專利名稱：用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃料組件破損檢查技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法。背景方法
燃料組件發(fā)生破損后，其包殼內(nèi)的裂變核素會由裂縫逸出。Kr-85是由U-235、U-238 裂變后經(jīng)一系列衰變而生成的放射性惰性氣體，在燃料中裂變的產(chǎn)額為0. 293%,由于其半衰期比其他氣體典型核素要長很多(約為10. 73年)，因此在燃料組件破損檢查時(shí)常用 Kr-85作為典型核素。Kr-85自然存在量極其少，大部分都是由裂變生成的。但是由于Kr-85的逸出量與多種原因有關(guān)，且加速其釋放的各種手段也沒有一個(gè)較為明確的工藝路線，Kr-85檢漏的成功率及檢出線不高，在燃料組件細(xì)微破損導(dǎo)致Kr-85 釋放量較少時(shí)，Kr-85檢漏往往不能成功檢出破損燃料組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供用于已輻照燃料組件或燃料棒破損檢查的 Kr-85檢漏方法，該方法用于已輻照燃料組件或燃料棒破損檢查，具有檢出效率高、檢出精度高、合理可靠的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決上述方法問題所采用的技術(shù)方案是用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟A，將密閉容器放置于水中，使燃料組件或燃料棒放置于密閉容器內(nèi)； 步驟B，對所述步驟A中的密閉容器進(jìn)行排水； 步驟C，對所述步驟B處理后的密閉容器進(jìn)行加熱； 步驟D，繼續(xù)加熱，使所述步驟C密閉容器中的燃料組件或燃料棒保溫貯存； 步驟E，停止對所述步驟D密閉容器的加熱，讓所述密閉容器自然冷卻； 步驟F，啟動真空泵，將所述步驟E冷卻后的密閉容器內(nèi)的氣體抽出； 步驟G，對所述步驟F抽出的氣體進(jìn)行干燥，并對干燥后的氣體采用液氮進(jìn)行冷卻，將其冷凍至液態(tài)便于捕集器進(jìn)行捕集；對冷卻后的氣體進(jìn)行Kr-85捕集；
步驟H，向所述步驟G處理后的密閉容器內(nèi)充入氦氣，稀釋所述密閉容器內(nèi)剩余的 Kr-85 ；
步驟I，重復(fù)步驟F-G，最終得到捕集后的Kr-85樣，使用高精γ譜儀系統(tǒng)分析，如果高精Y譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰大于等于破損判漏限，則得出所述燃料組件或燃料棒中有 Kr-85逸出的結(jié)論；如果高精γ譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰小于破損判漏限，則得出所述燃料組件或燃料棒中沒有Kr-85逸出的結(jié)論。上述技術(shù)方案中，由于入堆進(jìn)行裂變反應(yīng)的核反應(yīng)堆燃料組件或燃料棒具有極高的放射性，對人體及設(shè)備有很大的危害，因此需要對其進(jìn)行屏蔽。水有較好屏蔽能力且較為便宜，故本檢漏方法采取用水進(jìn)行屏蔽，以使得操作人員可以直接進(jìn)行觀察，因此密閉容器需要放置于水中，所述燃料組件及燃料棒的移動及貯存均在水下進(jìn)行。
所述破損判漏限可以根據(jù)國家的標(biāo)準(zhǔn)方法測試得到。在每次試驗(yàn)前，將按照標(biāo)準(zhǔn)方法，對使用的裝置進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，得出所使用的燃料組件或燃料棒的破損判漏限。上述技術(shù)方案中，所述步驟B包括如下步驟 步驟Bi，采用壓縮空氣將所述密閉容器中的水排出。步驟B2，對所述步驟Bl處理后的密閉容器進(jìn)行氣壓檢漏；氣壓檢漏的檢漏壓力優(yōu)選0. 4Mpa ；氣壓檢漏的目的是確認(rèn)和保證密閉容器的氣密性，以避免之后的步驟中有水進(jìn)入密閉容器內(nèi)。如果觀察到有氣泡由容器密封處冒出，則證明密閉容器氣壓檢漏不合格，需要進(jìn)行密閉容器的重新密封，之后再次進(jìn)行氣壓檢漏試驗(yàn)，直至試驗(yàn)合格。步驟B3，對所述步驟B2處理后的密閉容器進(jìn)行空氣吹掃；去除燃料組件或燃料棒吊入時(shí)帶入的水及容器中的殘存的水汽，氣壓檢漏合格則開始步驟C。所述步驟C中，加熱使所述密閉容器的溫度達(dá)到80°C 士 10°C。將破損燃料組件或燃料棒加熱到一定的溫度，使得其中的裂變氣體受熱膨脹，膨脹后的氣體由破損燃料組件或燃料棒的細(xì)微破口逸出。因此加熱溫度的大小影響著Kr-85的釋放量，而經(jīng)過本發(fā)明人多次試驗(yàn)證明，加熱溫度在80°C 士 10°C時(shí)，Kr-85的釋放量最多。所述步驟D中的保溫貯存的溫度為80°C 士 10°C，并且保溫貯存時(shí)間為30-50小時(shí)。由于破損燃料組件或燃料棒存在的細(xì)微破口，在保溫貯存過程中，其中的裂變氣體與外界氣體互換流動，而其交換與溫度有一定的關(guān)系，本發(fā)明人研究表明保溫貯存時(shí)間為30-50 小時(shí)，釋放的Kr-85量最多，在超過50小時(shí)之后，Kr-85的釋放量變得相對較少。優(yōu)選的是，所述步驟D中保溫貯存時(shí)間為40小時(shí)。所述步驟F中，啟動真空泵將密閉容器內(nèi)的氣體抽出，使密閉容器內(nèi)的真空度達(dá)到-0. 05MPa以下，然后連續(xù)抽取10-30min ；停止真空泵并進(jìn)行步驟G。所述步驟F中在將密閉容器內(nèi)的氣體抽出時(shí)，要求必須達(dá)到-0. 05MPa以下的真空度并連續(xù)抽取10-30 min, 如此方能最大限度的將密閉容器內(nèi)部的氣體抽出。所述步驟G中，當(dāng)干燥后的氣體被冷卻到40°C以下時(shí)，進(jìn)行Kr-85捕集。所述步驟H中，向所述密閉容器充入壓力為0. 2-0. 4MPa的氦氣。使用氮?dú)獬溽專?使Kr-85的抽取更加充分，提高了本發(fā)明方法的準(zhǔn)確度。優(yōu)選的是，步驟H中，向所述密閉容器充入壓力為0. 2MPa的氦氣。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明工藝系統(tǒng)整個(gè)流程屬于獨(dú)創(chuàng)性，用于燃料組件或燃料棒破損檢查，具有較高的效率、精度和準(zhǔn)確性。相較于舊的Kr-85檢漏方法(直接抽取Kr-85)，準(zhǔn)確性更高，經(jīng)過加熱、貯存流程之后Kr-85的釋放量較不進(jìn)行這些步驟提高3(Γ40倍，在進(jìn)行的試驗(yàn)中，許多人工制造的微小破口使用直接抽取的方法無法檢測出來，而使用本工藝可以準(zhǔn)確的檢測， 這就意味著本工藝系統(tǒng)能夠檢查出更微小的破損。(2)本發(fā)明方法中包括保溫貯存的工藝步驟，使破損燃料組件或燃料棒在 80°C 士 10°c的溫度下進(jìn)行貯存30-50h，提高了 Kr-85的釋放量。經(jīng)過本發(fā)明人多次試驗(yàn)驗(yàn)證，對燃料棒貯存能夠提高Kr-85氣體由燃料棒破口逸出的量，貯存40h再抽取的釋放量比不貯存直接抽取的釋放量高15-20倍。而在高溫下貯存又可以進(jìn)一步提高其釋放量，根據(jù)試驗(yàn)，在80°C 士 10°C的溫度下進(jìn)行貯存40h比常溫 (25 0C )貯存40h的釋放量高50%-80%。
(3)本發(fā)明方法中包括了在從密閉容器內(nèi)抽取一次氣體后使用氦氣充釋，解決了 Kr-85的抽取不充分的技術(shù)難題；根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的對比試驗(yàn)，氦氣充釋能夠提高 Kr-85氣體的回收率，使用氦氣充釋回收到的Kr-85氣體量比不使用氦氣充釋的同等情況高 20-40%。(4)本發(fā)明方法采用加熱溫度使得內(nèi)部氣體受熱膨脹逸出的方法加速Kr-85的釋放，明確了重要的加熱溫度參數(shù)80°C 士 10°C ；加熱溫度在80°C 士 10°C時(shí)，Kr_85的釋放量最多。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的對比試驗(yàn)，加熱溫度為80°C時(shí)Kr-85的釋放量要比加熱溫度為 600C時(shí)高20-25%，要比不加熱時(shí)高90-120%。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。為了提高燃料組件Kr-85的釋放量，以提高本發(fā)明檢漏方法的準(zhǔn)確度，發(fā)明人設(shè)計(jì)了貯存與不貯存對比試驗(yàn)。貯存與不貯存對比試驗(yàn)方案是本試驗(yàn)對兩根有破損的燃料組件進(jìn)行了各6次試驗(yàn)，包括3次采用貯存方式、3次不貯存直接抽取，抽取方式及參數(shù)一致。試驗(yàn)結(jié)果表明，貯存40h再抽取的Kr-85釋放量比不貯存直接抽取的釋放量高15-20倍。為進(jìn)一步優(yōu)化貯存工藝，經(jīng)本發(fā)明人選用高溫貯存的方式進(jìn)一步提高Kr-85的釋放量。在對比試驗(yàn)中，對一根有破損的燃料組件進(jìn)行了 8次試驗(yàn)，4次常溫(25°C)貯存40h， 4次在80°C的溫度下進(jìn)行貯存40h。試驗(yàn)結(jié)果表明在80°C的溫度下進(jìn)行貯存40h比常溫 (25°C) C存 40h 的 Kr-85 釋放量高 50%_80%。為了最大化的提高Kr-85釋放量，本發(fā)明人對加熱溫度進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，對比試驗(yàn)為對兩根有破損的燃料組件進(jìn)行了各10次試驗(yàn)，常溫不加熱(25°C)檢查2次，加熱到 400C 2次，加熱到60°C 2次，加熱至80°C 2次，加熱到100°C 2次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明加熱溫度為80°C時(shí)Kr-85的釋放量要比加熱溫度為60°C時(shí)高20_25%，要比不加熱時(shí)高70_90%，加熱溫度為40°C與常溫不加熱(25°C) Kr-85的釋放量相差很小，而100°C時(shí)的Kr_85的釋放量與80°C時(shí)相差不大，但是由于其成本高，水下有沸騰干燒的安全隱患，因此本工藝優(yōu)化后采用80°C 士 10°C的加熱溫度。由于密閉容器中的Kr-85使用一次抽取后，其中有部分Kr_85氣體任留存于密閉容器中，為了將剩余的Kr-85盡量抽出，本發(fā)明人發(fā)明采用氦氣充釋，多次抽取的方法進(jìn)行抽取，即在密閉容器抽完一次氣體后，向密閉容器內(nèi)沖入氦氣達(dá)到常壓，等待10分鐘氣體充分?jǐn)U散，再次抽密閉容器內(nèi)氣體。在對比試驗(yàn)中，向20個(gè)試驗(yàn)用密閉容器注入等量的Kr-85氣體，使用氦氣充釋的10組的Kr-85回收效率平均為86%，沒有使用氦氣充釋的 Kr-85回收效率平均為64%，試驗(yàn)結(jié)果表明使用氦氣充釋回收到的Kr-85氣體量比不使用氦氣充釋的同等情況高20-40%。實(shí)施例1以高通量工程試驗(yàn)堆元件破損檢查為具體實(shí)施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
試驗(yàn)前，按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，對使用的燃料組件進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，得出所使用的燃料組件或燃料棒的破損判漏限。然后，如圖1所示，按照以下步驟進(jìn)行檢漏
1)密閉容器放置于水中，將燃料組件外觀檢查后，單獨(dú)放置于密閉容器內(nèi)；
2)使用空壓機(jī)對密閉容器進(jìn)行排水；
3)對密閉容器進(jìn)行氣壓檢漏0.2^0. 8 MPa,以避免之后的步驟中有水進(jìn)入容器內(nèi)；
4)對密閉容器進(jìn)行空氣吹掃，吹掃時(shí)間為l(T30min，去除燃料組件或燃料棒吊入時(shí)帶入的水及空氣中的部分水汽；
5)對密閉容器進(jìn)行加熱，加熱溫度為80°C士 10°C，以加速Kr-85的釋放；
6)使燃料組件處于80°C 士 10°C溫度下貯存40小時(shí)時(shí)間，積攢Kr-85的釋放量；
7)停止加熱，讓密閉容器自然冷卻；
8)待溫度下降40°C以下時(shí)，啟動真空泵將密閉容器內(nèi)的氣體抽出，抽取時(shí)使密閉容器內(nèi)的真空度達(dá)到-0. 05MPa ；連續(xù)抽取15min ；
9)對抽出的氣體進(jìn)行干燥，使用液氮對其進(jìn)行冷卻；
10)對冷卻的氣體使用活性炭進(jìn)行捕集；
11)向密閉容器內(nèi)再充入0.2-0.4ΜΙ^的氦氣，稀釋其內(nèi)可能剩余的Kr-85 ；重復(fù)步驟壙10，最終得到捕集后的Kr-85樣，使用高精γ譜儀系統(tǒng)分析，如果高精Y譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰大于等于破損判漏限，則得出該組燃料組件或燃料棒有Kr-85逸出，即得出該組燃料組件或燃料棒存在破損的結(jié)論；如果高精Y譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰小于破損判漏限，則得出所述燃料組件或燃料棒中沒有Kr-85逸出，即得出該組燃料組件或燃料棒不存在破損的結(jié)論。 如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A，將密閉容器放置于水中，使燃料組件或燃料棒放置于密閉容器內(nèi)；步驟B，對所述步驟A中的密閉容器進(jìn)行排水； 步驟C，對所述步驟B處理后的密閉容器進(jìn)行加熱； 步驟D，繼續(xù)加熱，使所述步驟C密閉容器中的燃料組件或燃料棒保溫貯存； 步驟E，停止對所述步驟D密閉容器的加熱，讓所述密閉容器自然冷卻； 步驟F，啟動真空泵，將所述步驟E冷卻后的密閉容器內(nèi)的氣體抽出； 步驟G，對所述步驟F抽出的氣體進(jìn)行干燥，并對干燥后的氣體采用液氮進(jìn)行冷卻，將其冷凍至液態(tài)便于捕集器進(jìn)行捕集；對冷卻后的氣體進(jìn)行Kr-85捕集；步驟H，向所述步驟G處理后的密閉容器內(nèi)充入氦氣，稀釋所述密閉容器內(nèi)剩余的 Kr-85 ；步驟I，重復(fù)步驟F-G，最終得到捕集后的Kr-85樣，使用高精γ譜儀系統(tǒng)分析，如果高精Y譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰大于等于破損判漏限，則得出所述燃料組件或燃料棒中有 Kr-85逸出的結(jié)論；如果高精γ譜儀系統(tǒng)檢出的Kr-85峰小于破損判漏限，則得出所述燃料組件或燃料棒中沒有Kr-85逸出的結(jié)論。
2.如權(quán)利要求1所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟B包括如下步驟，步驟Bi，采用壓縮空氣將所述密閉容器中的水排出； 步驟B2，對所述步驟Bl處理后的密閉容器進(jìn)行氣壓檢漏； 步驟B3，對所述步驟B2處理后的密閉容器進(jìn)行空氣吹掃。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟C中，加熱使所述密閉容器的溫度達(dá)到80°C 士 10°C。
4.如權(quán)利要求3所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟D中的保溫貯存的溫度為80°C 士 10°C，并且保溫貯存時(shí)間為30-50小時(shí)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟D中保溫貯存時(shí)間為30 50小時(shí)。
6.如權(quán)利要求3所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟F中，啟動真空泵將密閉容器內(nèi)的氣體抽出，使密閉容器內(nèi)的真空度達(dá)到-0. 05MPa以下，然后連續(xù)抽取10-30 min ；停止真空泵并進(jìn)行步驟G。
7.如權(quán)利要求3所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟G中，當(dāng)干燥后的氣體被冷卻到40°C以下時(shí)，進(jìn)行Kr-85捕集。
8.如權(quán)利要求3所述的用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，其特征在于，所述步驟H中，向所述密閉容器充入壓力為0. 2-0. 4MPa的氦氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于燃料組件或燃料棒破損檢查的Kr-85檢漏方法，包括以下步驟:將燃料組件或燃料棒放置于密閉容器內(nèi)；對密閉容器進(jìn)行排水；加熱使密閉容器中的燃料組件或燃料棒保溫貯存；停止加熱，讓所述密閉容器自然冷卻；啟動真空泵，將冷卻后的密閉容器內(nèi)的氣體抽出；對抽出的氣體進(jìn)行干燥，并對干燥后的氣體進(jìn)行冷卻；對冷卻后的氣體進(jìn)行Kr-85捕集；向密閉容器內(nèi)充入氦氣，稀釋所述密閉容器內(nèi)剩余的Kr-85；最終得到捕集后的Kr-85樣，使用高精度譜儀分析，判斷是否有Kr-85逸出，得出結(jié)論。本發(fā)明方法量化規(guī)定了Kr-85檢漏方法中的各個(gè)參數(shù)及步驟，提高了燃料組件破損檢查的效率、精度和準(zhǔn)確性。
文檔編號G01M3/20GK102539083SQ201210025670
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者余維海, 催立波, 凃曉彬, 劉曉松, 張強(qiáng), 李勁松, 李成業(yè), 李文鈺, 漆明森, 王立德, 程瑛, 茍家元, 鄧洪, 鄭海川, 陳啟兵 申請人:中國核動力研究設(shè)計(jì)院