一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统

本发明涉及核反应装置，具体涉及一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统。

背景技术：

1、铅基反应堆是第四代核能系统的参考堆型之一，其采用铅基为冷却液介质的核反应堆，在所有第四代核能系统中，铅冷快堆有望成为率先实现工业示范和商业应用的核能系统。由于铅基材料(如铅锂合金)包层具有良好的导热能力、充足的氚增殖比、相对简单的设计以及在经济性和安全性方面的吸引力，使其在国际上核聚变反应堆研究领域备受关注。

2、clear-s是铅基堆液态重金属池式集成测试装置。铅基核反应堆的堆芯位于压力容器中心，由多个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成，燃料组件中设置加热燃料棒，燃料棒中的燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热能，并由铅基材料的冷却剂导出。

3、燃料组件中的加热棒采用多根穿插在套管中，燃料组件延伸至反应罐中，反应罐中填充铝基冷却介质，而在燃料组件与反应罐的连接出口处，此处无铝基冷却介质，其套管中的加热棒温度过高容易将加热棒烧毁，如图3所示a区域。因此需要对现有铅基核反应堆燃料组件进行改进。

技术实现思路

1、本发明目的是解决上述技术问题，提供一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，包括有燃料组件和冷却组件，所述燃料组件包括有套筒和固定在套筒内的加热棒，所述套筒上设置有安装法兰，所述套筒通过安装法兰安装在反应罐上，所述套管下端延伸至反应罐中，所述反应罐中填充有铝基冷却介质，所述套筒的侧壁上开设有第一通气孔和第二通气孔，所述第一通气孔设置在套管位于的反应罐内部的管壁上，且第一通气孔位于反应罐中铝基冷却介质的液面上方，所述第二通气孔位于安装法兰的上方一侧；

4、所述反应罐的上端开设有通孔，所述套筒的外侧设置有气体冷却器，所述空气冷却器的出气端连接有气泵且通过气管与气泵相连，所述气泵的出气端连接有进气管，所述进气管与反应罐上的通孔相连以将冷却气体输送至反应罐中，所述第二通气孔上连接有出气管，所述出气管与气体冷却器的进气端相连以将套筒内排出的热气导入至气体冷却器中进行冷却。

5、通过将冷却气体输送至反应罐中，并通过第一通气孔进入至套筒内，对加热棒进行冷却，排出气体通过出气管输送至气体冷却器中进行冷却，然后进行循环对加热棒进行冷却，从而避免加热棒温度过高造成加热棒烧毁，提高加热棒使用寿命。

6、进一步的，所述冷却气体采用ar气。

7、进一步的，所述进气管上串接有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制进气管内部介质流通的通断。

8、进一步的，所述出气管串接有第二控制阀，所述第二控制阀用于控制出气管内部介质流通的通断。

9、本发明提供的一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，具有以下有益效果：能够有效解决燃料组件内加热棒中部导线过热问题，采用ar气对燃料组件中部区域进行冷却。ar气通过主容器反应罐上顶盖一个通孔进入容器反应罐上部的气相空间，然后通过加热组件中套筒筒壁上的第一通气孔进入套筒的中段导体发热区，通过套筒上方第二通气孔将ar气引出容器，输送至气体冷却器中进行冷却，冷却气体循环进入套筒中，对套筒内的加热棒进行循环冷却，避免铅基核反应堆中的加热棒高温损坏，从而提高加热棒的使用寿命，避免频繁更换加热棒。

技术特征：

1.一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，其特征在于：包括有燃料组件(1)和冷却组件(2)，所述燃料组件(1)包括有套筒(11)和固定在套筒(11)内的加热棒(12)，所述套筒(11)上设置有安装法兰(13)，所述套筒(11)通过安装法兰(13)安装在反应罐(3)上，所述套管下端延伸至反应罐(3)中，所述反应罐(3)中填充有铝基冷却介质(4)，所述套筒(11)的侧壁上开设有第一通气孔(111)和第二通气孔(112)，所述第一通气孔(111)设置在套管位于的反应罐(3)内部的管壁上，且第一通气孔(111)位于反应罐(3)中铝基冷却介质(4)的液面上方，所述第二通气孔(112)位于安装法兰(13)的上方一侧；

2.根据权利要求1所述的一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，其特征在于：所述冷却气体采用ar气。

3.根据权利要求2所述的一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，其特征在于：所述进气管(23)上串接有第一控制阀(24)，所述第一控制阀(24)用于控制进气管(23)内部介质流通的通断。

4.根据权利要求2所述的一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，其特征在于：所述出气管(25)串接有第二控制阀(26)，所述第二控制阀(26)用于控制出气管(25)内部介质流通的通断。

技术总结本发明公开了一种铅基核反应堆实验装置中燃料组件冷却系统，包括有燃料组件和冷却组件，所述燃料组件包括有套筒和固定在套筒内的加热棒，所述套筒上设置有安装法兰，所述套筒通过安装法兰安装在反应罐上，所述套筒的侧壁上开设有第一通气孔和第二通气孔；所述反应罐的上端开设有通孔，所述套筒的外侧设置有气体冷却器，所述空气冷却器的出气端连接有气泵且通过气管与气泵相连，所述气泵的出气端连接有进气管，所述进气管与反应罐上的通孔相连以将冷却气体输送至反应罐中。本发明通过冷却气体循环进入套筒中，对套筒内的加热棒进行循环冷却，避免铅基核反应堆中加热棒高温损坏，从而提高加热棒的使用寿命，避免频繁更换加热棒。技术研发人员：胡家海受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/30