專利名稱:包覆層的制備裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫氣冷堆核電站的安全技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高溫氣冷反應(yīng)堆燃料顆粒的包覆層的制備裝置及其制備方法。
背景技術(shù)：
高溫氣冷堆核電站的固有安全性的第一道保證就是所使用的核燃料為TRISO(各向同性)型包覆顆粒，其由核燃料核芯和包覆層組成，所述包覆層從內(nèi)到外包括疏松熱解碳層、內(nèi)致密熱解碳層、碳化硅(SiC)層和外致密熱解碳層。上述包覆層在設(shè)計溫度(例如 1200°C以下)可以很好地阻止裂變產(chǎn)物逸出燃料顆粒，是保證核電站安全的第一道屏障。 這種具有包覆層的核燃料顆粒是在噴動床中采用化學(xué)氣相沉積的方法制備得到的，其中最關(guān)鍵的一層為SiC層，起到阻止裂變產(chǎn)物釋放的重要作用，所述SiC層主要由甲基三氯硅烷 (MTS)裂解生成。常溫常壓下甲基三氯硅烷為液體，而所述SiC層需要將蒸汽形式的甲基三氯硅烷均勻穩(wěn)定的通入包覆爐進行化學(xué)氣相沉積得到。
目前，高溫氣冷堆核電站通常通過硅油加熱的方式來供給甲基三氯硅烷(MTS)蒸汽，它先通過一個加熱裝置加熱硅油，再由循環(huán)泵來循環(huán)硅油加熱甲基三氯硅烷。這種加熱方法的主要缺陷如下其一，由于硅油的比熱容大，其溫度反饋和調(diào)節(jié)溫度比較緩慢；其二，維修和清洗蒸發(fā)器不方便；其三，設(shè)備管路復(fù)雜，容易泄漏硅油。另外，現(xiàn)有的液位測量系統(tǒng)依靠玻璃管液位計，其顯示粗糙，并且依靠目測，不夠準確。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種包覆層的制備裝置及其制備方法，其能夠提供溫度均勻的包覆層制備蒸汽，對溫度的反饋和調(diào)節(jié)比較迅速，便于對溫度進行控制；并且具有加熱方式潔凈、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于維護和清洗的特點。
( 二 )技術(shù)方案
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種包覆層的制備裝置，所述包覆層的制備裝置包括蒸發(fā)罐、波紋加熱網(wǎng)和氣路控制結(jié)構(gòu)；其中，
所述蒸發(fā)罐用于存儲包覆層制備液體；
所述波紋加熱網(wǎng)均勻纏繞在所述蒸發(fā)罐的外壁上，用于對所述蒸發(fā)罐進行加熱；
所述氣路控制結(jié)構(gòu)包括第一氣路和第二氣路，第一氣路和第二氣路上分別設(shè)有第一閥門和第二閥門，所述第一氣路的一端與所述蒸發(fā)罐連接，另一端與包覆爐連接，所述第二氣路的一端位于蒸發(fā)罐外，另一端位于蒸發(fā)罐內(nèi)。
其中，所述包覆層的制備裝置進一步包括與所述的蒸發(fā)罐連通的連通器，以及設(shè)置于連通器內(nèi)的磁致伸縮液位計。
其中，所述包覆層的制備裝置進一步包括與所述波紋加熱網(wǎng)連接的電壓控制裝
3置，所述電壓控制裝置用于控制波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓。
其中，所述包覆層的制備裝置進一步包括設(shè)置于所述第一氣路上的保溫管。
其中，所述包覆層的制備裝置進一步包括第三氣路以及設(shè)置于第三氣路上的第三閥門，第三氣路的兩端分別與第一氣路和第二氣路連通。
其中，所述包覆層的制備裝置還包括單向閥，所述單向閥用于防止氣體倒流。
一種利用前述的包覆層的制備裝置制備包覆層的方法，包括步驟
Si，通過波紋加熱網(wǎng)加熱蒸發(fā)罐中的包覆層制備液體；
S2，通過氣路控制結(jié)構(gòu)將載帶氣體通入蒸發(fā)罐內(nèi)；
S3，夾帶包覆層制備蒸汽的載帶氣體逸出液面通過氣路控制結(jié)構(gòu)進入包覆爐制備
包覆層。
其中，所述方法還包括通過磁致伸縮液位計檢測蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的液位變化來獲得載帶氣體的蒸汽夾帶量的步驟。
其中，所述的步驟Sl還包括通過對波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓進行控制來調(diào)節(jié)蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的溫度。
其中，所述方法還包括通過第三氣路對第一氣路進行沖洗的步驟。
(三)有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過采用波紋加熱網(wǎng)給包覆層制備液體加熱，其能夠提供溫度均勻的包覆層制備蒸汽，對溫度的反饋和調(diào)節(jié)比較迅速，便于對溫度進行控制；并且具有加熱方式潔凈、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于維護和清洗的特點；本發(fā)明還可以通過電壓控制裝置來控制波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓，從而可以調(diào)節(jié)控制蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的溫度；另外，本發(fā)明在蒸發(fā)罐上設(shè)置連通器，并在連通器內(nèi)設(shè)置磁致伸縮液位計，可以自動測量、記錄蒸發(fā)罐中的液位信息。本發(fā)明可以通過磁致伸縮液位計檢測液位變化，來獲得載帶氣體的蒸汽夾帶量，并可通過調(diào)節(jié)載帶氣體量和電加熱溫度來控制包覆層制備蒸汽的供給量，從而使包覆層制備蒸汽在反應(yīng)器內(nèi)部的濃度滿足設(shè)計要求，可以實現(xiàn)長時間均勻穩(wěn)定的給包覆爐供給包覆層制備蒸汽。


圖1為本發(fā)明的實施例中所述包覆層的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例中所述包覆層的制備方法流程圖。
其中，1-蒸發(fā)罐，2-波紋加熱網(wǎng)，3-氣路控制結(jié)構(gòu)，4-第一氣路，5-第二氣路， 6-第一閥門，7-第二閥門，8-連通器，9-磁致伸縮液位計，10-電壓控制裝置，11-保溫管， 12-第三氣路，13-第三閥門，14-單向閥。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明所述包覆層的制備裝置包括蒸發(fā)罐1、波紋加熱網(wǎng)2和氣路控制結(jié)構(gòu)3。
所述蒸發(fā)罐1用于存儲包覆層制備液體，例如甲基三氯硅烷；[0031]所述波紋加熱網(wǎng)2均勻纏繞在蒸發(fā)罐1的外壁上，用于對蒸發(fā)罐1進行加熱；
使用波紋加熱網(wǎng)2進行加熱，可使蒸發(fā)罐1供熱均勻，對溫度的反饋和調(diào)節(jié)比較迅速，并且加熱方式潔凈，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小，便于維護和清洗。
所述氣路控制結(jié)構(gòu)包括第一閥門6、第二閥門7、第三閥門13、第一氣路4、第二氣路5、第三氣路12。
還包括單向閥14。所述單向閥14可用于防止氣體倒流。
氣路控制結(jié)構(gòu)3的第一氣路4上設(shè)有保溫管11。
保溫管11可用于保持溫度，防止包覆層制備蒸汽在進入包覆爐的途中被冷凝。
當(dāng)?shù)诙y門7和第一閥門6關(guān)閉，即，第二氣路5和第一氣路4關(guān)閉，第三閥門13 打開，即第三氣路打開。通過第三氣路通入沖洗氣體，例如氬氣對第一氣路進行沖洗；當(dāng)?shù)诙y門7和第一閥門6打開，S卩，第二氣路5和第一氣路4打開，第三閥門13關(guān)閉，S卩，第三氣路12關(guān)閉，通過第二氣路5通入載帶氣體，例如氫氣進入蒸發(fā)罐1內(nèi)，波紋加熱網(wǎng)2將蒸發(fā)罐1外加熱至一定溫度(例如38°C )，氫氣以氣泡形式逸出液面，MTS蒸汽由氫氣夾帶著通過保溫管和第一氣路4進入包覆爐，從而在均勻懸浮的顆粒表面包覆一層化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，即SiC層。
所述包覆層制備裝置還包括與蒸發(fā)器1連通的連通器8，所述連通器8內(nèi)容設(shè)有磁致伸縮液位計9，其可以自動測量、記錄蒸發(fā)罐1中的液位信息。
所述波紋加熱網(wǎng)2連接電壓控制裝置10。電壓控制裝置10用于控制波紋加熱網(wǎng) 2的加熱電壓，從而可以達到控制蒸發(fā)罐1中包覆層制備液體溫度變化的目的。
所述蒸發(fā)罐進一步包括壓力表、溫度指示器、MTS加料口和排液口，所述蒸發(fā)罐為不銹鋼材質(zhì)制造。
如圖2所示，本發(fā)明包覆層的制備方法，包括步驟
Si，通過波紋加熱網(wǎng)加熱蒸發(fā)罐中的包覆層制備液體。
在本步驟中，使用波紋加熱網(wǎng)進行加熱，可使蒸發(fā)罐供熱均勻，對溫度的反饋和調(diào)節(jié)比較迅速，并且加熱方式潔凈，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小，便于維護和清洗。
在本步驟中，還包括通過電壓控制裝置對波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓進行控制，可以達到控制蒸發(fā)罐中的包覆層制備液體溫度變化的目的。
S2，通過氣路控制結(jié)構(gòu)將載帶氣體通入蒸發(fā)罐內(nèi)；
在本步驟中，打開第一閥門和第二閥門，S卩，打開第一氣路和第二氣路，關(guān)閉第三閥門，即，關(guān)閉第三氣路，通過第二氣路將載帶氣體，例如氫氣通入蒸發(fā)罐內(nèi)。
S3，夾帶包覆層制備蒸汽的載帶氣體以例如氣泡形式逸出液面通過氣路控制結(jié)構(gòu)進入包覆爐制備包覆層。
載帶氫氣進入罐內(nèi)后，以氣泡形式逸出液面，此時蒸發(fā)罐內(nèi)包覆層制備液體已加熱至一定溫度，MTS蒸汽由氫氣夾帶著進入第一氣路上的保溫管內(nèi)，保溫管內(nèi)的溫度應(yīng)為 36°C，蒸發(fā)罐溫度應(yīng)保持在37，-39°C之間，高出或低于上述溫度范圍，要相應(yīng)降低或升高溫度，調(diào)整范圍為38-49°C。通過對保溫管單獨控溫，可以防止包覆層制備蒸汽在進入包覆爐的途中被冷凝。而后氫氣夾帶著MTS蒸汽通過第一閥門進入包覆爐，從而在均勻懸浮的顆粒表面包覆一層化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，即SiC層。
本發(fā)明還包括，通過磁致伸縮液位計檢測蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的液位變化來獲得載帶氣體，例如氫氣的蒸汽夾帶量。磁致伸縮液位計用來自動測量、記錄蒸發(fā)罐中的包覆層制備液體的液位信息。
本發(fā)明通過磁致伸縮液位計檢測液位變化來獲得氣體夾帶量，通過調(diào)節(jié)載帶氣體量和波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓來控制包覆層制備蒸汽的供給量，可使MTS蒸汽在包覆爐內(nèi)部的濃度滿足設(shè)計要求，保證均勻穩(wěn)定地供給MTS蒸汽。
本發(fā)明還包括，通過氣路控制結(jié)構(gòu)對包覆爐的管道進行沖洗。
當(dāng)?shù)谝婚y門6和第二閥門7關(guān)閉，S卩，第一氣路4和第二氣路5關(guān)閉，第三閥門13 打開，即第三氣路打開。通過第三氣路通入沖洗氣體，例如氬氣對第一氣路進行沖洗。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求
限定。
權(quán)利要求
1.一種包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置包括蒸發(fā)罐(1)、波紋加熱網(wǎng)(2)和氣路控制結(jié)構(gòu)(3)；其中，所述蒸發(fā)罐(1)用于存儲包覆層制備液體；所述波紋加熱網(wǎng)( 均勻纏繞在所述蒸發(fā)罐(1)的外壁上，用于對所述蒸發(fā)罐(1)進行加熱；所述氣路控制結(jié)構(gòu)( 包括第一氣路(4)和第二氣路(5)，第一氣路(4)和第二氣路 (5)上分別設(shè)有第一閥門(6)和第二閥門(7)，所述第一氣路的一端與所述蒸發(fā)罐(1) 連接，另一端與包覆爐連接，所述第二氣路(5)的一端位于蒸發(fā)罐外，另一端位于蒸發(fā)罐 (1)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求
1所述的包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置進一步包括與所述的蒸發(fā)罐(1)連通的連通器(8)，以及設(shè)置于連通器(8)內(nèi)的磁致伸縮液位計⑶。
3.如權(quán)利要求
1所述的包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置進一步包括與所述波紋加熱網(wǎng)⑵連接的電壓控制裝置(10)，所述電壓控制裝置(10)用于控制波紋加熱網(wǎng)O)的加熱電壓。
4.如權(quán)利要求
1所述的包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置進一步包括設(shè)置于所述第一氣路(4)上的保溫管(11)。
5.如權(quán)利要求
1所述的包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置進一步包括第三氣路(1 以及設(shè)置于第三氣路(1 上的第三閥門(13)，第三氣路(1 的兩端分別與第一氣路(4)和第二氣路( 連通。
6.如權(quán)利要求
1所述的包覆層的制備裝置，其特征在于，所述包覆層的制備裝置還包括單向閥(14)，所述單向閥(14)用于防止氣體倒流。
7.一種利用權(quán)利要求
1 6中任一項所述的包覆層的制備裝置制備包覆層的方法，其特征在于，包括步驟Si，通過波紋加熱網(wǎng)加熱蒸發(fā)罐中的包覆層制備液體；S2，通過氣路控制結(jié)構(gòu)將載帶氣體通入蒸發(fā)罐內(nèi)；S3，夾帶包覆層制備蒸汽的載帶氣體逸出液面通過氣路控制結(jié)構(gòu)進入包覆爐制備包覆層。
8.如權(quán)利要求
7所述的包覆層的制備方法，其特征在于，所述方法還包括通過磁致伸縮液位計檢測蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的液位變化來獲得載帶氣體的蒸汽夾帶量的步驟。
9.如權(quán)利要求
7所述的包覆層的制備方法，其特征在于，所述的步驟Sl還包括通過對波紋加熱網(wǎng)的加熱電壓進行控制來調(diào)節(jié)蒸發(fā)罐中包覆層制備液體的溫度。
10.如權(quán)利要求
7所述的包覆層的制備方法，其特征在于，所述方法還包括通過第三氣路對第一氣路進行沖洗的步驟。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種包覆層的制備裝置及其制備方法，涉及高溫氣冷堆核電站的安全技術(shù)領(lǐng)域：
，所述包覆層的制備裝置包括蒸發(fā)罐、波紋加熱網(wǎng)和氣路控制結(jié)構(gòu)；其中，所述蒸發(fā)罐用于存儲包覆層制備液體；所述波紋加熱網(wǎng)均勻纏繞在所述蒸發(fā)罐的外壁上，用于對所述蒸發(fā)罐進行加熱；所述氣路控制結(jié)構(gòu)包括第一氣路和第二氣路，第一氣路和第二氣路上分別設(shè)有第一閥門和第二閥門，所述第一氣路的一端與所述蒸發(fā)罐連接，另一端與包覆爐連接，所述第二氣路的一端位于蒸發(fā)罐外，另一端位于蒸發(fā)罐內(nèi)。本發(fā)明能夠提供溫度均勻的包覆層制備蒸汽，其對溫度的反饋和調(diào)節(jié)比較迅速，便于對溫度進行控制；并且加熱方式潔凈、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于維護和清洗。
文檔編號G21C21/02GKCN102231291SQ201110119967
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月10日
發(fā)明者劉兵, 劉馬林, 張秉忠, 朱鈞國, 楊冰, 邵友林 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan