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材料辐照用分段式气隙耦合电加热试验装置研制

黄岗 斯俊平 孙胜 金帅 彭星杰 童明炎 彭芳

黄岗, 斯俊平, 孙胜, 金帅, 彭星杰, 童明炎, 彭芳. 材料辐照用分段式气隙耦合电加热试验装置研制[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0165
引用本文: 黄岗, 斯俊平, 孙胜, 金帅, 彭星杰, 童明炎, 彭芳. 材料辐照用分段式气隙耦合电加热试验装置研制[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0165
Huang Gang, Si Junping, Sun Sheng, Jin Shuai, Peng Xingjie, Tong Mingyan, Peng Fang. Development of Segmented Air-gap Coupled Electric Heating Test Device for Material Irradiation[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0165
Citation: Huang Gang, Si Junping, Sun Sheng, Jin Shuai, Peng Xingjie, Tong Mingyan, Peng Fang. Development of Segmented Air-gap Coupled Electric Heating Test Device for Material Irradiation[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0165

材料辐照用分段式气隙耦合电加热试验装置研制

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0165
基金项目: 中国核动力研究设计院原创基金(KJCX-2022-YC2-19);中核集团青年英才项目(JTYC-JY-2022-0101)
详细信息
    作者简介:

    黄 岗(1983—),男,副研究员,现主要从事辐照技术方面的研究,E-mail: 66261485@qq.com

    通讯作者:

    孙 胜,E-mail: 36707150@qq.com

  • 中图分类号: TL375.6;TK124

Development of Segmented Air-gap Coupled Electric Heating Test Device for Material Irradiation

  • 摘要: 为了解决研究堆高释热率区材料辐照温度精确控制技术难题,研制了材料辐照用分段式气隙耦合电加热试验装置。试验装置采用轴向分段式气隙耦合电加热的辐照温度控制方法,使其具有较大的温度调节能力。装载材料样品的辐照试验段采用轴向分段式阴阳面独立分区的结构,由两段4个独立腔室组成,每个腔室设置独立的惰性气体调节回路,并且在第一段两个腔室内设置电加热棒辅助气隙进行辐照温度调节。利用该装置进行的堆内辐照试验结果表明:试验装置在反应堆高注量率区能够将材料辐照温度有效控制在335~365℃,电加热棒独立控温能力达30℃。研制的装置大幅提高了辐照温度控制精度,实现了辐照温度在线精确调节与控制,达到了材料辐照精细化控温的目的。

     

  • 图  1  试验装置结构示意图

    1—下端头;2—辐照试验段;3—辅助密封段;4—主螺栓;5—垫圈;6—气管组件

    Figure  1.  Schematic Diagram of Test Device Structure

    图  2  辐照试验段结构示意图 (单位:mm)

    1—定位管;2—底法兰;3—下定位块;4—垫板;5—第二段样品层;6—辐照罐;7—上定位块;8—弹簧;9—隔板法兰;10—中部支撑弧形壳;11—第一段样品层;12—顶法兰;13—连接管;14—导向管

    Figure  2.  Schematic Diagram of Irradiation Test Section Structure

    图  3  电加热棒结构示意图 (单位:mm)

    1—铠装引线;2—电极;3—包壳管;4—热电偶监测元件;5—加热电阻丝;6—堵头

    Figure  3.  Schematic Diagram of Electric Heating Rod Structure

    图  4  材料辐照热工计算理论模型

    CONV—对流换热;C—导热;R—辐射换热

    Figure  4.  Theoretical Model of Material Irradiation Thermal Calculation

    图  5  辐照试验段材料样品温度分布云图(纯He)

    Figure  5.  Temperature Distribution Cloud Diagram of Material Samples in Irradiation Test Section (Pure He)

    图  6  不同段样品的温度分布线图(纯He)

    Figure  6.  Temperature Profiles of Samples in Different Segments (Pure He)

    图  7  不同段样品的温度分布线图(15%Ar)

    Figure  7.  Temperature Profiles of Samples in Different Segments (15%Ar)

    图  8  电加热调温能力试验结果

    Figure  8.  Temperature Regulating Capacity Test Results of Electric Heating

    图  9  试验装置辐照温度结果

    Figure  9.  Irradiation Temperature Results of Test Device

    表  1  气隙厚度计算结果

    Table  1.   Calculation Results of Air Gap Thickness

    段数 第一段(由上至下) 第二段(由上至下)
    序号 1 2 3 4 5 6 7 8
    内侧气隙厚度/mm 0.17 0.14 0.14 0.12 0.12 0.14 0.14 0.17
    外侧气隙厚度/mm 0.24 0.20 0.16 0.16 0.16 0.16 0.20 0.24
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-27
  • 修回日期:  2023-11-30
  • 刊出日期:  2024-10-14

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