专利名称:高效能中子慢化包的制作方法
一、所属技术领域：
本发明涉及核反应堆冷中子源装置的中子慢化包，特别涉及一种放置在反应堆内的垂直孔道内的高效能中子慢化包。
对于大功率反应堆高通量中子慢化时，慢化包的热负荷会大大增加，液氢汽化量大，而这些气体要从等宽度的环形通道溢出液面，因此对于如
图1所示的慢化包根本无法及时将这些蒸汽排出，从而使液氢层中的容积含气率超过30％以上，对中子的慢化作用大大降低。
为了实现上述目的，本发明通过对冷包结构的革新设计，有效降低环形液氢层的含汽率。本发明采用的技术方案是慢化包由包体外壳、双层杯芯及助冷通道组成。包体外壳在顶部与液氢管和气氢管相连，慢化包上层杯芯的顶部边缘设有带翻边的排气孔，排气孔的内边缘与下杯芯的外壁相吻合；下层杯芯的顶部外边缘应与排气孔的内边缘相吻合，上杯芯和杯芯的形状带有锥度，且杯芯的底部开有锯齿状孔口。包体外壳的外表面设有氦气助冷通道，助冷通道内的横向隔档为双螺旋线型，即整个圆周上隔成两个矩形通道。助冷氦气从慢化包外上部进入矩形通道，沿螺旋线方向向下流动。通道底部的两侧不设隔档，氦气从两侧流入另一个矩形通道，向上流动排出。
本发明的其他一些特点是，所述包体外壳为圆桶型或椭圆桶型。
所述助冷通道内的横向隔档为双螺旋线型，使整个圆周上隔成两个矩形通道。
本发明由于采用双层包芯和双螺旋线型氦助冷通道气，可以使液氢层的容积含气率比原来一般结构的慢化包下降60％以上；使环形通道的液氢含气量下降50％以上。
参见图2和图3，按本发明的技术方案制作的高效能中子慢化包，由包体外壳1、包芯及助冷通道4组成，慢化包体外壳1在包顶部与液氢管5和气氢管6相连接；包芯分上杯芯2和下杯芯3两层，上杯芯2和下杯芯3均带有锥度，慢化包上层杯芯2的顶部边缘设有与气氢管6相通的若干个带翻边的排气孔7，排气孔的内边缘与下杯芯3的外壁相吻合，包体外壳1的外表面设有氦气助冷通道4，通道采用双螺旋旋线型，整个圆周上隔成两个矩形通道；上杯芯2的顶部设有柱形排气孔，且下杯芯3的底部开有锯齿状孔口，在进气通道底部的两侧对称的开有回气口。
本发明的高效能中子慢化包工作原理如下从液氢管5输来的液氢直接沿上杯芯2的顶部滑下，一部分沿上杯芯2的壁面滑下进入上层环形通道，下层环形通道中的液氢是先从中间供液管流入的，再经过下杯芯3底部的锯齿形通道流入环形盛液氢通道；慢化包的上层液氢内所汽化的气体直接通过包体外壳1和上杯芯2之间的环形通道排入气氢管6，下层液氢内汽化的气体则通过排气孔7排入气氢管6，慢化包底部产生的蒸发气体则通过上杯芯2顶部的排气孔口排入气氢管6；通过气氢管6输送到冷却器冷凝成液体再送入液氢管5，构成氢的循环系统。
设置双层杯芯的目的是增大中子慢化过程中液氢层内气氢的排出速度，从而降低液氢层内的容积含气率。慢化包液氢层的上层和下层的交界面不能出现断层，要保证中子慢化所需要的液氢层厚度；设置助冷通道的目的是利用低温氦气在慢化包的外壁强化换热，将中子对液氢和慢化包壁的核发热带走。以有效的降低液氢的汽化量及其含气率。助冷通道采用双螺旋循环系统，而且在底部采用双测开口回气，从而可使慢化包均匀冷却；设置翻边孔的目的是保证下层液氢的液面高度和蒸发气体的排出。带翻边孔口的数量和大小可根据慢化包下层的液面高度和产生蒸发气体的量来确定。
在制作时，可以将慢化包，的包体外壳1制成圆桶型或椭圆桶型。
本发明的高效能种子慢化包，拟推荐在我国正在建造的“中国先进研究堆”的冷中子源装置中采用。
六、参考文献[1]B.Farnux and P.Breant，Upgrade of the experimental Facilities of the OrpheeReactor，proceedings of the third Meeting of the International Group on researchReactors(IGORR-III)，September 30-october 1，1993，Japan Atomic Energy Institute(JEARI)
权利要求
1.一种放置于反应堆垂直孔道内的高效能中子慢化包，由包体外壳[1]、双层杯芯及助冷通道[4]组成，包体外壳[1]在包顶部与液氢管[5]和气氢管[6]相连接；其特征在于，所述双层杯芯分为上杯芯[2]和下杯芯[3]两层，上杯芯[2]和下杯芯[3]的形状均带有锥度，上层杯芯[2]的顶部边缘设有与气氢管[6]相通的若干个带翻边的排气孔[7]，排气孔的内边缘与下杯芯[3]的外壁相吻合，包体外壳[1]的外表面设有助冷通道[4]；上杯芯[2]的顶部设有柱形排气孔，且下杯芯[3]的底部开有锯齿状孔口，在进气通道底部的两侧开有对称的回气口。
2.如权利要求
1所述的高效能中子慢化包，其特征在于，所述包体外壳[1]为圆桶型或椭圆桶型。
3.如权利要求
1所述的高效能中子慢化包，其特征在于，所述助冷通道[4]内的横向隔档为双螺旋线型，使整个圆周上隔成两个矩形通道。
专利摘要
本发明公开了核反应堆冷中子源中的一种高效能种子慢化包，它放置在反应堆内的垂直孔道内，中子慢化包由包体外壳、内置双层包芯和助冷通道组成，慢化包的顶部与液氢管和气氢管相连接。本发明的显著特征在于，慢化包的杯芯分为上下两层，包壳的外壁有双螺旋助冷通道，而且在进气通道的底部双测开孔，包芯与桶状包体之间形成的上下环形空间充满液氢来慢化中子，使环行通道液氢溢气量比现有结构的慢化包减少60％，使环形通道的液氢含气量下降50％以上。
文档编号G21C23/00GKCN1414567SQ02139565
公开日2003年4月30日 申请日期2002年11月29日
发明者冯全科, 王冶, 赵忖 申请人:西安交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan