重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统及工艺的制作方法_4

文档序号:9668758阅读:来源:国知局
的气体进行加压收集;
53、采用标定机构2计算重水堆燃料元件7内部空腔体积和由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的体积之和,从而得到重水堆燃料元件7内部空腔体积。
[0079]所述的步骤S1的操作方法为:将重水堆燃料元件7放入钻孔装置1内,标定机构2包括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,标准容器35连通裂变气体导出管的管道上设置有阀32,打开阀32,然后由真空机组4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预抽真空,记录压力测量装置33测得的压力P0,并停止抽真空,将阀32关闭,然后继续由真空机组4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抽真空,当由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的真空度达到一定程度时,记录压力测量装置33测得的压力P1,并停止抽真空,打开阀32,标准容器35内气体进入由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统,记录压力测量装置33测得的压力P2,根据理想气体状态方程,计算由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的空腔体积。
[0080]所述的步骤S2包括以下子步骤:
521、将重水堆燃料元件7插入密封座A8的孔A,然后由真空机组4对钻孔装置1内部及通过管道F连接的收集腔和取样瓶19内部抽真空,排除收集腔、取样瓶19及与收集腔连通的管道内的气体和内壁吸附的气体;
522、当系统真空度达到技术要求时,开启电钻12电源,驱动装置13下压电钻12,电钻12的电机轴通过轴带动钻头6旋转,高速旋转的钻头6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,裂变气体经气体收集座9连接的裂变气体导出管导出;
523、当钻头6达到一定深度,驱动装置13限制钻头6移动,关闭电钻12电源,驱动装置13轴向撤出电钻12,钻头6离开重水堆燃料元件7,裂变气体完全释放出来,裂变气体继续经气体收集座9连接的裂变气体导出管导出,钻孔完成;
524、将步骤S22和步骤S23中由裂变气体导出管导出的裂变气体通过管道B引入收集腔,通过调节阀门,将水银腔内的水银通过管道C注入收集腔内,并使收集腔内的水银将收集腔与其它管道密封隔离,仅使收集腔连通取样瓶19和U型水银计1818,继续提升收集腔内水银的液位,将收集腔内的裂变气体压入取样瓶19,然后关闭管道F上的阀B30 ;
525、调节阀门,使收集腔内的水银回流至水银腔,使收集腔内水银液位下降,直到收集腔与管道B连通,管道B内的裂变气又进入收集腔,再次执行步骤S24 ;
526、重复步骤S24?S25,在取样瓶19内得到具有一定压力的裂变气体。
[0081]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。
[0082]本发明在裂变气体从刺孔腔引入前将收集系统抽真空,排除管道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道密封隔离,随后将裂变气体压入样品收集瓶20 ;关闭样品收集瓶20,调节阀门,使水银液面下降,自动打开管道系统与裂变气体收集腔连通,管道系统内的裂变气体又进入收集腔,调节水银液面升高,进行再次的收集。通过3次收集,至少可将90%的裂变气体收入取样瓶19中,取样瓶19内的裂变气体的压力取决于裂变气体的释放量和取样瓶19的大小,增压比为系统管道体积与取样瓶19体积(5ml~80ml)的比值,增压比范围一般在6~100之间;管道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19,送入气体分析试验室开展气体分析。
[0083]该增压收集工艺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。
[0084]该增压收集工艺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7辐照后裂变气体增压收集。
[0085]所述的S3的操作方法为:裂变气体收集完毕后,更换取样瓶19,同时打开阀32,密封由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统,由真空机组4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预抽真空,记录压力测量装置33测得的压力P0,并停止抽真空,将阀32关闭,然后继续由真空机组4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抽真空,当压力测量装置33测得的压力为步骤S1记录的P1时,停止抽真空,打开阀32,标准容器35内气体进入由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统,记录压力测量装置33测得的压力P2,根据理想气体状态方程,计算重水堆燃料元件7内部空腔体积和由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的体积之和,从而得到重水堆燃料元件7内部空腔体积。
[0086]所述的S3的操作方法为:还包括对步骤S3得到的重水堆燃料元件7内部空腔体积进行修正的步骤,具体包括:
A1、通过重水堆燃料元件7的设计图册和重水堆燃料元件7辐照考验参考资料,预估重水堆燃料元件7内部空腔体积范围;
A2、根据预估体积,选用具有至少3种体积差的多个对比密封件34,体积差覆盖待测件的预估体积,所述的体积差是指不同对比密封件34被密封于钻孔装置内的体积的体积差;A3、依次将对比密封件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,在不同压力下分别测量插入密封件时的系统体积,将测量的体积差与体积差的理论计算值比较;其包括以下子步骤;
A31、将对比密封件A装入钻孔装置1用于密封安装重水堆燃料元件7的安装孔内,保持阀32打开,通过真空机组4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预抽真空,记录用于测量由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统内部压力的压力测量装置33测得的压力P0,并停止抽真空,将阀32关闭,然后通过真空机组4继续对由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统抽真空,记录压力测量装置33测得的压力P1,并停止抽真空,然后打开阀32,标准容器35内的气体进入由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统,记录压力测量装置33测得的压力P2,根据理想气体状态方程,计算由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的体积;
A32、将与对比密封件A具有体积差的对比密封件B装入钻孔装置,打开阀32,通过真空机组4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预抽真空,记录压力测量装置33测得的压力P0,并停止抽真空,将阀32关闭,然后通过真空机组4继续对由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统抽真空,当压力测量装置33测得的压力为步骤A31记录的P1时,停止抽真空,然后打开阀32,标准容器35内的气体进入由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统,记录压力测量装置33测得的压力P3,根据理想气体状态方程,计算由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统的体积;
A33、将S31和S32两次测量的由收集装置3、钻孔装置1和标定机构2构成的封闭管路系统体积差V与体积差的理论计算值比较,并计算测量误差和修正系数K,修正系数K=两密封件体积差理论计算值/测量的系统体积差V,完成一次测量,该修正系数即为与该测量系统体积差V和压力Ρ1相对应的修正系数;然后对各具有不同体积差的两个密封件在多个压力Ρ1下分别进行上述测量,并记录每次测量系统体积差V、压力Ρ1及修正系数Κ,构成测量数据库;
Α4、依据所述测量数据库制作各测量封闭管路系统体积差V相对应的修正系数Κ-压力Ρ1修正曲线和各压力Ρ1相对应的修正系数Κ-标定体积V修正曲线;
Α5、根据步骤S1记录的压力Ρ1和步骤S3测得的重水堆燃料元件7内部空腔体积,在Κ-P修正曲线或Κ-V修正曲线上查询修正系数;
Α6、计算待测重水堆燃料元件7辐照后实际空腔体积,待测重水堆燃料元件7辐照后实际空腔体积=Κ*步骤S3得到的重水堆燃料元件7内部空腔体积。
[0087]通过研究采用理想气体状态平衡方程用于实际气体进行体积测量误差修正方法,建立微小体积测量修正系数标定方法,建立辐照后重水堆燃料元件7内部空腔体积测量技术,实现棒束型燃料元件内部空腔体积测量,已成功用于压水堆回收铀用于重水堆燃料元件7的辐照考验试验,在放射性环境下对辐照后重水堆燃料棒的内部空腔体积进行测量,测量结果准确可靠。
[0088]如上所述,可较好的实现本发明。
【主权项】
1.重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统,其特征在于,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。2.根据权利要求1所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统,其特征在于,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。3.根据权利要求1所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统,其特征在于,所述的钻孔装置(1)包括机架,机架上设置有密封座A (8),密封座A (8)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A (8)上还设置有用于密封重水堆燃料元件(7)与密封座A (8)的孔A之间间隙的密封件,密封座A (8)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A (8)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B (11),管件(10)的一端连通通孔B的另一端,密封座B (11)具有贯穿密封座B (11)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A (8)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B (11)之间均为密封连接结构;密封座B (11)上安装有电钻(12 ),电钻(12 )的电机轴连接有轴(6 ),轴(6 )
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