高通量工程试验堆辐照试验能力和辐照试验技术

高通量工程试验堆(HFETR)作为我国在役运行功率最高的研究堆,是我国进行各种反应堆燃料和材料辐照性能研究的重要工具和平台。HFETR以动力堆燃料和材料的辐照研究为主,同时兼顾同位素生产等其他任务。HFETR辐照试验能力与其结构相关,包含静态容器辐照试验、仪表化辐照试验和回路辐照试验三种辐照试验形式。HFETR具有与各种辐照试验匹配的成熟的和应用经验丰富的辐照装置设计、辐照参数控制以及复合辐照环境控制等辐照试验技术。大量的材料和燃料辐照试验结果表明,HFETR现有的辐照试验技术能够完全实现受试件的辐照指标要求,并同时确保辐照试验开展以及反应堆运行的安全。     

高通量工程试验堆栅元型随堆辐照装置的研制、试验与应用

高通量工程试验堆(HFETR)内的栅元型辐照装置具有较大的灵活性和适用性。几年来,我们使用这类装置开展了一系列材料考验及同位素生产工作。本文介绍了这类装置的设计思想、应用范围、结构特点和试验结果。可供进一步开展栅元型装置研制工作参考。     

^99Tc生产工艺研究

本文叙述了利用 HFETR 制备~(99)Tc 的生产工艺:靶子物 MoO_3在 HFETR 中辐照至热中子积分通量为1.46×10~(20)n/cm~2后,经 NaOH 溶液溶解(Na_2MoO_4盐析)、丁酮萃取、(NH_4)_2CO_3溶液洗涤、蒸干、溶解,最后制得 Na~(99)TcO_4溶液。本方法回收率为93%,不确定度为±7.3%,产品中~(99)Tc 的含量高于99.9%。     

高通量工程试验堆的前景展望

本文展望了高通量工程试验堆(HFETR)的发展前景。HFETR 开发利用的重点是核电站和动力堆燃料元件及材料的辐照试验,高技术核能领域课题基础研究。在同位素研制生产和源机配套应用、辐射加工方面,开拓反应堆综合利用的深度和广度。HFETR 应纳入国家科学发展规划,完善设施,作为国家实验室向国内外开放。     

高通量工程试验堆高γ释热区管型冷却辐照装置的试验研究

高通量工程试验堆(HFETR)活性区内材料的γ释热量大,把盛放样品的试验装置放入充满氦气的辐射孔道(干孔道)中,当反应堆运行在三分之一额定功率时,电站结构材料和生产堆用石墨等样品的γ热引起的温升已超过试验温度。为了解决HFETR在材料辐照中出现的这一问题,依据管型元件的传热原理,我们研制的高γ释热区管型冷却辐照装置已应用在材料辐照试验中。本文综述了用于HFETR高γ释热区材料试验的管型冷却装置试验技术,包括装置的系统、结构、热工和水力设计,试验结果与分析等。     

3He辐照考验装置反应性引入事故分析

在高通量工程试验堆（HFETR）中，3He回路内气体压力变化会向反应堆引入反应性，进而影响到HFETR的运行安全。本文利用蒙特卡罗（MCNP）程序计算了3He辐照考验装置反应性变化速率，并利用RELAP5程序对3He屏失压与HFETR 1根控制棒失控提出叠加事故进行了分析。结果表明，正常工况下，3He回路辐照试验不影响HFETR 正常运行；3He屏失压事故与HFETR事故工况叠加不会影响HFETR安全。      

双面冷却辐照装置的试验研究

本文介绍了双面冷却新型辐照装置的研究试验。该装置是为克服高通量工程试验堆(HFETR)γ发热量大给材料辐照带来的困难而进行的探索。通过堆内和堆外试验,结果证明性能良好,并已成功地应用在核电站压力壳钢的辐照试验中。     

模块式套管型随堆辐照考验装置的研制

为进行材料在高γ释热区的辐照考验,研制了模块式套管型随堆辐照考验装置(MTIR)。该随堆辐照考验装置具有辐照温度测量和调节功能,在高γ释热率条件下能够对试验段进行强化冷却。堆内验证试验表明,该装置能够实现材料样品的辐照考验指标,可使高通量工程试验堆(HFETR)内层辐照孔道得到有效利用,缩短材料堆内辐照试验周期,提高HFETR辐照能力。     

用于HFETR的材料辐照试验的新型装置

针对各种反应堆结构材料辐照样品的温度与中子注量要求，设计了一种适用于在高通量工程试验堆(HFETR)堆内进行材料辐照试验的新型辐照装置。本文简要介绍了该装置的结构特点、技术特点、辐照罐的设计以及测试系统与试验情况。目前，该装置已完成了多种材料的辐照试验，结果表明：装置具有温度调节范围宽(0-120℃)、系统调节能力强、安全可靠和出入反应堆方便等优点．完全能满足各种反应堆结构材料的高低温辐照试验要求。     

HFETR元件中孔的辐照利用

高通量工程试验堆(HFETR)内的燃料元件中孔有较高的利用价值。在这些孔道内进行同位素生产和材料辐照考验有很大潜力。本文讨论了元件中孔的利用。并介绍了辐照靶件的设计原则、设计程序,结构特点及型式。     

HFETR 80盒元件堆芯的研究(英文)

从理论分析和运行结果比较了高通量工程试验堆(HFETR)80盒、60盒燃料元件堆芯的性能。结果表明,HFETR 80盒元件堆芯在允许功率、材料辐照和单晶硅掺杂、钼-锝同位素生产等方面与60盒元件堆芯性能相同。80盒元件堆芯更有利于500kW试验回路入堆后堆的运行,有利于大幅度提高高比度~(60)Co医疗源产量和元件利用率。和60盒元件堆芯实际生产情况相比,HFETR 80盒元件堆芯每年的~(60)Co同位素效益增加380万元以上。     

薄膜压力传感器的设计和试验

本文介绍了为研究燃料元件裂变气体在堆内辐照中的释放行为而设计的薄膜压力传感器。堆外试验和在高通量工程试验反应堆(HFETR)内的辐照试验结果表明,在辐照到快中子积分通量1.4×10~(20)N/cm~2(E>0.625eV)时,其测量误差在±1.4%以内.     

高通量工程试验堆(HFETR)材料辐照中子注量率计算方法验证

材料辐照考验是高通量工程试验堆(HFETR)的主要任务之一,辐照孔道内样品中子注量率的准确计算是进行材料辐照试验的前提。介绍了HFETR材料辐照中子注量率计算的方法,并利用P15孔道材料辐照的计算值与实测值进行对比,对比结果显示,计算值与实测值偏差为7.14%,满足材料辐照考验的预示计算要求。     

高通量工程试验堆（HFETR）安全运行十周年

HFETR 自1980年12月16日达到满功率起,至今已安全运行十周年。十年来,本堆累计运行22炉,完成辐照试验任务47项,研制并生产了十多种高比活度同位素,获得了大量科技成果;同时,在反应堆运行与维修、堆物理、热工、辐照试验、辐照效应研究、辐射防护、环境监测与评价、放射化学、辅射加工等领域积累了较丰富的经验。运行十年的历史证实,HFETR 设计是成功的,不仅在辐照试验方面具有很大的潜在能力和灵活性,而且反应堆系统和重要安全设备运行安全可靠。目前,HFETR 正处在壮年时期,应加强开发利用,使其为四化,特别是为发展核电做出贡献。     

HFETR辐照石墨材料中子注量验证试验

钍基熔盐堆石墨材料辐照考验目标为:中子注量为5×10~(20)cm~(-2)(±15%)(E>0.1 Me V),堆内辐照试验温度650℃(允许偏差±50℃)。为了满足辐照考验要求,在高通量工程试验反应堆(HFETR)第92-I炉的K07孔道进行辐照验证试验。该验证试验辐照装置采用分段构成的型式,主要由辅助密封段、辐照试验段、气管组件3部分构成,辐照罐外围为去离子水,辐照罐内为惰性气体用于控制辐照试验温度。使用MCNP程序对各样品中子注量进行预示计算,同时在辐照装置阳面和阴面都布置了探测器进行中子注量测量。试验表明:在辐照试验过程中,在辐照装置调气系统最佳导热模式下辐照温度略高于上限700℃;利用MCNP程序预示计算中子注量结果为5.7×10~(20)cm~(-2)(E>0.1 Me V),而中子注量测量结果为4.83×10~(20)cm~(-2)(E>0.1 Me V),基本满足石墨材料辐照考验中子注量要求。     

采用~3He回路的功率跃增辐照装置物理特性研究

功率跃增辐照装置用于研究堆内进行燃料元件功率跃增试验(PRT)。对置于高通量工程试验堆(HFETR)中的PRT辐照装置,采用MCNP程序计算装置的中子学特性、各结构的释热率及其轴向分布;采用物理-热工耦合计算方法,结合MCNP程序和CFX程序,得到3He回路压力范围内燃料棒的功率变化。结果表明:3He气体层能显著削弱进入氦屏以内结构的热中子流,并降低装置及其周围的中子注量率;改变3He气体密度能显著地改变装置及其周围的中子场,有效地调节试验燃料棒的功率。燃料芯块释热功率随3He气体压力的减小而单调递增,其计算值与采用自然对数函数拟合的曲线吻合良好。     

HFETR高注量率区辐照装置研制与应用

随着在役核电厂的延寿需求和新建核电厂设计寿命的提高,对核反应堆结构材料的辐照中子注量提出了更高要求,导致材料在反应堆内的辐照时间急剧增加,研发周期增长,无法满足工程进度需求。本文结合中国高通量工程试验堆(HFETR)的特点,成功研制HFETR高注量率区的辐照装置,解决了在Φ63 mm辐照孔道中辐照装置温度控制难题,大幅度缩短材料的辐照试验周期。     

HFETR材料高温辐照试验温度控制技术研究

介绍在高通量工程试验堆(HFETR)中进行高温材料辐照试验的温度控制技术。利用哈氏合金材料辐照试验的测量结果与CFX程序的模拟分析结果进行检验,证明了相关温度控制技术的可行性和有效性。     

多层套管型燃料组件辐照考验装置热工优化设计

利用三维数值模拟软件ANSYS/CFX建立多层套管型燃料组件的数值模型,对多层套管型燃料组件辐照装置进行优化分析。将优化后的燃料组件辐照装置放入高通量工程试验堆(HFETR)进行带核试验,试验数据表明,燃料组件辐照考验装置优化后,其测量值能够代表燃料组件的真实辐照数据。     

HFETR 80盒元件堆芯的研究

从理论分析和运行结果比较了高通量工程试验堆(HFETR)80盒、60盒燃料元件堆芯的性能。结果表明,HFETR 80盒元件堆芯在允许功率、材料辐照和单晶硅掺杂、钼-锝同位素生产等方面与60盒元件堆芯性能相同。80盒元件堆芯更有利于500kW试验回路入堆后堆的运行,有利于大幅度提高高比度~(60)Co医疗源产量和元件利用率。和60盒元件堆芯实