上的阀门及各设备上仪表的工作状态或参数。
[0052]如图2、图3、图4所示，钻孔装置1包括机架，机架上设置有密封座A8，密封座A8内设置有用于安装重水堆燃料元件7的孔A，所述的密封座A8上还设置有用于密封重水堆燃料元件7与密封座A8的孔A之间间隙的密封件，密封座A8连接有气体收集座9，气体收集座9具有贯穿气体收集座9且垂直于孔A的通孔B，气体收集座9设置有连通孔B的裂变气体导出管，密封座A8上设置有连通孔A和通孔B的一端的孔C，气体收集座9通过可轴向伸缩的管件10连接密封座B11，管件10的一端连通通孔B的另一端，密封座B11具有贯穿密封座B11的轴孔，管件10的另一端连通轴孔，孔C、通孔B、管件10和轴孔均同轴设置，密封座A8与气体收集座9之间、气体收集座9与管件10之间、管件10与密封座B11之间均为密封连接结构；密封座B11上安装有电钻12，电钻12的电机轴连接有轴6，轴6可转动地安装于密封座B11的轴孔内，轴6与轴孔之间设置有密封轴6与轴孔之间间隙的动密封结构，轴6的下部位于由管件10、通孔B和孔C构成的通道内，钻头5固定安装于轴6的下端，机架上固定安装有驱动电钻12沿轴6的轴向往复运动的驱动装置13。
[0053]使用时，将重水堆燃料元件7插入密封座A8的孔A，通过密封件密封重水堆燃料元件7，开启真空系统，对系统抽真空，当系统真空度达到技术要求时，开启电钻12电源，启动电钻12，驱动装置13驱动电钻12，电钻12的电机轴通过轴6带动钻头5旋转，高速旋转的钻头5随电钻12轴向运动到重水堆燃料元件7包壳表面，并钻穿重水堆燃料元件7包壳，裂变气体开始释放，当钻头5达到一定深度，驱动装置13限制钻头5移动，关闭电钻12电源，驱动装置13轴向撤出电钻12，钻头5离开重水堆燃料元件7，裂变气体完全释放出来，进入气体收集座9的通孔B进行收集，钻孔完成。动态密封结构实现钻孔过程中的动密封。
[0054]该钻孔装置1能够在强放环境中将重水堆燃料元件7的包壳刺穿，针对空腔体积小、类似实芯棒的重水堆燃料元件7，实现定点和定位刺孔。
[0055]所述的机架上还安装有将密封座A8的孔A内安装的重水堆燃料元件7从孔A内顶出的卸料装置。当钻孔完成后，燃料元件无法取出时，可以使用卸料装置将燃料元件推出密封座A8。
[0056]所述的驱动装置13为驱动气缸A，驱动气缸A沿与轴6的轴线平行的方向设置，电钻12与驱动气缸A的活塞杆固定连接。
[0057]所述的孔A为贯穿密封座A8的通孔，重水堆燃料元件7从孔A的一端安装于密封座A8内，所述的卸料装置包括驱动气缸B17和推杆14，驱动气缸B17沿平行于孔A轴线的方向设置，驱动气缸B17的活塞杆固定连接推杆14，推杆14位于密封座A8的孔A内，并位于与重水堆燃料元件7插入侧相对的一侧。使用驱动气缸B17推动推杆14，将重水堆燃料元件7推出密封座A8的孔A。
[0058]所述的密封座Bl 1为磁流体密封座，所述的轴6为配合安装于磁流体密封座内的磁流体密封轴，磁流体密封轴与磁流体密封座间为密封轴6与轴孔之间间隙的磁流体密封结构。磁流体密封轴采用金属软管密封，实现钻孔过程中的动态密封。在强放射性热室环境中首次采用磁流体密封技术，实现了刺孔过程中的动态密封。
[0059]所述的密封件为密封重水堆燃料元件7与密封座A8的孔A之间间隙的密封圈。密封圈设置于孔A与重水堆燃料元件7之间，并通过形变密封重水堆燃料元件7与密封座A8的孔A之间的间隙。
[0060]所述的密封圈采用0型密封圈，将重水堆燃料元件7插入密封座A8的孔A后，密封圈密封重水堆燃料元件7。在强放射性热室环境中，采用重水堆燃料元件7局部密封，实现了对重水堆燃料元件7的静态密封。所述的密封座A8上还设置有用于将密封圈进行挤压实现密封的旋转手柄15。从而，通过旋转手柄15挤压密封圈密封重水堆燃料元件7。
[0061]所述的机架具有用于支撑重水堆燃料元件7的水平支架16。
[0062]所述的可轴向伸缩的管件10为波纹管。
[0063]所述的气体收集座9设置有连通孔B的裂变气体导出管，并将裂变气体导出管连接系统管道。通过裂变气体导出管将进入气体收集座9的通孔B的裂变气体导出钻孔装置1，并且，裂变气体经裂变气体导出管进入系统管道。
[0064]如图1、图5所示，所述的标定机构2包括多个对比密封件34、以及连通裂变裂变气体导出管的标准容器35和压力测量装置33，标准容器35为体积已知的容器，对比密封件34用于依次密封安装于钻孔装置1内，对比密封件34密封安装于钻孔装置1用于密封安装重水堆燃料元件7的安装孔内，标准容器35连通裂变气体导出管的管道上设置有阀32。
[0065]不同的对比密封件34被密封于钻孔装置1内的体积不同，不同对比密封件34被密封于钻孔装置1内的体积的体积差可通过测量获得。不同对比密封件34被密封于钻孔装置1内的体积的体积差的范围覆盖预估重水堆燃料元件7内部空腔体积。
[0066]所述的压力测量装置33为薄膜真空计。优选的，所述的薄膜真空计由粗真空和低真空两个测量范围的真空计组成，两个范围叠加为0~1 X 105Pa。
[0067]所述的真空机组4为机械栗和分子栗，分子栗为主栗，前级栗为机械栗，先以机械栗进行预抽压，然后再使用分子栗进行深度抽压，直至真空腔体达到所需的气压为止。所述的阀32为蝶阀。
[0068]所述的对比密封件34包括圆柱型主体36和设置于圆柱型主体36端面上的凸台37，通过在不同对比密封件34的圆柱型主体36端面上设置不同体积的凸台37，实现不同的对比密封件34被密封于钻孔装置1内的体积不同。同时采用圆柱型主体36也使得对比密封件34与重水堆燃料元件7的形状相当，便于密封构件能够同时实现对重水堆燃料元件7及对比密封件34的密封，优选的圆柱型主体36的外径与重水堆燃料元件7的外径相等。
[0069]优选的所述的圆柱型主体36的两端均设置有凸台37，并且位于圆柱型主体36两端的凸台37的体积不同。这就使得，将对比密封件34的两端分别插入空腔内时，其两端被密封于钻孔装置1内的体积不同，也就使得一个对比密封件34能够用作积差一定的两个体对比密封件34，从而便于操作。优选的，所述的凸台37为圆柱型凸台37，通过调整凸台37的直径和轴向长度实现对凸台37体积的调节，也就实现了对比密封件34被密封于钻孔装置1内的体积大小的调节。
[0070]测量工艺包括标定、测量和修正。测量系统采用高精度的压力测量装置33 ;多个对比密封件34用于标定系统测量修正系数；标准容器35采用与系统管道体积对应规格制成的密封件，用于标定与测量系统管道体积；阀32用于隔离标准容器35与测量系统，阀32选用高真空的蝶阀，开启和关闭引起的系统管道体积的变化不得影响测量准确度要求。本技术工艺流程为首先依次将具有不同体积差的对比密封件34插入空腔并进行密封，测量不同负压条件下的体积差测量值，制作修正系数的标定曲线；其次，采用同样的测量方法测量待测重水堆燃料元件7未钻孔前与钻孔后的体积差，即待测重水堆燃料元件7内部空腔体积；最后，根据测量参数和标定曲线对测量结果进行修正。
[0071]如图1所示，所述的收集装置3包括U型水银计18、取样瓶19、收集瓶20、水银瓶21和缓冲瓶22，收集瓶20具有密闭的收集腔，水银瓶21具有密闭的水银腔，水银腔内盛装有水银，收集瓶20分别连接有管路A23、管路B24、管路C25、管路D26、管路E27和管路F28，收集腔的底部通过管路A23连接U型水银计18的开口端A，U型水银计18的另一开口端B连通大气，收集腔通过管路B24连接钻孔装置1的裂变气导出管，收集腔通过管路C25连接水银腔的底端，收集腔的顶部通过管路D26连接U型水银计18的开口端A，收集腔通过管路E27连接缓冲瓶22，收集腔通过管路F28连接取样瓶19，管路E27还通过管路Η连接水银腔的顶部，管路Ε27靠近收集腔的部分上设置有阀Α29，管路F28上设置有阀Β30，所述的缓冲瓶22通过管路G31连接大气或真空机组4。
[0072]该收集装置3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。
[0073]取样瓶19用于存放待分析的气体样品；收集腔是临时存放从系统管道出来的裂变气体；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19中的气体压力；阀Β30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。
[0074]优选的，管路G31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22，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22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。
[0075]优选的，管路Α23、管路Β24和管路C25连接于收集瓶20的底部，管路Α23和管路Β24与收集瓶20的连接部为与收集瓶20底相平行的水平管，从而利于水银腔内的水银从收集瓶20底部进入收集瓶20，并且进入的水银能尽快密封管路Β24和管路C25，管路D26、管路Ε27和管路F28连接于收集瓶20的顶部，利于气体的收集或排放，U型水银计18的开口端Α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A23和管路D26。
[0076]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。
[0077]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，实现了辐照后重水堆燃料元件7裂变气体增压收集，确保了安全性。
[0078]采用所述重水堆燃料元件7裂变气体释放和测量系统的重水堆燃料元件7裂变气体释放和测量工艺，包括以下步骤:
51、采用标定机构2计算重水堆燃料元件7钻孔前由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的体积；
52、对重水堆燃料元件7进行钻孔并将裂变气体完全释放出来，收集装置3对释放出来