[发明专利]一种在线测量核燃料裂变气体释放压力的装置

说明书

本发明公开了一种测量核燃料裂变气体释放压力的装置，包括：外壳，外壳内设有隔离板将外壳内分为裂变气室和调节气室；裂变气室内设有核燃料芯体和波纹管，波纹管第一端与隔离板连接；连接棒一端与波纹管连接，连接棒另一端与铁芯一端连接，铁芯另一端延伸至调节气室底部；调节气室底部置于线性可变差压传感器的线圈中；调节气室设有进气管和排气管，进气管一端通过气阀与高压供气瓶连接，进气管上设有压力显示表，排气管由调节气室引出，出口与乏气储存装置相连；波纹管内腔通过隔离板上的连接孔与调节气室连通，实现裂变气体从低压到高压的全范围测量，并且快速响应裂变气体压力的变化，具有测量精度较高的技术效果。

技术领域

本发明涉及反应堆用燃料辐照装置研究领域，具体地，涉及一种在线测量核燃料裂变气体释放压力的装置。

背景技术

核燃料是燃料元件的重要组成部分，为了保证燃料元件在进入反应堆工作时的安全性和可靠性，在燃料元件的研制中，必须在研究堆上开展核燃料辐照行为相关的研究。

核燃料在反应堆中会发生链式裂变反应，裂变产物会对燃料以及包壳造成一定的影响，其中核燃料元件在辐照过程中产生的大量惰性裂变气体，如Kr和Xe等会造成燃料元件发生一定程度的肿胀。肿胀会随燃耗增加而增大，同时，燃料与包壳之间的相互作用将变得更为强烈，燃料元件在堆内的运行危险性将上升。鉴于此，必须针对核燃料在堆内的裂变气体释放压力进行监测。考虑到裂变气体高放射性的危险以及辐照环境对测量仪表的不利影响，直接测量裂变气体压力不可行。现有技术中常用的检测方法有机械压缩法和背压法。机械压缩法主要是利用产生的高压裂变气体压缩可伸缩装置，通过检测可伸缩装置的形变并分析在压缩过程中产生的弹力，从而达到检测气体压力的目的。背压法主要是基于压力平衡，在压力平衡检测装置的两侧气室内分别是裂变气以及平衡气，平衡气的压力随着裂变气的压力变化而调节，并且通过信号反馈来获取平衡压力值。现有技术手段可以在一定范围内解决裂变气体压力测量问题，不过在压力测量范围以及在线测量响应速度上存在局限性。机械压缩法利用了可伸缩装置来测量压力，受可伸缩元件的压缩量以及结构承受的压力有限，采用机械压缩法仅适用于测量压力值偏低的裂变气体，测量的范围上限为数MPa。基于压力平衡的背压法可适用于数十MPa的高压气体测量，不过由于平衡气的调节要滞后于裂变气体压力释放，对于不断变化的压力，采用背压法测量的精度较低。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，机械压缩法存在适用的压力范围有限，背压法在应对不断变化压力的测量时存在测量精度较低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种测量核燃料裂变气体释放压力的装置，解决了机械压缩法存在适用的压力范围有限，背压法在应对不断变化压力的测量时存在精度较低的技术问题，实现了测量装置设计合理，能够对裂变气体从低压到高压的全范围测量，且能够快速响应裂变气体压力的变化，测量精度较高的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种测量核燃料裂变气体释放压力的装置，所述装置包括：

外壳，所述外壳内设有隔离板，隔离板将外壳内分为裂变气室和调节气室；裂变气室内设有核燃料芯体和波纹管，波纹管第一端与隔离板连接；连接棒一端与波纹管连接，连接棒另一端穿过隔离板后延伸至调节气室内与铁芯一端连接，铁芯另一端延伸至调节气室底部；调节气室底部置于线性可变差压传感器的线圈中；调节气室设有进气管和排气管，进气管一端通过气阀与高压供气瓶连接，进气管另一端延伸至调节气室内，进气管上设有压力显示表，排气管由调节气室引出，出口与乏气储存装置相连；波纹管一端为密封状，另一端为开口状，波纹管内腔通过隔离板上的连接孔与调节气室连通。

进一步地，本发明的核燃料裂变气体释放压力测量装置中，裂变气体的压力通过波纹管压缩量反馈的压力差以及调节气的压力共同确定。