本發(fā)明涉及氫和氚元素處理技術領域，尤其是指一種鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置。

背景技術：

氚是核電站需要進行獨立評價的向環(huán)境排放源項的重要核素。在鈉冷快堆中，氚主要產生自堆芯燃料的三分裂和含硼組件核反應，氚能夠在不銹鋼中滲透并釋放到環(huán)境。另一方面，由于快堆的蒸汽發(fā)生器發(fā)生水腐蝕而造成大量的氫擴散進入鈉回路并在反應堆系統(tǒng)內遷移，氚和氫的擴散相互影響。

通常鈉冷快堆的設計中，氚和氫的遷移釋放途徑如圖1和圖2所示。鈉冷快堆由于燃料三分裂形成的進入一回路的氚占進入冷卻劑系統(tǒng)中氚含量的90％以上，約20000ci/gwe·a，是最終向環(huán)境排放的主要源頭。一回路和二回路冷阱在凈化回路中的氫和氧的過程中，大部分氚可以被冷阱以氚化鈉的形式去除，最終能夠進入環(huán)境的排放量約為產生量的2～5％的水平。鈉冷快堆設計中，沒有專門針對控制氚的排放采取措施并加以控制。每根鈉冷快堆的燃料棒，在反應堆運行過程中，以燃料三分裂的形式，預計產生不超過1×10-5mol的氚并從燃料芯塊中釋放到包殼內，99％以上的氚以擴散的形式進一步釋放到一回路鈉中。此外，由于鈉冷快堆中蒸汽發(fā)生器的水腐蝕作用產生的氫，擴散遷移進入二回路并通過中間熱交換器進入一回路，在擴散的過程中一回路和二回路冷靜去除了大部分氫化鈉后，在一回路鈉中形成約0.1ppm的質量濃度的氫，通過快堆不銹鋼包殼材料的擴散，燃料棒的內外達到平衡，此時燃料包殼內部的氫分壓約0.06pa。因此有鑒于此，對于如何尋找到一種結構簡單、能有效除去氫和氚且工作穩(wěn)定可靠的去除裝置就顯得尤為重要。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種結構簡單、能有效除去氫和氚且工作穩(wěn)定可靠的鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置。

為實現上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：一種鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置，所述去除氫和氚的裝置包括燃料棒包殼管以及安裝在該燃料棒包殼管內中的燃料棒下端塞，其特征在于：所述去除氫和氚的裝置還包括設置在所述燃料棒包殼管內腔中的托架、套裝在所述托架外周面上的吸氫管，所述吸氫管為采用鋯材料制作而成，所述吸氫管其外表面還鍍有一層鎳膜，所述吸氫管其上還開設有一個用于保證其內外氣體流動的開孔，其中所述吸氫管通過所述托架與所述燃料棒下端塞保持接觸相連。

進一步地，所述托架其包括一個圓筒狀的主體部和設置在其一端的凸臺部，其中所述吸氫管套裝在所述主體部外周面上，所述吸氫管其一端抵靠在所述凸臺部端面上，其另一端與所述燃料棒下端塞相接觸。

再進一步地，所述托架其另一端為外部成型有螺紋的螺紋連接部，所述燃料棒下端塞其端面上設置有與該螺紋連接部相配合的螺紋孔，其中所述吸氫管通過所述螺紋連接部和螺紋孔的連接來實現其壓緊接觸在所述燃料棒下端塞上。

進一步地，所述燃料棒下端塞其與所述吸氫管相接觸的一端端面上設置有倒角結構。

進一步地，所述托架其外端面上還設置有用于配合套筒扳手作業(yè)的截面為六角形的六角型凸臺。

優(yōu)先的，所述托架為采用不銹鋼材質制作而成。

本發(fā)明的效果在于：與現有技術相比，本發(fā)明所述的裝置通過在鈉冷快堆燃料棒下氣腔中設置吸氫材料，將能夠有效將快堆燃料中由于三分裂形式產生的氚吸附，對氚源進行有效的控制，大幅度降低鈉冷快堆氚的環(huán)境排放源項。

附圖說明

圖1為普通快堆中氚的釋放過程流程示意圖。

圖2為普通快堆中氫的遷移過程流程示意圖。

圖3為本發(fā)明的結構狀態(tài)示意圖。

圖4為圖3中的a處局部放大結構示意圖。

圖5為圖3中的b處局部放大結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參見附圖3至5所示，本發(fā)明提供一種鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置，該去除氫和氚的裝置包括燃料棒包殼管1以及安裝在該燃料棒包殼管1內中的燃料棒下端塞4，此外其還包括設置在燃料棒包殼管1內腔中的托架2、套裝在托架2外周面上的吸氫管3，上述吸氫管3為采用鋯材料制作而成，該吸氫管3其外表面還鍍有一層鎳膜，同時吸氫管3其上還開設有一個用于保證其內外氣體流動的開孔5，其中吸氫管3通過托架2與燃料棒下端塞4保持接觸相連。

請結合參照附圖4和5所示，具體的，本方案中的上述托架2其包括一個圓筒狀的主體部23和設置在其一端的凸臺部21，其中吸氫管3套裝在主體部23外周面上，吸氫管3其一端抵靠在凸臺部21端面上，其另一端與燃料棒下端塞4相接觸。為了便于接觸，優(yōu)先的上述燃料棒下端塞4其與吸氫管3相接觸的一端端面上設置有倒角結構41。

為了使得吸氫管3能穩(wěn)固可靠的與燃料棒下端塞4相接觸，本方案中的上述托架2其另一端為外部成型有螺紋的螺紋連接部24，燃料棒下端塞4其端面上設置有與該螺紋連接部24相配合的螺紋孔，其中吸氫管3通過螺紋連接部24和螺紋孔的連接來實現其壓緊接觸在燃料棒下端塞4上。

此外為了便于托架2的安裝，本方案中的上述托架2其外端面上還設置有用于配合套筒扳手作業(yè)的截面為六角形的六角型凸臺22。優(yōu)先的，本方案中的上述托架2為采用不銹鋼材質制作而成。

實際組裝時，先將吸氫管3套在托架2上，再將托架2旋入燃料棒下端塞4的螺紋孔中，直到吸氫管3與燃料棒下端塞4的倒角結構41接觸并壓緊。此結構可以保證吸氫管3在燃料棒內的定位和支撐，使得吸氫管3的表面可以充分接觸燃料棒氣腔內的氣體，開孔結構保證吸氫管3內外氣體能夠流通并保持壓力平衡。

以上所述之實施例子只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置。本發(fā)明所述的鈉冷快堆燃料中去除氫和氚的裝置，其包括燃料棒包殼管以及安裝在該燃料棒包殼管內中的燃料棒下端塞，所述去除氫和氚的裝置還包括設置在所述燃料棒包殼管內腔中的托架、套裝在所述托架外周面上的吸氫管，吸氫管為采用鋯材料制作而成，所述吸氫管其外表面還鍍有一層鎳膜，所述吸氫管其上還開設有一個用于保證其內外氣體流動的開孔，其中所述吸氫管通過所述托架與所述燃料棒下端塞保持接觸相連；采用本發(fā)明其能通過在鈉冷快堆燃料棒下氣腔中設置吸氫材料，將能夠有效將快堆燃料中由于三分裂形式產生的氚吸附，對氚源進行有效的控制，大幅度降低鈉冷快堆氚的環(huán)境排放源項。

技術研發(fā)人員：楊洪廣;楊勇;馬勇哲;王鳳龍;張強;杜愛兵;徐治龍;王事喜
受保護的技術使用者：中國原子能科學研究院
技術研發(fā)日：2017.07.28
技術公布日：2017.10.27