[实用新型]一种测量核反应堆燃料温度的装置

说明书

本实用新型涉及核反应堆燃料温度测定技术领域，公开了一种测量核反应堆燃料温度的装置，包括：气体收集装置、压力和温度传感器和处理器，气体收集装置与燃料原件连接，气体收集装置用于收集燃料原件产生的裂变气体，压力和温度传感器设于气体收集装置的顶部内侧，压力和温度传感器用于检测裂变气体的压力值和温度值，处理器与压力和温度传感器信号连接，通过压力和温度传感器检测到的压力值和温度值计算得到燃料温度，本实用新型提供一种测量核反应堆燃料温度的装置，可获得实时的燃料温度，应用本实用新型的装置相较于传统的温度估算方式，准确性更高，时效性更好。

技术领域

本实用新型涉及核反应堆燃料温度测定技术领域，特别涉及一种测量核反应堆燃料温度的装置。

背景技术

核能是利用核反应来产生能量的一种绿色清洁能源，其二氧化碳排放量几乎为零，利用核能可以有效的避免环境污染和温室效应，因此，发展核能是我国能源结构的转型的一大重要举措。核能发展同样受限于铀资源储量以及水堆对铀资源的大量需求，为了实现核能的可持续发展，探索新一代核电技术、进行技术革新已成为当前核能行业的重要任务。在高效发展核电的背景下，我国依据世界范围内的经验和自身国情，提出了热堆、快堆、聚变堆“三步走”的发展战略。其中，快堆作为过渡堆型，是现时代主要的研究对象。快中子堆在运行时，会进行可裂变核素转至易裂变核素的转化过程，增加对核燃料资源的利用率，可将目前热堆对铀资源的利用率从1％提高到60％以上，同时还可以对热堆运行产生的长寿命放射性废物进行嬗变，大大减少放射性废物。快堆燃料种类较多，包含金属燃料、氧化物燃料、碳化物燃料和氮化物燃料等，其中金属燃料具有更强的中子增殖性、更高的安全性能，生产工艺要求相对较低，中国政府计划将金属燃料作为未来中国示范增殖快堆(Commercial Demonstration Fast Reactor，CDFBR)的装载燃料，具有较好的发展前景。

在反应堆的利用当中，一个长期没有得到解决的问题就是燃料温度的测定。燃料温度的限制，尤其是瞬态运行时温度不超过安全限值，是保证燃料不发生烧毁或熔化的定量准则之一，而温度限值在核反应堆的安全分析中是一个重要的参数。而在反应堆中，由于燃料处于高裂变率、高温的情况下，常规的热电偶根本无法运行，因此燃料棒温度的确定也就成为了燃料实用新型领域的一个难题。在正常运行情况下，可以通过冷却剂的进出口温度估算出燃料的温度，但是在瞬态运行情况下，冷却剂的温度变化比较缓慢，通过冷却剂进出口温度估算燃料棒温度的方法具有较长的延迟时间，误差也特别大。

而对于金属燃料而言，其特有的裂变气体释放温度依赖性就可以为核反应堆燃料瞬态温度的测定提供一个解决方法。核燃料在发生裂变反应时，燃料会产生大量的裂变产物，裂变产物当中的惰性气体，由于它们在燃料基体当中的溶解度非常低，会以气体形式存在于燃料基质当中，这些气体会不断的聚集，造成燃料的肿胀，同时，裂变气体也会通过扩散到达晶界处，并在晶界处形成通孔，向外界释放。而裂变气体的释放和温度具有较大的关联性，利用这一点，就可以通过确定裂变气体的量来获得燃料的温度，对于金属燃料裂变气体释放量和温度的关联性，可以通过速率理论模型来获得。

在针对高燃耗金属燃料装载的反应堆进行实用新型时，由于裂变气体释放量很大，需要将裂变气体进行释放。裂变气体如果释放至一回路则其放射性会对一回路系统产生污染，未反应堆运行维护造成较大的经济和安全性负担。因此，有必要将裂变气体进行专门的收集，进而可以通过获得裂变气体的压力来反推燃料所处于的温度状态。由于金属燃料本身的裂变气体释放量较高，通过排气装置将裂变气体释放到这一收集装置中，使用压力和温度传感器测量释放的裂变气体的压力和温度，通过金属燃料裂变气体释放与温度在特定温度区间特有的敏感关析即可反推得到燃料瞬态运行时的即时温度。

实用新型内容

本实用新型提供一种测量核反应堆燃料温度的装置，可获得实时的燃料温度。

本实用新型提供了一种测量核反应堆燃料温度的装置，包括：

气体收集装置，与燃料原件连接，气体收集装置用于收集燃料原件产生的裂变气体；