一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件的制作方法

本发明涉及压水堆，尤其涉及一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件。

背景技术：

1、压水堆核电站燃料元件长期处于高温高压水环境中运行，承受腐蚀、冲刷、辐照等复杂苛刻条件考验。燃料元件的长周期动水腐蚀及其热表面污垢沉积是影响到安全性的关键问题，因此开展模拟燃料元件的动水腐蚀和污垢沉积试验是其获得商业化应用的必要条件。开展动水腐蚀和污垢沉积试验的核心技术在于模拟燃料元件研发的瓶颈制约，目前国内电加热模拟燃料元件的功率密度较小、使用寿命短，无法满足相关试验需求。因此，有必要研发出一种在模拟压水堆一回路工况条件下的动水腐蚀模拟燃料元件。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，包括两根平行设置的电加热丝，所述加热丝外套设有绝缘陶瓷棒，所述绝缘陶瓷棒外套设有金属保护管，所述电加热丝穿过绝缘陶瓷棒外的两端各自分别电连接有一根用于导电至电加热丝的高温合金棒，每个所述高温合金棒外套均单独套设有一个绝缘保护管，所述绝缘保护管外套设有金属套管，所述金属套管外套设有包壳管，两根高温合金棒相背离一端均伸出所述包壳管且均连接有电极组件设置，所述电极组件与所述包壳管之间设置密封组件，且所述包壳管外侧设置有釜体冷却装置。

3、本发明通过设置高温合金棒、电加热丝以及电极组件组成的加热体，并且在加热体外设置多层绝缘保护层和物理保护层，从而提高了模拟燃料元件的使用寿命和安全性，并且各个保护层的稳定绝缘隔离和良好散热效能，使模拟燃料元件可以长期处于较高的稳定功率密度状态。

4、可选地，所述金属套管与所述绝缘保护管、绝缘陶瓷棒之间均设置有绝缘陶瓷粉末。

5、进一步地，所述包壳管与所述金属套管之间设置有充压间隙。

6、进一步地，所述电极组件包括与所述高温合金棒固定连接的电极导体，所述电极导体远离电加热丝的一端设置有加热电极。

7、进一步地，所述电加热丝设置为锆合金丝，所述锆合金丝材质为zrnifecr，所述电加热丝的直径范围为1.2mm-1.5mm，两根电加热丝之间的间距为1mm-1.6mm。

8、进一步地，所述绝缘陶瓷管上沿长度方向平行设置有两个贯通孔供两个所述电加热丝分别穿过设置，且每个贯穿孔的直径均比电加热丝直径大0.2mm。

9、进一步地，所述绝缘陶瓷棒设置为氧化镁棒。

10、进一步地，所述高温合金棒设置为镍棒，所述高温合金棒的直径大于两根电加热丝直径与两根电加热丝之间间距的总和。

11、进一步地，所述釜体冷却装置由水冷套管以及循环冷却水回路组成，所述水冷套管焊接在包壳管的外侧且与循环冷却水回路连通设置。

12、进一步地，所述密封组件包括正极密封件以及负极密封件；

13、所述正极密封件包括与所述包壳管一端固定连接的正极卡接套，所述正极卡接套上设置有充气导管，所述正极卡接套内开设有与充气导管以及充压间隙均连通的充气腔，所述充气腔朝向电极组件一端开设有插入开口，所述插入开口处在正极卡接套与电极组件之间设置有o型密封圈，以使充气腔被密封且将正极卡接套与电极组件绝缘隔离设置；

14、负极密封件包括套接在包壳管另一端的负极卡接套，所述负极卡接套内对应包壳管同轴设置有贯通插入孔，一组所述电极组件与包壳管均插入该贯通插入孔中设置，且所述贯通插入孔与所述电机组件以及包壳管之间均设置有o型密封圈，负极密封件中的两个o形密封圈之间形成有气流空腔，所述气流空腔与所述充压间隙连通设置。

15、进一步地，所述负极卡接套内部设置有冷却空腔，所述负极卡接套上设置有与冷却空腔连通的冷却介质入口与冷却介质出口。

16、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，包括两根平行设置的电加热丝，所述加热丝外套设有绝缘陶瓷棒，所述绝缘陶瓷棒外套设有金属保护管，所述电加热丝穿过绝缘陶瓷棒外的两端各自分别电连接有一根用于导电至电加热丝的高温合金棒，每个所述高温合金棒外套均单独套设有一个绝缘保护管，所述绝缘保护管外套设有金属套管，所述金属套管外套设有包壳管，两根高温合金棒相背离一端均伸出所述包壳管且均连接有电极组件设置，所述电极组件与所述包壳管之间设置密封组件，且所述包壳管外侧设置有釜体冷却装置。

2.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述金属套管与所述绝缘保护管、绝缘陶瓷棒之间均设置有绝缘陶瓷粉末。

3.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述包壳管与所述金属套管之间设置有充压间隙。

4.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述电极组件包括与所述高温合金棒固定连接的电极导体，所述电极导体远离电加热丝的一端设置有加热电极。

5.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述电加热丝设置为锆合金丝，所述锆合金丝材质为zrnifecr，所述电加热丝的直径范围为1.2mm-1.5mm，两根电加热丝之间的间距为1mm-1.6mm。

6.如权利要求5所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述绝缘陶瓷管上沿长度方向平行设置有两个贯通孔供两个所述电加热丝分别穿过设置，且每个贯穿孔的直径均比电加热丝直径大0.2mm。

7.如权利要求1或6任意一项所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述绝缘陶瓷棒设置为氧化镁棒。

8.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述高温合金棒设置为镍棒，所述高温合金棒的直径大于两根电加热丝直径与两根电加热丝之间间距的总和。

9.如权利要求1所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述釜体冷却装置由水冷套管以及循环冷却水回路组成，所述水冷套管焊接在包壳管的外侧且与循环冷却水回路连通设置。

10.如权利要求4所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述密封组件包括正极密封件以及负极密封件；

11.如权利要求10所述的一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，其特征在于，所述负极卡接套内部设置有冷却空腔，所述负极卡接套上设置有与冷却空腔连通的冷却介质入口与冷却介质出口。

技术总结本发明公开了一种压水堆核电站一回路动水腐蚀模拟燃料元件，包括两根平行设置的电加热丝，加热丝外套设有绝缘陶瓷棒，绝缘陶瓷棒外套设有金属保护管，电加热丝穿过绝缘陶瓷棒外的两端各自分别电连接有一根用于导电至电加热丝的高温合金棒，每个高温合金棒外套均单独套设有一个绝缘保护管，绝缘保护管外套设有金属套管，金属套管外套设有包壳管，两根高温合金棒相背离一端均伸出包壳管且均连接有电极组件设置，电极组件与包壳管之间设置密封组件，且包壳管外侧设置有釜体冷却装置。本发明提高了模拟燃料元件的使用寿命和安全性，并且各个保护层的稳定绝缘隔离和良好散热效能，使模拟燃料元件可以长期处于较高的稳定功率密度状态。技术研发人员：汪峰,肖嘉,徐博受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27