CN202711724U - 热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置 - Google Patents

热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置 Download PDF

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唐洪奎
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Abstract

本实用新型热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，包括冲压装置，其冲压装置包括与燃料棒连接的燃料棒弹性固定支架和密封头，所述密封头包括密封体、以及密封圈、垫环、密封手柄、底座，密封体的侧面开有一个侧面开口，其密封圈、垫环、密封手柄安装在该侧面开口内，密封体的顶部开有一个顶部开口，该顶部开口连接有氦气瓶，所述密封体通过密封手柄与燃料棒连接。本实用新型的优点在于：密封头的密封件采用耐辐射的硅橡胶，多层配合使用；旋转手柄尺寸、操作方式和力道可根据机械手实际操作需要进行调整，可实现4MPa的气体密封。

Description

热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置
技术领域
本实用新型涉及气压检漏试验装置，特别是涉及一种对辐照后燃料棒进行气压检漏的装置，安装在强放射性环境热室内使用，所有操作均采用机械手在热室内完成。
背景技术
燃料棒是核反应堆的核心部件，燃料棒的气密性直接关系到反应堆的安全运行，是防止裂变产物外泄的第一道安全屏障。尽管燃料棒出厂时，已开展了低压下的气压检漏和氦质谱检漏，但由于燃料棒在非常苛刻的工况下运行，须经受起、停堆的冷却剂冲击、高温、高压、中子辐照、腐蚀和PCI作用，存在于原材料与焊缝中的一些微小缺陷有可能发生扩展，严重时甚至贯穿包壳或焊缝，冷却剂渗入与燃料芯体发生铀-水反应，导致异常事件或事故的发生。因此，开展辐照后燃料棒包壳、上下端塞、堵孔焊和环焊缝的气密性试验，特别是对发生事故的燃料棒气密性的检查具有非常重要的意义。
国内外主要在燃料棒制造过程中注重质量控制和检验，所用的气压检漏装置压力较低。辐照后燃料棒具有强放射性，实施气泡法检漏主要利用密封箱体，将燃料棒置于箱体内液体中，采用加热或抽真空的方式改变燃料棒内外压差以达到检漏目的。受汽化点和泡和蒸汽压的限制，这两种方式产生的最大压差均低于0.2MPa。因此，需研制一种新型的可产生较高压差的气压检漏试验装置。。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能在强放射性环境下对辐照后燃料棒进行较高压力的气压检漏试验装置，该装置全部操作采用机械手完成。
本实用新型的实现方案如下：热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，包括冲压装置，其冲压装置包括与燃料棒连接的燃料棒弹性固定支架和密封头，所述密封头包括密封体、以及密封圈、垫环、密封手柄、底座，密封体的侧面开有一个侧面开口，其密封圈、垫环、密封手柄安装在该侧面开口内，密封体的顶部开有一个顶部开口，该顶部开口连接有氦气瓶，所述密封体通过密封手柄与燃料棒连接。
还包括检漏槽，所述燃料棒弹性固定支架固定安装在检漏槽的内凹槽，所述检漏槽的内侧面贴附有防护垫。
还包括壳体屏蔽墙，壳体屏蔽墙外侧为热室前区，壳体屏蔽墙内侧为热室，检漏槽放置在热室，密封头放置在热室前区。
还包括放置在热室前区的氦质谱检漏仪，所述氦质谱检漏仪通过检测管线贯穿壳体屏蔽墙后连接有吸枪，所述吸枪放置在热室。
还包括放置在热室的视频监视摄像头。
所述氦气瓶的开口处设置有减压阀，减压阀连接有气压表，所述减压阀通过管道与密封头导通。
 基于上述描述，可以看出，本实用新型一种用于对辐照后燃料棒进行气压检漏的试验装置，主要由检漏槽、密封头、摄像机、氦质谱检漏仪、氦气瓶等部件组成。所述检漏槽包括与燃料棒弹性固定支架连接的箱体。所述箱体是密封头、燃料棒弹性固定支架和燃料棒的支撑平台，所述弹性固定支架用于保护性固定燃料棒；所述密封头由密封体、密封圈、垫环、密封手柄和底座组成，所述密封体有两个开口，一个开口用于安装密封圈、垫环和密封手柄，用于对燃料棒的密封，另一个开口用于连接氦气瓶；所述底座是整个密封头的支撑部件；所述摄像机是气压试验的检测设备，数量根据燃料棒的长度确定；所述氦质谱检漏仪是气压试验的检测设备，由主机和吸枪组成。所述主机置于热室前区，所述吸枪置于热室壳体内，用机械手进行操作；所述氦气瓶由气瓶、减压阀和压力表组成。所述装置安装于强放射性环境，如热室壳体内。所述装置的操作均采用机械手完成。所述装置进行气压检漏试验所用示踪介质为惰性气体氦，化学分子式为He。所述装置气压检漏试验观察方式采用视频监视法和氦气监测法相结合的方式进行。所述视频监视摄像头放置于热室壳体内，监视器置于热室前区，两者通过数据线进行连接。所述氦气监测法的吸枪放置于热室壳体内，在热室内通过机械手进行操作，所述氦气监测法的检漏仪置于热室前区，两者通过气管进行连接。所述装置的燃料棒固定方式由弹性支架完成，所述弹性支架由上下两部分组成，燃料棒接触部位有橡胶管进行保护。所述装置采用海绵垫密封方式，防止燃料棒脱落。
本实用新型的优点在于：密封头的密封件采用耐辐射的硅橡胶，多层配合使用；旋转手柄尺寸、操作方式和力道可根据机械手实际操作需要进行调整，可实现4MPa的气体密封。
附图说明
图1为本实用新型所提供的一种辐照后燃料棒气压检漏试验装置结构和原理图。
图2为热室部份结构图。
图3为密封头结构图。
图中的标号分别表示为：1为防护垫，2为检漏槽，3为燃料棒弹性固定支架，4为燃料棒，5为视频监视摄像头，6为吸枪，7为密封头，8为气压表，9为减压阀，10为氦气瓶，11为氦质谱检漏仪，12为壳体屏蔽墙，13为旋转手柄，14为垫环，15为密封圈。
具体实施方式
实施例一
如图1、2、3所示。 
本实用新型气压检漏试验装置主要由检漏槽、密封头、摄像机、氦质谱检漏仪及氦气瓶几部分组成。检漏槽由箱体和燃料棒弹性固定支架组成，箱体是密封头、燃料棒弹性固定支架和燃料棒的支撑平台，弹性固定支架用于固定和保护燃料棒；密封头由密封体、密封圈、垫环、密封手柄和底座组成；密封体有两个开口，一个开口用于安装密封圈、垫环和密封手柄，实现对燃料棒的密封，另一个开口用于连接氦气瓶；底座是整个密封头的支撑部件；摄像机是气压试验的检测设备，根据燃料棒的长度确定其数量；氦质谱检漏仪是气压试验的检测设备，由主机和吸枪组成，主机置于热室前区，吸枪置于热室壳体内，用机械手进行操作；氦气瓶由气瓶、减压阀和压力表组成。
密封头的密封件采用耐辐射的硅橡胶，多层配合使用；旋转手柄尺寸、操作方式和力道可根据机械手实际操作需要进行调整，可实现4MPa的气体密封。
示踪介质采用目前可用的惰性气体氦。
泄漏监测采用视频监视和氦检漏仪检测两种相结合的方式。其中视频监视所用摄像头的数量根据其放大倍数和有效观察范围进行配置，一般400mm长度范围内安装一个摄像头；氦质谱检测灵敏度高于2×10-7Pa·m3/s。
下图结合上述附图和实例对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型装置包括：检漏槽、密封头、摄像机、氦质谱检漏仪和氦气瓶。
检漏槽2包括箱体和燃料棒弹性固定支架3，是缓冲垫1、密封头7、燃料棒弹性固定支架3和燃料棒4的支撑平台。燃料棒弹性固定支架3按一定高度和间隔分布在箱体上，密封头7装配完后安放在箱体底板上，底板上加工有安装螺孔。缓冲垫1安装固定在与密封头7相对的一侧。
弹性固定支架3用于固定及保护燃料棒，由上下两部分组成。下部分用于支撑燃料棒4，上部分用于压紧燃料棒4，上下两部分与燃料棒4相接触处均套有柔性橡胶管。
密封头7由密封体、密封圈15、垫环14、密封手柄13和底座组成。密封体有两个开口，一个开口位于侧面用于安装密封圈15、垫环14和密封手柄13，用于对燃料棒的密封；另一个开口位于顶部，用于连接氦气瓶10。
摄像机5是气压试验的视频监视设备，使用数量根据燃料棒的长度确定，通过数据线与前区监视器相连。
氦质谱检漏仪11是气压试验的检测设备，由主机和吸枪6组成，主机置于热室前区，吸枪6置于热室壳体内，吸枪6和氦质谱检漏仪11通过气管连接。
氦气瓶10由气瓶、减压阀9和压力表8组成。
气压检漏试验根据监视方式不同分为两种，一种是采用摄像机5监视，一种采用氦质谱检漏仪11进行氦气监测。第一种方式，燃料棒4密封后，在检漏槽内放入去离子水并淹没燃料棒，通过调节阀9加压，通过视频监视检漏槽2中燃料棒4冒泡现象，由视频线传输到前区显示器上进行采集。第二种方式，燃料棒4密封后，通过调节阀9加压，用机械手夹持吸枪6沿燃料棒4移动，氦质谱检漏仪通过对气管内的气体进行质谱分析可获取燃料棒的泄漏情况。
如上所述，则能很好的实现本实用新型。

Claims (6)

1.热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：包括冲压装置，其冲压装置包括与燃料棒（4）连接的燃料棒弹性固定支架（3）和密封头（7），所述密封头包括密封体、以及密封圈（15）、垫环（14）、密封手柄（13）、底座，密封体的侧面开有一个侧面开口，其密封圈（15）、垫环（14）、密封手柄安装在该侧面开口内，密封体的顶部开有一个顶部开口，该顶部开口连接有氦气瓶（10），所述密封体通过密封手柄（13）与燃料棒（4）连接。
2.根据权利要求1所述的热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：还包括检漏槽（2），所述燃料棒弹性固定支架固定安装在检漏槽的内凹槽，所述检漏槽（2）的内侧面贴附有防护垫（1）。
3.根据权利要求2所述的热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：还包括壳体屏蔽墙（12），壳体屏蔽墙外侧为热室前区，壳体屏蔽墙内侧为热室，检漏槽（2）放置在热室，密封头（7）放置在热室前区。
4.根据权利要求3所述的热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：还包括放置在热室前区的氦质谱检漏仪（11），所述氦质谱检漏仪通过检测管线贯穿壳体屏蔽墙后连接有吸枪（6），所述吸枪放置在热室。
5.根据权利要求3所述的热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：还包括放置在热室的视频监视摄像头（5）。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的热室辐照后燃料棒气压检漏试验装置，其特征在于：所述氦气瓶的开口处设置有减压阀（9），减压阀连接有气压表（8），所述减压阀通过管道与密封头导通。
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