乏核燃料的安全儲(chǔ)存是全世界使用核電站的國(guó)家的一項(xiàng)任務(wù)。 韓國(guó)正在準(zhǔn)備一座乏核燃料干式儲(chǔ)存設(shè)施， 但由于內(nèi)部存在放射性物質(zhì)，很難測(cè)量設(shè)施內(nèi)部的實(shí)際溫度，而核燃料監(jiān)測(cè)是關(guān)鍵。 因此，對(duì)溫度的估計(jì)是保守的， 但國(guó)內(nèi)研究人員通過尋找解決方案而引起人們的關(guān)注。

照片 1. 研究人員正在檢查乏核燃料干罐熱測(cè)試裝置獲得的溫度數(shù)據(jù)。

(左起) 運(yùn)輸與儲(chǔ)存技術(shù)開發(fā)部高級(jí)研究員 Kim Do-yoon和 高級(jí)研究員 Yoo Seung-hwan 。

韓國(guó)原子能研究院運(yùn)輸與儲(chǔ)存技術(shù)開發(fā)部20日宣布，已開發(fā)出模擬干式儲(chǔ)存設(shè)施環(huán)境的“乏核燃料干式罐熱試驗(yàn)裝置” 。 來自設(shè)備的熱數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)際干燥儲(chǔ)存設(shè)施內(nèi)的溫度。

干燥儲(chǔ)存設(shè)施 的運(yùn)行方式是將氦氣放入罐中，氦氣使乏核燃料和熱量循環(huán)，該罐是儲(chǔ)存乏核燃料的主要屏蔽容器。 因此，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)干罐熱測(cè)試裝置的重點(diǎn)是“控制模擬裝配熱量”和“維持氦態(tài)” 。

首先，制作了模擬乏燃料組件來模擬內(nèi)部溫度。 通過創(chuàng)建236 個(gè)模擬加熱棒來創(chuàng)建類似于實(shí)際核燃料組件的模擬組件，這些加熱棒通過 在核燃料棒內(nèi)插入電子裝置(加熱器)來產(chǎn)生熱量。 加熱器通過外部設(shè)備供電。

此外，通過將罐與外部機(jī)器連接來實(shí)現(xiàn)干燥存儲(chǔ)系統(tǒng)，該外部機(jī)器在內(nèi)部提供氦氣。 模擬核燃料棒上附有能夠測(cè)量溫度的熱電偶，可以從外部直接測(cè)量干式儲(chǔ)存系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分布。

即使有很小的間隙，氦氣也很容易泄漏到外面，所以只有在裝置完全密封的情況下才能進(jìn)行正常的實(shí)驗(yàn)。 據(jù)此，研究小組還制作了自己的罐蓋，完全堵住任何縫隙，同時(shí)讓連接罐內(nèi) 總共80個(gè)熱電偶和 236個(gè)加熱器的電線暴露在外。

照片 2. 組裝前的罐和模擬核燃料組件(高度 4.8m)照片 3. 安裝在韓國(guó)原子能研究所大型恒溫恒濕室中的模擬乏核燃料干罐熱試驗(yàn)裝置。

研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的熱測(cè)試裝置可以安全、準(zhǔn)確地測(cè)定干燥儲(chǔ)存乏核燃料的溫度。

通過此次開發(fā)的裝置，控制了模擬核燃料組件的發(fā)熱，并測(cè)量了核燃料包殼管的溫度，以確定外部溫度與內(nèi)部核燃料之間的相關(guān)性。現(xiàn)在可以根據(jù)實(shí)際干式儲(chǔ)存系統(tǒng)的外表面溫度來準(zhǔn)確確定內(nèi)部乏核燃料的溫度。

研究人員計(jì)劃將來使用該測(cè)試裝置進(jìn)行各種熱測(cè)試。 測(cè)試 數(shù)據(jù)庫(kù)將作為韓國(guó)乏核燃料干儲(chǔ)存分析模型的驗(yàn)證數(shù)據(jù)，并將用于改進(jìn)目前使用的保守預(yù)測(cè)模型。此外，通過在安全范圍內(nèi)有效處置乏核燃料可以減少經(jīng)濟(jì)損失。

運(yùn)輸和儲(chǔ)存技術(shù)開發(fā)部高級(jí)研究員 Seunghwan Yoo 表示：“我們很高興通過這項(xiàng)研究和開發(fā)為干燥儲(chǔ)存設(shè)施的熱穩(wěn)定性評(píng)估做出了重大貢獻(xiàn)”，并補(bǔ)充道， “我們將繼續(xù)努力確保乏核燃料得到安全管理” 。