[发明专利]一种适用于反应堆内材料释热率的测量装置

说明书

本发明公开了一种适用于反应堆内材料释热率的测量装置，包括：冷却剂入口流道、流量调节计、热电偶、测试流道、样品布置段、绝热管、冷却剂出口流道、对比流道；冷却剂入口流道内安装有流量调节计，流量调节计用于控制冷却剂的流量并进行显示；测试流道和对比流道平行排列，且测试流道和对比流道距离堆芯中心的距离相等；测试流道和对比流道内均安装有样品布置段，测试流道中的样品布置段内装有待测量样品，对比流道内中的样品布置段没有待测量样品；通过对比流道与测试流道冷却剂流出的温差对比信息，获得反应堆内材料释热率的测量结果；本装置可以在保证测量安全性的前提下，实现高发热材料以及液态金属材料释热率的准确直接测量。

技术领域

本发明反应堆材料辐照领域，具体地，涉及一种适用于反应堆内材料释热率的测量装置。

背景技术

在反应堆中，热量主要来源于核燃料、结构材料、控制棒等毒物材料以及冷却剂等多个方面，引起材料发热的因素主要有裂变反应、中子的输运过程在材料中产生的能量沉积、(n,γ)反应以及核素衰变产生的γ射线和β射线在堆内输运时与材料的相互作用。反应堆内的热量存积对反应堆的安全有重要影响，因此，能够准确测量及分析反应堆内各种材料的发热情况对反应堆的设计及运行都至关重要。同时针对部分第四代核电堆型，选用铅铋合金等液态金属作为主要的冷却剂，鉴于此也非常有必要开展液态金属在反应堆内的释热率测量研究。

测量材料释热率的方法一般都采用量热手段。现有技术包括绝热加热法、静态等温法以及实验测量传热系数法。绝热加热法是直接将待测量样品置于绝热环境中，测量在一定时间内材料的总发热量，进而推算材料的释热率，该技术的弊端在于由于待测量样品处于绝热环境，在高释热环境中，样品温升很快而将很快达到样品的熔融温度，因此测量对象仅能够面像部分低发热的结构材料，而对核燃料以及控制棒等毒物材料不适用。静态等温法主要是控制样品的热量主要在一个方向上传递，并测量样品在一定距离上的温差，利用热传导特性推导材料释热率。静态等温法的不足之处包括：仅能针对固体材料、材料的发热量不能过大以及必须知晓材料在各个温度下的导热系数。实验测量传热系数法是通过测量样品表面与冷却剂之间的温差以及样品表面的传热系数来反推样品的释热情况，该方法亦只能针对固态样品且测量表面传热系数的方法较复杂。

现有用于在反应堆中测量材料释热率的技术手段的适用性普遍不强，特别是针对核燃料、控制棒等毒物材料以及液态金属材料，现有技术手段基本无法安全地实现材料释热率的准确测量。

发明内容

本发明提供了一种适用于反应堆内材料释热率的测量装置，解决了现有测量方法或装置存在的不足，本装置可以在保证测量安全性的前提下，实现高发热材料以及液态金属材料释热率的准确直接测量。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种适用于反应堆内材料释热率的测量装置，所述装置包括：

冷却剂入口流道、流量调节计、热电偶、测试流道、样品布置段、绝热管、冷却剂出口流道、对比流道；

冷却剂入口流道内安装有流量调节计，流量调节计用于控制冷却剂的流量并进行显示；冷却剂入口流道下端穿过绝热管上端后与测试流道上端和对比流道上端均连接，冷却剂出口流道上端穿过绝热管下端后与测试流道下端和对比流道下端均连接，测试流道和对比流道平行排列，且测试流道和对比流道距离堆芯中心的距离相等；冷却剂入口流道和冷却剂出口流道竖直中心线重合；测试流道和对比流道关于冷却剂入口流道的竖直中心线对称，测试流道和对比流道内均安装有样品布置段，测试流道中的样品布置段内装有待测量样品，对比流道内中的样品布置段没有待测量样品；通过对比流道与测试流道冷却剂流出的温差对比信息，获得反应堆内材料释热率的测量结果。