燃料棒裂變氣體加壓收集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及裂變氣體分析方法領域，具體地，涉及燃料棒裂變氣體加壓收集
目.ο
【背景技術】
[0002]當前，我國核技術快速發(fā)展，而裂變氣體成分分析是考驗新型燃料元件輻照性能一種重要的技術指標。裂變氣體成份分析主要采用氣相色譜分析，其分析范圍與分析靈敏度取決于兩個主要因素:一是各氣體成分體積比，目前氣相色譜儀檢出靈敏度為1X10 5，低于此百分比的氣體無法檢出；二是氣體樣品的壓力，燃料棒裂變氣體釋放后，由于釋放裝置系統(tǒng)管路體積總是遠遠大于燃料棒的內(nèi)腔體積，裂變氣體釋放后，壓力會降低至初始壓力的0.01-0.001。由于測量區(qū)域與熱室區(qū)域環(huán)境的差異和氣體成份分析系統(tǒng)的特殊性，當前絕大多數(shù)裂變氣體氣體成份分析采用取樣分析，即從熱室將氣體瓶收集后，送到分析試驗室進行分析。為減少負壓對氣體樣品收集的影響，一般會采取兩種技術解決措施，一種是預先充入化學性質(zhì)穩(wěn)定的惰性氣體(常有He)，提高氣體樣品的壓力，另一種是采用液體擠壓的形式直接壓縮氣體樣品，提高氣體樣品的壓力。前一方式為提高壓力外加了大量的氣體，原裂變氣體成分百分比會大幅降低，對氣相色譜儀的測量靈敏度要求非常高，存在無法測量的風險，第二方式由于直接加壓，沒有引入外來氣體，對氣相色譜儀的測量靈敏度要求低。
[0003]對于當前我國正在開展壓水堆燃料元件回收鈾用于重水堆燃料元件的研發(fā)和輻照驗證試驗，屬于我國首次，裂變氣體的釋放率和釋放量無法準確預估，無法準確判斷是否到達氣相色譜儀分析靈敏度。為保證回收鈾裂變氣體分析的準確性和真實性，對氣體樣品收集采用直接增壓法。早期國內(nèi)外均采用玻璃系統(tǒng)和水銀介質(zhì)，但存在較大的安全風險，一是玻璃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，屬硬而脆的材料，一旦破碎，容易導致水銀飛濺，水銀屬劇毒物質(zhì)，對作業(yè)人員存在潛在的安全風險。為解決這一問題，開展了裂變氣體收集增壓技術的研究。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種增大氣體收集率、測量準確的的燃料棒裂變氣體加壓收集裝置。
[0005]本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是:
[0006]—種的燃料棒裂變氣體加壓收集裝置，包括U型水銀計、取樣瓶、收集瓶、水銀瓶和緩沖瓶，收集瓶具有密閉的收集腔，水銀瓶具有密閉的水銀腔，水銀腔內(nèi)盛裝有水銀，收集瓶分別連接有管路A、管路B、管路C、管路D、管路E和管路F，收集腔的底部通過管路A連接U型水銀計的開口端A，U型水銀計的另一開口端B連通大氣，收集腔通過管路B引入裂變氣體，收集腔通過管路C連接水銀腔的底端，收集腔的頂部通過管路D連接U型水銀計的開口端A，收集腔通過管路E連接緩沖瓶，收集腔通過管路F連接取樣瓶，管路E還通過管路Η連接水銀腔的頂部，管路Ε靠近收集腔的部分上設置有閥Α，管路F上設置有閥Β，所述的緩沖瓶通過管路G連接大氣或抽真空裝置。
[0007]本實用新型解決了在不改變裂變氣體成份比的基礎上，實現(xiàn)微量裂變氣體的收集、測量、轉(zhuǎn)運和分析技術要求。
[0008]取樣瓶用于存放待分析的氣體樣品；收集腔是臨時存放從系統(tǒng)管路出來的裂變氣體；水銀腔用于存放水銀，一般體積大于收集腔；單開口 U型真空計用測量取樣瓶中的氣體壓力；閥B是用于保證收集系統(tǒng)初抽真空時和事故狀態(tài)時水銀的安全，防止進入系統(tǒng)其它空間。
[0009]優(yōu)選的，管路G連接三通管的一端，該三通管的另外兩端分別通過管路連接大氣和抽真空裝置，且三通管連接大氣和抽真空裝置的管路上均設置有針閥，利用針閥對真空系統(tǒng)的氣體流量進行微量和連續(xù)調(diào)節(jié)，配置了大容積的緩沖瓶，保證液位上下平穩(wěn)移動，使收集操作安全可控，實現(xiàn)微量流量調(diào)節(jié)技術。調(diào)節(jié)針閥和緩沖瓶是減小真空系統(tǒng)和放氣氣體流量，保證操作的安全性和平穩(wěn)性。
[0010]優(yōu)選的，管路A、管路B和管路C連接于收集瓶的底部，管路A和管路B與收集瓶的連接部為與收集瓶底相平行的水平管，從而利于水銀腔內(nèi)的水銀從收集瓶底部進入收集瓶，并且進入的水銀能盡快密封管路B和管路C，管路D、管路E和管路F連接于收集瓶的頂部，利于氣體的收集或排放，U型水銀計的開口端A連接三通管的一端，該三通管的另外兩端分別通過管路連接管路A和管路D。
[0011]采用單開口 U型水銀真空計，實現(xiàn)了收集后氣體樣品壓力的準確測量，增大氣體收集率。
[0012]采用內(nèi)拋光的不銹鋼自密封結(jié)構(gòu)設計和微小流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了輻照后燃料棒裂變氣體增壓收集，確保了安全性。
[0013]本實用新型增壓收集工藝包括引氣、密封增壓和氣體樣品壓力測量三個組成部份。收集工藝技術中引氣是將通過真空系統(tǒng)和流量針閥降低水銀液面將分布在系統(tǒng)管路內(nèi)的裂變氣體引入到收集腔中；密封增壓是通過調(diào)節(jié)放氣針閥提高水銀液面將收集腔中的氣體壓入取樣瓶中；壓力測量為收集操作完成后，采用單開口 U型計測量取樣瓶中氣體的壓力。
[0014]實際操作時，根據(jù)燃料元件鈾裝量和燃耗估算裂變氣體的釋放量，計算收集系統(tǒng)釋放后的壓力范圍，根據(jù)壓力范圍選擇滿足量程的單開口 U型水銀真空計。
[0015]本實用新型在裂變氣體從刺孔腔引入前將收集系統(tǒng)抽真空，排除管路內(nèi)氣體和部份內(nèi)壁吸附氣體，減少雜質(zhì)氣體對氣體成分分析的影響；然后將裂變氣體引入收集系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水銀槽的液面，使裂變氣體收集腔自動與其它管路密封隔離，隨后將裂變氣體壓入樣品收集瓶；關閉樣品收集瓶，使水銀液面下降，自動打開管路系統(tǒng)與裂變氣體收集腔連通，管路系統(tǒng)內(nèi)的裂變氣體又進入收集腔，調(diào)節(jié)水銀液面升高，開展再一次的收集。通過3次收集，至少可將90%的裂變氣體收入取樣瓶中，取樣瓶內(nèi)的裂變氣體的壓力取決于裂變氣體的釋放量和取樣瓶的大小，增壓比為系統(tǒng)管路體積與取樣瓶體積(5ml~80ml)的比值，增壓比范圍一般在6~100之間；管路內(nèi)的殘余氣體由真空系統(tǒng)送回熱室殼體進入排風系統(tǒng)。取出裂變氣體取樣瓶，送入氣體分析試驗室開展氣體分析。
[0016]本實用新型不僅適用于棒束型燃料元件，如重水堆、壓水堆燃料元件，也適用于其它類型的燃料元件裂變氣體的增壓收集。
[0017]本技術已成功應用于放射性環(huán)境下壓水堆回收鈾應用于重水堆燃料元件輻照后裂變氣體增壓收集。
[0018]綜上，本實用新型的有益效果是:
[0019]1、通過結(jié)構(gòu)設計和選材，確保裂變氣體收集操作的安全性；采用獨創(chuàng)的壓差測量技術既有效地增大氣體收集率，又保證測量的準確性；建立全新的裂變氣體收集工藝技術，實現(xiàn)了燃料棒輻照后裂變氣體樣品的有效增壓收集。
[0020]2、本實用新型專利設計了燃料棒裂變氣體安全增壓收集技術，已成功用于壓水堆回收鈾用于重水堆燃料元件的輻照考驗試驗。
[0021]2、本實用新型專利原理簡單，安全、準確和高效，保證了后續(xù)裂變，不但可用于軍用在役核燃料，也用于各種新型燃料元件輻照性能試驗，為核反應堆在運行安全、燃料元件的設計、制造和性能改進提供準確的數(shù)據(jù)支持。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖中標記及相應的零部件名稱:
[0024]1- U型水銀計，2-取樣瓶，3-收集瓶，4-水銀瓶，5_緩沖瓶，6_管路A，7_管路B，8-管路C，9-管路D，10-管路E，11-管路F，12-閥A，13-閥B，14-管路G，15-針閥。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0026]實施例:
[0027]如圖1所示，燃料棒裂變氣體加壓收集裝置，包括U型水銀計1、取樣瓶2、收集瓶3、水銀瓶4和緩沖瓶5，收集瓶3具有密閉的收集腔，水銀瓶4具有密閉的水銀腔，水銀腔內(nèi)盛裝有水銀，收集瓶3分別連接有管路A6、管路B7、管路C8、管路D9、管路E10和管路F11，收集腔的底部通過管路A6連接U型水銀計