燃料管試驗-RIA模擬試驗裝置

【資料簡介】

 

RIA模擬試驗裝置

一、 簡介：

RIA（Reactivity Initiated Accident，反應性引入事故）模擬試驗為模擬核反應堆RIA事故工況，RIA事故工況為反應性引起的事故，一般是由反應性快速增加導致，如彈棒、控制棒組件失控抽出等。其具體表現為燃料棒內壓與包殼表面溫度均急速升高，最終導致包殼管軟化、膨脹、起泡然后爆裂。

模擬RIA試驗裝置就用來模擬燃料包殼管內壓和溫度同時急劇升高的試驗裝置，即試樣管開始處于常溫常壓工況，然后同時以設定的速率升高試樣管內壓和試樣管表面溫度，直至試樣管發生破壞，試驗結束。

在條件允許的情況下（如果可以做到溫度在毫秒內升高幾十℃時，考慮同時升溫升壓才具有實際意義），可以考慮同步急速升高包殼管內壓和包殼管表面溫度，從而更為真實的模擬核反應堆內的反應性引入事故工況。一般而言，在堆外環境下很難做到內壓與包殼表面溫度同步急速增加，此時可以考慮試驗簡化為恒溫快速增壓試驗和恒壓快速升溫試驗。恒溫快速增壓試驗為保持包殼管在一定溫度下，向包殼管內部迅速打壓至包殼管破裂；恒壓快速升溫試驗為在一定壓力下，快速提升包殼溫度至包殼管破裂。

二、 試驗內容：

（1）高溫快速增壓試驗

將包殼管試樣一端封死，另一端連接于壓力源裝置（也可考慮兩端均連接壓力源，但燃料棒包殼管不應受到軸向的約束限制）。整個包殼管處于加熱爐內部，爐膛內通入保護性氣體，燃料棒包殼最高工作溫度在500℃。在保護性氣氛中將包殼管加熱至工作溫度，然后迅速加載壓力，壓強增加速率最大為5.5GPa/s，直至包殼管失效。記錄下包殼管試樣失效時的最大內壓。

（2）高壓快速升溫試驗

將包殼管試樣一端封死，另一端連接于壓力源裝置（也可考慮兩端均連接壓力源，但燃料棒包殼管不應受到軸向的約束限制），加壓至某一設定壓力。在包殼管充滿設定壓力下，可保持包殼管初始內壓不變，然后進行加熱，加熱過程中不對包殼管內部壓力進行限制；也可在加熱過程中通過技術手段維持內壓恒定。通過電磁感應或其他加熱方式迅速加熱包殼管表面，升溫速度最大為200℃/s，直至包殼管失效。記錄下包殼管試樣失效時的最大表面溫度。

三、 本試驗的關鍵技術點：

1、 可以高速增加包殼管內壓的壓力裝置；

2、 耐高溫工作介質；

3、 快速升高包殼管表面溫度的加熱裝置；

4、 包殼管試樣的有效密封。

四、 設備組成：

真空泵、真空表、相關閥門、管路等。