[发明专利]燃料啜吸检测环境模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料啜吸检测环境模拟装置。

背景技术

燃料作为核电站的能量之源，处于环境恶劣的堆芯之中，在运行过程中受到辐射、水流冲击、异物撞击、振动、腐蚀等众多因素的影响，容易发生因破损而导致放射性可溶裂变产物或裂变气体的泄漏，影响反应堆的安全运行和增加公众辐射风险的概率。因此，为确保燃料组件结构的完整性和密封性及不增加额外的换料大修窗口，在核电站换料大修期间，通常利用在线式燃料啜吸检测装置对燃料进行检测，鉴别出发生破损的燃料并将其进行隔离修复，从而避免将破损燃料再次装入堆芯，也避免将破损燃料混入贮存水池和后处理厂。

目前，针对燃料破损快速定性检测常采用在线式燃料啜吸检测系统（On-Line Fuel Sipping Inspection System，OFSIS），如图1所示，在线式燃料啜吸检测系统主要包括检测样本源获取单元11、放射性剂量测量单元12及检测样本源分析程序13，其中放射性剂量测量单元12由放射性活度测量模块121、校准放射源或专用校准模块122及核仪表插件123组成，检测样本源获取单元11通过吸水管17与装卸料机15的吸水口151连通，检测样本源获取单元11还通过排水管16与堆芯水池14连通。为确保在线式燃料啜吸检测系统作业的可靠性和准确性，在应用到核电现场之前，需对在线式燃料啜吸检测系统的各组成单元实施功能性测试和系统的综合性能测试。

在线式燃料啜吸检测系统的作业原理是利用装卸料机15将燃料组件从堆芯水池14中提升至装卸料机15的内套筒中，在提升过程中，由于燃料组件内外环境压差发生变化，从而导致Xe133、Kr85等放射性裂变气体溢出；利用安装在装卸料机15的抓具上的吸水管17，将燃料组件上管座附近的堆芯冷却水吸至检测样本源获取单元11，通过检测样本源获取单元11进行气水分离、除湿及干燥，提取检测用的检测样本源（即放射性气体）；通过放射性剂量测量单元12对所采气体的Xe133、Kr85等活度进行测量，根据判定准则，利用检测样本源分析程序13，即可确定燃料组件放射性活度（CPS）是否超标，进而判定燃料组件是否存在泄漏。

对于放射性剂量测量单元12，除用于测试检测样本源中β或γ粒子的放射性活度测量模块121外，其内部通常还包括一套用于校准放射性剂量测量单元12的校准放射源或者专用校准模块122（如LED光源发射器），该校准放射源或专用校准模块122能够用于测试放射性剂量测量单元12和检测样本源分析程序13的功能是否能够满足预期设计需求，因此，对于在线式燃料啜吸检测系统这两个组成部分的功能测试，如缺乏实际的现场检测环境时，可利用校准放射源或者专用校准模块122对其实施功能性测试。

检测样本源获取单元11用于向放射性剂量测量单元12提供检测样本源，实际检测过程中按照核电厂装卸料计划表，抽取被测燃料顶部区域的介质（即堆芯冷却水），将其作为初始检测样本源，并经检测样本源获取单元11处理得到满足放射性剂量测量单元12要求的二次检测样本源（通常为气体）。但对于检测样本源获取单元11则必须依赖实际的检测环境才能测试其是否具备预期的设计功能。当前的检测样本源获取单元11通常采用现场实际调试的方式来完成，但这种方式会导致整个燃料啜吸检测的工期延长和工作人员的辐射风险增加。

此外，由于燃料元件性能和制造工艺的不断进步，燃料发生破损的概率大幅降低，这导致可用于检测对象的燃料组件严重缺乏，并且在装换料大修期间的啜吸检测过程中，受大修工期的制约，电厂通常不能提供额外的满足要求的用于测试检测样本源获取单元11功能的环境，使得很难保证检测样本源获取单元11能够直接满足检测需求，进而影响在线式燃料啜吸检测系统的综合性能测试，最终导致无法确定在线式燃料啜吸检测系统的总体可靠性和准确性，增加了系统的不确定性和使用过程中的风险性。

目前国内还未曾出现能够用于证明在线式燃料啜吸检测系统的总体可靠性和准确性的模拟测试环境。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃料啜吸检测环境模拟装置，用于解决现有技术中缺少能够证明在线式燃料啜吸检测系统的总体可靠性和准确性的模拟测试环境的问题。