可转动地安装于密封座B (11)的轴孔内，轴(6)与轴孔之间设置有密封轴(6)与轴孔之间间隙的动密封结构，轴(6)的下部位于由管件(10)、通孔B和孔C构成的通道内，钻头(5)固定安装于轴(6)的下端，机架上固定安装有驱动电钻(12)沿轴(6)的轴向往复运动的驱动装置(13)。4.根据权利要求1所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统，其特征在于，所述的标定机构(2)包括多个对比密封件(34)、以及连通裂变裂变气体导出管的标准容器(35)和压力测量装置(33)，标准容器(35)为体积已知的容器，对比密封件(34)用于依次密封安装于钻孔装置(1)内，对比密封件(34 )密封安装于钻孔装置(1)用于密封安装重水堆燃料元件(7 )的安装孔内，标准容器(35 )连通裂变气体导出管的管道上设置有阀(32 )。5.根据权利要求1或3所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统，其特征在于，所述的收集装置(3)包括U型水银计(18)、取样瓶(19)、收集瓶(20)、水银瓶(21)和缓冲瓶(22 )，收集瓶(20 )具有密闭的收集腔，水银瓶(21)具有密闭的水银腔，水银腔内盛装有水银，收集瓶(20)分别连接有管路A (23)、管路B (24)、管路C (25)、管路D (26)、管路E(27)和管路F (28)，收集腔的底部通过管路A (23)连接U型水银计(18)的开口端A，U型水银计(18)的另一开口端B连通大气，收集腔通过管路B (24)连接钻孔装置(1)的裂变气导出管，收集腔通过管路C (25)连接水银腔的底端，收集腔的顶部通过管路D (26)连接U型水银计(18)的开口端A，收集腔通过管路E (27)连接缓冲瓶(22)，收集腔通过管路F(28)连接取样瓶(19)，管路E (27)还通过管路Η连接水银腔的顶部，管路E (27)靠近收集腔的部分上设置有阀A (29)，管路F (28)上设置有阀B (30)，所述的缓冲瓶(22)通过管路G (31)连接大气或真空机组(4)。6.采用权利要求1所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量工艺，其特征在于，包括以下步骤: s 1、采用标定机构(2 )计算重水堆燃料元件(7 )钻孔前由收集装置(3 )、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的体积； 52、对重水堆燃料元件(7)进行钻孔并将裂变气体完全释放出来，收集装置(3 )对释放出来的气体进行加压收集； 53、采用标定机构(2)计算重水堆燃料元件(7)内部空腔体积和由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的体积之和，从而得到重水堆燃料元件(7)内部空腔体积。7.根据权利要求6所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量工艺，其特征在于，所述的步骤S1的操作方法为:将重水堆燃料元件(7)放入钻孔装置(1)内，标定机构(2)包括连通裂变裂变气体导出管的标准容器(35)和压力测量装置(33)，标准容器(35)为体积已知的容器，标准容器(35)连通裂变气体导出管的管道上设置有阀(32)，打开阀(32)，然后由真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统预抽真空，记录压力测量装置(33)测得的压力P0，并停止抽真空，将阀(32)关闭，然后继续由真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统抽真空，当由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的真空度达到一定程度时，记录压力测量装置(33)测得的压力P1，并停止抽真空，打开阀(32)，标准容器(35)内气体进入由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统，记录压力测量装置(33)测得的压力P2，根据理想气体状态方程，计算由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的空腔体积。8.根据权利要求7所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量工艺，其特征在于，所述的步骤S2包括以下子步骤: 521、将重水堆燃料元件(7)插入密封座A (8 )的孔A，然后由真空机组(4 )对钻孔装置(1)内部及通过管道F连接的收集腔和取样瓶(19)内部抽真空，排除收集腔、取样瓶(19)及与收集腔连通的管道内的气体和内壁吸附的气体； 522、当系统真空度达到技术要求时，开启电钻(12)电源，驱动装置(13)下压电钻(12 )，电钻(12 )的电机轴通过轴(6 )带动钻头(5 )旋转，高速旋转的钻头(5 )随电钻(12 )轴向运动到重水堆燃料元件(7)包壳表面，并钻穿重水堆燃料元件(7)包壳，裂变气体开始释放，裂变气体经气体收集座(9)连接的裂变气体导出管导出； 523、当钻头(5)达到一定深度，驱动装置(13)限制钻头(5)移动，关闭电钻(12)电源，驱动装置(13 )轴向撤出电钻(12 )，钻头(5 )离开重水堆燃料元件(7 )，裂变气体完全释放出来，裂变气体继续经气体收集座(9)连接的裂变气体导出管导出，钻孔完成； 524、将步骤S22和步骤S23中由裂变气体导出管导出的裂变气体通过管道B引入收集腔，通过调节阀门，将水银腔内的水银通过管道C注入收集腔内，并使收集腔内的水银将收集腔与其它管道密封隔离，仅使收集腔连通取样瓶(19)和U型水银计(18)，继续提升收集腔内水银的液位，将收集腔内的裂变气体压入取样瓶(19)，然后关闭管道F上的阀B (30)； 525、调节阀门，使收集腔内的水银回流至水银腔，使收集腔内水银液位下降，直到收集腔与管道B连通，管道B内的裂变气又进入收集腔，再次执行步骤S24 ; 526、重复步骤S24?S25，在取样瓶(19)内得到具有一定压力的裂变气体。9.根据权利要求8所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量工艺，其特征在于，所述的S3的操作方法为:裂变气体收集完毕后，更换取样瓶(19)，同时打开阀(32)，密封由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统，由真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统预抽真空，记录压力测量装置(33)测得的压力P0，并停止抽真空，将阀(32)关闭，然后继续由真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统抽真空，当压力测量装置(33)测得的压力为步骤S1记录的P1时，停止抽真空，打开阀(32)，标准容器(35)内气体进入由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统，记录压力测量装置(33)测得的压力P2，根据理想气体状态方程，计算重水堆燃料元件(7)内部空腔体积和由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的体积之和，从而得到重水堆燃料元件(7)内部空腔体积。10.根据权利要求9所述的重水堆燃料元件裂变气体释放和测量工艺，其特征在于，所述的S3的操作方法为:还包括对步骤S3得到的重水堆燃料元件(7)内部空腔体积进行修正的步骤，具体包括: A1、通过重水堆燃料元件(7)的设计图册和重水堆燃料元件(7)辐照考验参考资料，预估重水堆燃料元件(7)内部空腔体积范围； A2、根据预估体积，选用具有至少3种体积差的多个对比密封件，体积差覆盖待测件的预估体积，所述的体积差是指不同对比密封件被密封于钻孔装置(1)内的体积的体积差； A3、依次将对比密封件(34)密封安装于钻孔装置(1)用于密封安装重水堆燃料元件(7)的安装孔内，在不同压力下分别测量插入密封件时的系统体积，将测量的体积差与体积差的理论计算值比较；其包括以下子步骤； A31、将对比密封件A装入钻孔装置(1)用于密封安装重水堆燃料元件(7 )的安装孔内，保持阀(32)打开，通过真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统预抽真空，记录用于测量由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统内部压力的压力测量装置(33)测得的压力P0，并停止抽真空，将阀(32)关闭，然后通过真空机组(4)继续对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统抽真空，记录压力测量装置(33)测得的压力P1，并停止抽真空，然后打开阀(32),标准容器(35)内的气体进入由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统，记录压力测量装置(33)测得的压力P2，根据理想气体状态方程，计算由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的体积； A32、将与对比密封件A具有体积差的对比密封件B装入钻孔装置(1)，打开阀(32)，通过真空机组(4)对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统预抽真空，记录压力测量装置(33)测得的压力P0，并停止抽真空，将阀(32)关闭，然后通过真空机组(4)继续对由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统抽真空，当压力测量装置(33)测得的压力为步骤A31记录的P1时，停止抽真空，然后打开阀(32)，标准容器(35)内的气体进入由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统，记录压力测量装置(33)测得的压力P3，根据理想气体状态方程，计算由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统的体积； A33、将S31和S32两次测量的由收集装置(3)、钻孔装置(1)和标定机构(2)构成的封闭管路系统体积差V与体积差的理论计算值比较，并计算测量误差和修正系数K，修正系数K=两密封件体积差理论计算值/测量的系统体积差V，完成一次测量，该修正系数即为与该测量系统体积差V和压力Ρ1相对应的修正系数；然后对各具有不同体积差的两个密封件在多个压力Ρ1下分别进行上述测量，并记录每次测量系统体积差V、压力Ρ1及修正系数Κ，构成测量数据库； Α4、依据所述测量数据库制作各测量封闭管路系统体积差V相对应的修正系数Κ-压力Ρ1修正曲线和各压力Ρ1相对应的修正系数Κ-标定体积V修正曲线； Α5、根据步骤S1记录的压力Ρ1和步骤S3测得的重水堆燃料元件(7)内部空腔体积，在Κ-P修正曲线或Κ-V修正曲线上查询修正系数； Α6、计算待测重水堆燃料元件(7)辐照后实际空腔体积，待测重水堆燃料元件(7)辐照后实际空腔体积=Κ*步骤S3得到的重水堆燃料元件(7)内部空腔体积。
【专利摘要】本发明公开了重水堆燃料元件裂变气体释放和测量系统，包括用于对重水堆燃料元件（7）进行钻孔并将裂变气体完全释放出来的钻孔装置（1）、用于测量所述重水堆燃料元件（7）内部空腔体积的标定机构（2）、用于对钻孔装置（1）释放出来的裂变气体进行加压收集的收集装置（3）、以及用于对钻孔装置（1）、标定机构（2）或收集装置（3）进行抽真空的真空机组（4），还公开了裂变气体释放和测量工艺。本发明的有益效果是：建立了重水堆燃料元件裂变气体释放和收集技术，完成了重水堆燃料元件裂变气体释放、收集和测量。
【IPC分类】G21C17/06
【公开号】CN105427906
【申请号】CN201510753260
【发明人】江林志, 邝刘伟, 郭成明, 任亮, 余飞杨, 郑星明, 潘峰, 温榜, 尹春艳
【申请人】中国核动力研究设计院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月9日