一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置及方法

本发明属于液体中气体迁移的可视化，具体涉及一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置及方法。

背景技术：

1、堆芯的燃料组件在反应堆运行时会产生大量放射性裂变产物，然而燃料棒包壳在某些原因下可能发生破损产生裂纹，从而向冷却剂释放裂变产物。从破口释放的裂变产物除了常见的裂变气体外，还有固态裂变产物和液态裂变产物。在现有技术中，一般把液态和固态裂变产物统一用气溶胶颗粒进行模拟，当前在开展铅铋堆机理源项分析过程中，气溶胶份额采取假定值，给源项计算结果引入了不确定度。因此，亟需针对铅铋快堆裂变产物在液态铅铋合金冷却剂中迁移这一复杂物理过程进行相关实验研究获取裂变产物迁移过程的关键参数，如气体动力学参数、迁移过程中的气溶胶去除因子，为模型开发和源项分析计算提供支撑。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置及方法，可用于研究不同破口尺寸及形貌下气体和气溶胶在液态铅铋替代流体中的迁移和洗涤特性。

2、为了得到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置，该装置包括外壳1、密封盖2、进气管3、排气管4、排液管5、连接螺栓一6、基准开口7、密封垫片8、破口垫片9、密封法兰10、连接螺栓二11和喷嘴12；

4、其中，所述外壳1作为实验主要场所，用于承载铅铋反应堆冷却剂液态铅铋的替代流体；

5、所述密封盖2，放置于外壳1上方，通过连接螺栓一6和外壳1相连接，配合构造密封空间；

6、所述进气管3通过外壳上部的进气口和外壳1相连接，位于外壳1外侧，用于直接向装置内通入实验气体，用作置换空气或增压；

7、所述排气管4通过外壳上部的排气口和外壳1相连接，位于外壳1外侧，用于在使用时及时向外部环境排出装置内的气体以保证装置内一直处于恒定压力下，同时作为取样口吸取经过替代流体后的气溶胶，测量实验气溶胶洗涤后的颗粒浓度；

8、所述排液管5通过外壳底部的排液口和外壳1相连接，位于外壳1外侧，用于排出装置内的替代流体；

9、所述连接螺栓一6位于密封盖外围并均匀布置，通过外壳1和密封盖2上的螺孔连接并紧固二者；

10、所述基准开口7为外壳指定位置加工的一个指定尺寸的正方形破口，位于外壳一侧的下端；

11、所述密封垫片8为内尺寸和基准开口7相同的垫片，起密封作用防止液体泄漏，位于破口垫片和外壳1之间，其上设置有紧固螺孔；

12、所述破口垫片9为一个金属薄片，尺寸和密封垫片8相同，用于加工不同形状和尺寸的破口，位于密封法兰和密封垫片8之间，其上设置有紧固螺孔；

13、所述密封法兰10用于固定破口垫片和密封垫片8，并起密封作用，其上设置有紧固螺孔；

14、所述连接螺栓二11用于将密封法兰10、破口垫片9和密封垫片8依次与外壳相连接，并起紧固作用；

15、所述喷嘴12与破口垫片9相连接，通过更换喷嘴12改变破口垫片9的形状和尺寸，模拟铅铋堆燃料破损后的破口，用于向装置内注入气溶胶以代替裂变产物。

16、所述外壳1和密封盖2由可视化材料加工，便于拍摄替代流体内的气溶胶迁移形态。

17、所述密封垫片8和密封法兰10为有一定厚度的环状正方形，其内尺寸和基准开口7相同，所述破口垫片9尺寸和密封垫片8及密封法兰10外尺寸相同。

18、所述破口垫片9和喷嘴12分别加工后连接为一整体。

19、本发明所解决的技术问题和优点：

20、本发明所解决的技术问题：

21、1、本发明所述装置解决了铅铋堆裂变产物释放迁移难以可视化测量的问题；2、本发明所述装置具有测量裂变产物通过替代流体后颗粒浓度的能力，解决了铅铋堆裂变产物释放至铅铋冷却剂后份额难以确定的问题；

22、3、本发明所述装置通过设计可更换的喷嘴，解决了铅铋堆裂变产物释放实验破口变化难以确定的问题。

23、本发明具有如下的优点和有益效果：

24、1、本发明的装置主体部分均采用可视化材料制造，便于使用过程中的参数观测。

25、2、本发明的装置破口易于拆卸和更换，更容易满足不同工况要求。

26、3、本发明的装置结构简单，加工拆装方便，可靠性高。

技术特征：

1.一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置，其特征在于：该装置包括外壳(1)、密封盖(2)、进气管(3)、排气管(4)、排液管(5)、连接螺栓一(6)、基准开口(7)、密封垫片(8)、破口垫片(9)、密封法兰(10)、连接螺栓二(11)和喷嘴(12)；

2.根据权利要求1所述的测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置，其特征在于，所述外壳(1)和密封盖(2)由可视化材料加工，便于拍摄替代流体内的气溶胶迁移形态。

3.根据权利要求1所述的测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置，其特征在于，所述密封垫片(8)和密封法兰(10)为有一定厚度的环状正方形，其内尺寸和基准开口(7)相同，所述破口垫片(9)尺寸和密封垫片(8)及密封法兰(10)外尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置，其特征在于，所述破口垫片(9)和喷嘴(12)分别加工后连接为一整体。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种测量铅铋替代流体中裂变产物迁移参数的装置及方法，该装置主体由通过螺栓连接的可视化外壳和密封盖组成，外壳上部设有进气管和出气管，底部设有排液口；外壳下部一个侧边设有注气口，由外壳上的基准开口、密封垫片、破口垫片、密封法兰、密封螺栓及与破口垫片相连接的注气管组成。进气管用于向装置内充入气溶胶代替裂变产物，出气管用于导出气体进行测量，排液口用于排出替代流体；密封法兰和密封螺栓用于固定密封破口垫片和密封垫片以防止替代流体泄漏；破口垫片和注气管可根据需求更换不同尺寸和形状的注气口，以完成不同工况的实验。本发明装置能完成可视化替代流体中气溶胶迁移形态参数及气溶胶洗涤参数的测量，且能根据需求完成不同流量、不同破口尺寸及形貌下气体及气溶胶迁移过程中参数的测量。

技术研发人员：章静,杨国瑞,何济君,肖琮予,巫英伟,贺亚男,王明军,苏光辉,田文喜,秋穗正
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17