[实用新型]高燃耗燃料包壳氧化试验装置

说明书

本实用新型涉及高燃耗燃料包壳氧化试验装置，包括电熔炉、供气管组件、废液回收系统以及屏蔽罩。供气管组件包括水蒸汽供应管，与电熔炉沿第一方向的第一端连接。废液回收系统与电熔炉沿第一方向的第二端连接。屏蔽罩，电熔炉、供气管组件以及废液回收系统设置在屏蔽罩内。包壳样件设置在电熔炉内，通过水蒸汽供应管可以向电熔炉内通入水蒸汽，以便在电熔炉的加热下，包壳样件与水蒸汽发生氧化反应。由于水蒸汽流过包壳样件后也带有放射性，设置放射性回收单元，废液中所携带的发射性物质能够被吸收，从而能够防止废液的放射性污染。同时，屏蔽罩将电熔炉、供气管组件以及废液回收系统包裹，可屏蔽包壳样件可能产生的辐射。

技术领域

本实用新型涉及包壳氧化试验装置技术领域，特别是涉及一种高燃耗燃料包壳氧化试验装置。

背景技术

反应堆冷却剂丧失事故，简称失水事故或者LOCA，是指一回路压力边界发生破裂(破口)，造成一回路冷却剂装量减小的事故。LOCA事故发生后，随着反应堆压力容器的冷却剂装量减少，堆芯燃料可能发生裸露，导致燃料包壳升温。锆基包壳材料(如Zr-2、Zr-4、ZIRLO、M5和E110等)在高温下发生蒸汽氧化也即锆水反应。现有的LOCA验收准则10CFR50.46包含了5个独立的限值或要求：(1)燃料包壳峰值温度(PCT)不应超过1204℃(2200℉)；(2)燃料包壳局部最大氧化量(等效包壳氧化量ECR)不应超过氧化前包壳厚度的17％；(3)燃料包壳与水或蒸汽反应所产生的氢气量不应超过所有燃料包壳反应产生氢气总量的1％；(4)堆芯维持可冷却的几何形状；(5)堆芯维持长期冷却。

但现有LOCA验收准则10CFR50.46是在大量的未辐照的Zr-2和Zr-4合金的LOCA性能试验的基础上发展起来的，而这些准则并不一定适用于高燃耗工况下的包壳材料。在高燃耗工况下，燃料包壳可能发生吸氢脆化，即包壳在正常运行中腐蚀产生的氢被包壳基底金属所吸收。在LOCA事故下，包壳中的氢增加了氧在包壳中的固溶度和扩散速度。因此，对于氢含量较高的高燃耗燃料包壳，即使包壳峰值温度低于1204℃，局部最大氧化量小于17％，包壳材料仍然可能发生脆化，丧失延展性。因此必须针对高燃耗工况下的包壳材料在LOCA工况下的性能进行充分研究。

然而，现有技术中缺少用于开展高燃耗燃料包壳氧化试验的装置。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中缺少用于开展高燃耗燃料包壳氧化试验的装置的问题，提出一种高燃耗燃料包壳氧化试验装置。

一种高燃耗燃料包壳氧化试验装置，所述高燃耗燃料包壳氧化试验装置包括：

电熔炉，所述电熔炉用于加热包壳样件；

供气管组件，包括水蒸汽供应管，所述供气管组件与所述电熔炉沿第一方向的第一端连接，用于向包壳样件提供氧化反应所需的水蒸汽；

废液回收系统，与所述电熔炉沿第一方向的第二端连接，所述废液回收系统包括放射性回收单元，所述放射性回收单元用于回收从所述电熔炉的第二端排出的废液中的放射性物质；以及

屏蔽罩，所述电熔炉、供气管组件以及废液回收系统设置在所述屏蔽罩内。

在其中一个实施例中，所述废液回收系统还包括冷凝器和废液罐，所述冷凝器的进口端与所述电熔炉的第二端连接，所述冷凝器的出口端与废液罐连接，所述放射性回收单元与所述废液罐连接。

在其中一个实施例中，所述放射性回收单元为活性炭吸附单元。

在其中一个实施例中，所述屏蔽罩内的气压小于所述屏蔽罩外的气压。

在其中一个实施例中，所述电熔炉包括电加热管和管体，所述电加热管围设于所述管体外，所述管体的沿第一方向的尺寸大于所述电加热管沿第一方向的尺寸；

所述高燃耗燃料包壳氧化试验装置还包括移动机构，所述移动机构设置在所述电熔炉上，所述移动机构用于带动包壳样件在所述管体内沿第一方向移动。