專利名稱：一種過濾收集器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及反應堆工程技術領域，尤其涉及一種用于收集高溫氣冷堆一回路氦氣中放射性石墨粉塵的過濾收集器。
背景技術：
高溫氣冷實驗堆HTR-10是世界上目前唯一正在運行的球床式高溫氣冷堆，其從燃料、堆芯、一回路的結構與材料設計和一回路氦氣循環(huán)、燃料裝卸方式及通過堆芯的方式，都與球床模塊式高溫氣冷堆核電站項目HTR-PM (High Temperature Modular PebbleBed Reactor Project)具有極大的相似性。研究高溫氣冷堆裂變產(chǎn)物堆內(nèi)釋放行為及一回路中的傳輸行為，獲得裂變產(chǎn)物行為的規(guī)律，從而得到高溫氣冷堆輻射安全性的直接驗證，既是高溫氣冷堆固有安全性論證的一個重要方面，也是高溫氣冷堆安全分析的基礎。HTR-10和HTR-PM示范工程都采用顆粒球形燃料元件，成千上萬個直徑約為900um的燃料顆粒彌散在石墨基體之中形成直徑為6cm的球形燃料元件，其中燃料顆粒采用TRISO包覆顆粒的形式，即在直徑約為500um的U02燃料核芯外再依次包覆疏松熱解碳層、內(nèi)致密熱解碳層、碳化硅層和外致密熱解碳層。在正常運行工況下高溫氣冷堆一回路中放射性物質(zhì)主要來自燃料元件釋放的放射性裂變產(chǎn)物，而燃料元件釋放的裂變產(chǎn)物又主要來自破損燃料顆粒和基體石墨的鈾污染。在高溫氣冷堆正常運行過程中，燃料元件在堆芯中多次通過，燃料元件相互摩擦以及與裝卸料系統(tǒng)管壁等摩擦，會造成石墨從燃料元件磨蝕下來進入一回路氦氣系統(tǒng)，形成石墨粉塵。一回路系統(tǒng)中可沉積的裂變產(chǎn)物有一部分會沉積吸附到石墨粉塵上，而石墨粉塵隨著氦氣循環(huán)的過程中也會逐漸沉積在一回路管道表面。當一回路氦氣流突然發(fā)生較大變化時(比如產(chǎn)生一回路失冷失壓事故時)，石墨粉塵比沉積在一回路金屬表面的裂變產(chǎn)物更容易再懸浮起來，使得一回路氦氣中的放射性物質(zhì)濃度急劇增加，如果此時一回路氦氣大量流向環(huán)境，則將造成放射性釋放量的大量增加，成為事故的重要源項。目前，對于石墨粉塵和裂變產(chǎn)物的吸附關系并不清楚，而HTR-10中石墨粉塵的成分、濃度、粒徑分布以及粉塵載帶的固體裂變產(chǎn)物的放射性比活度(Cs-134、Cs-137、Ag-1lOm和1-131)都需要進行實驗測量。HTR-10氦凈化系統(tǒng)中的塵埃過濾器，其過濾元件為管狀結構，只有特定的過濾孔徑，無法方便的進行安裝、拆卸和測量，也不能對一回路中放射性石墨粉塵按照粒徑大小進行分級過濾收集。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明的目的在于提供一種過濾收集器，以克服現(xiàn)有技術中不能對一回路氦氣中的放射性石墨粉塵按照粒徑大小進行逐級過濾收集的問題。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種過濾收集器，該過濾收集器包括入口變徑法蘭、Λ 口配對法蘭、外套筒、內(nèi)套筒、過濾元件、出口配對法蘭和出口變徑法蘭；所述入口配對法蘭的第一端面與入口變徑法蘭連接，第二端面與外套筒的第一端面連接；所述出口配對法蘭的第一端面與外套筒的第二端面連接，第二端面與出口變徑法蘭連接； 所述過濾元件和內(nèi)套筒均位于外套筒的內(nèi)部，且所述內(nèi)套筒與過濾元件靠近出口配對法蘭的一端相接觸；所述過濾元件靠近入口配對法蘭一端的過濾孔徑大于靠近出口配對法蘭一端的過濾孔徑。其中，所述過濾收集器還包括壓環(huán)螺母，其位于外套筒內(nèi)，與外套筒可拆卸連接，且與過濾元件靠近入口配對法蘭的一端相接觸。進一步，所述壓環(huán)螺母與外套筒之間采用螺紋連接，且壓環(huán)螺母上設有能夠配合專用扳手的凹槽。其中，所述入口配對法蘭的第一端面與入口變徑法蘭通過第一密封件連接，所述入口配對法蘭的第二端面與外套筒的第一端面相焊接。其中，所述出口配對法蘭的第一端面與外套筒的第二端面相焊接，所述出口配對法蘭的第二端面與出口變徑法蘭通過第二密封件連接。進一步，所述入口變徑法蘭、入口配對法蘭、外套筒、出口配對法蘭和出口變徑法蘭位于同一軸線上。其中，所述過濾元件包括不銹鋼圓環(huán)、過濾圓片及密封圈；所述密封圈位于不銹鋼圓環(huán)與外套筒之間；所述過濾圓片 位于不銹鋼圓環(huán)內(nèi)，且與不銹鋼圓環(huán)相焊接。其中，所述外套筒靠近出口處設有臺階，內(nèi)套筒和臺階之間通過墊片和彈性件壓緊；所述墊片位于內(nèi)套筒和彈性件之間。進一步，所述彈性件為碟形彈簧。(三)有益效果本發(fā)明提供的過濾收集器能夠在高溫高壓下對一回路氦氣中的放射性石墨粉塵進行有效的過濾收集；按照過濾孔徑從大到小排列過濾元件，可實現(xiàn)對氦氣中放射性石墨粉塵按照粒徑大小進行有效的逐級過濾，不會發(fā)生氦氣外漏或者通過外套筒內(nèi)壁與過濾元件的間隙泄漏；使用碟形彈簧，可以消除壓環(huán)螺母、過濾元件、內(nèi)套筒和墊片間熱脹冷縮的影響；壓環(huán)螺母上設有凹槽，可以配合相應的專用扳手，便于安裝和拆卸。


圖1是本發(fā)明提供的過濾收集器的主視圖；圖2是圖1所示的過濾收集器的一個過濾元件的主視圖；圖中，1:入口變徑法蘭；2 :第一密封件；3 :入口配對法蘭；4 :外套筒；5 :出口配對法蘭；6 :第二密封件；7 :出口變徑法蘭；8 :碟形彈簧；9 :墊片；10 :內(nèi)套筒；11 :過濾元件；12 :壓環(huán)螺母；13 :不銹鋼圓環(huán)；14 : 過濾圓片；15 :密封圈。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明提供的過濾收集器的具體實施方式
作進一步詳細說明。這些實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附
圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相
對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。如圖1所示，本發(fā)明提供的過濾收集器包括入口變徑法蘭1、入口配對法蘭3、外套筒4、內(nèi)套筒10、多個過濾元件11、出口配對法蘭5和出口變徑法蘭7。所述過濾元件11和內(nèi)套筒10均位于外套筒4的內(nèi)部；且所述內(nèi)套筒10與過濾元件11靠近出口配對法蘭5的一端相接觸；所述過濾元件11可配合內(nèi)套筒10的長度選擇所需要的過濾級次，并且所述過濾元件11靠近入口配對法蘭3 —端的過濾孔徑大于靠近出口配對法蘭5 —端的過濾孔徑，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對不同粒徑石墨粉塵的分級過濾收集；所述內(nèi)套筒10的長度可以根據(jù)實際需要選擇。所述入口配對法蘭3的第一端面與入口變徑法蘭I連接，第二端面與外套筒4的第一端面連接；所述出口配對法蘭5的第一端面與外套筒4的第二端面連接，第二端面與出口變徑法蘭7連接。所述入口配對法蘭3的第一端面與入口變徑法蘭I通過第一密封件2連接，所述入口配對法蘭3的第二端面與外套筒4的第一端面相焊接；所述出口配對法蘭5的第一端面與外套筒4的第二端面相焊接，所述出口配對法蘭5的第二端面與出口變徑法蘭7通過第二密封件6連接；所述第一密封件2和第二密封件6均采用螺栓壓緊密封件。所述入口變徑法蘭1、入口配對法蘭3、外套筒4、出口配對法蘭5和出口變徑法蘭7構成承壓殼體；所述入口變徑法蘭1、入口配對法蘭3、外套筒4、出口配對法蘭5和出口變徑法蘭7位于同一軸線上。所述入口配對法蘭3中間部分的內(nèi)徑與入口變徑法蘭I中間部分的最大內(nèi)徑相等；所述出口配對法蘭5中間部分的內(nèi)徑與出口變徑法蘭7中間部分的最大內(nèi)徑相等。所述過濾收集器還包括壓環(huán)螺母12，所述壓環(huán)螺母12位于外套筒4的內(nèi)部，所述壓環(huán)螺母12與過濾元件11靠近入口配對法蘭3的一端相接觸，且與外套筒4可拆卸連接，在本實施例中壓環(huán)螺母12與外套筒4之間優(yōu)選螺紋連接，且壓環(huán)螺母12上設有凹槽，可以用相配合的專用扳手方便的擰緊和松弛；所述外套筒4靠近出口處設有臺階，內(nèi)套筒10和臺階之間通過墊片9和彈性件壓緊；所述墊片9位于內(nèi)套筒10和彈性件之間；所述彈性件位于墊片9和外套筒4臺階之間；所述彈性件為碟形彈簧8。所述壓環(huán)螺母12配合內(nèi)套筒10、碟形彈簧8、墊片9以及外套筒4底部上的臺階壓緊過濾元件11，并可防止軸向的熱脹冷縮；
如圖2所示，以上所述過濾元件11包括不銹鋼圓環(huán)13、過濾圓片14及密封圈15 ；所述密封圈15位于不銹鋼圓環(huán)13與外套筒4之間；所述過濾圓片14位于不銹鋼圓環(huán)13內(nèi)，且與不銹鋼圓環(huán)13相焊接；所述過濾圓片14由不銹鋼粉末燒結而成。本發(fā)明提供的過濾收集器的工作原理為使用時，入口變徑法蘭I和出口變徑法蘭7同反應堆一回路管道焊接在一起，以及同相應的入口配對法蘭3和出口配對法蘭5分別通過第一密封件2和第二密封件6實現(xiàn)從一回路管道到過濾收集器的變徑。高溫高壓氦氣攜帶放射性石墨粉塵流過入口變徑法蘭1、入口配對法蘭3、外套筒4、壓環(huán)螺母12、各級過濾元件11、內(nèi)套筒10、墊片9、碟形彈簧8、出口配對法蘭5和出口變徑法蘭7。通過入口變徑法蘭I擴徑后，氦氣流中的石墨粉塵會被均勻的收集到過濾元件11上；所述壓環(huán)螺母12、內(nèi)套筒10、墊片9和碟形彈簧8用來固定過濾元件11，使之保持與氦氣流垂直，不會堵塞通道，壓環(huán)螺母12上的凹槽可以配合相應的專用扳手，便于安裝和拆卸；所述過濾元件11和外套筒4之間的密封圈15能夠保證氦氣流過過濾元件11時，氦氣不會從過濾元件11和外套筒4內(nèi)壁之間泄漏，可實現(xiàn)對放射性石墨粉塵的有效收集。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種過濾收集器，其特征在于，該過濾收集器包括入口變徑法蘭(I)、入口配對法蘭(3)、外套筒(4)、內(nèi)套筒(10)、多個過濾元件(11)、出口配對法蘭(5)和出口變徑法蘭(7)； 所述入口配對法蘭(3)的第一端面與入口變徑法蘭(I)連接，第二端面與外套筒(4)的第一端面連接； 所述出口配對法蘭(5)的第一端面與外套筒(4)的第二端面連接，第二端面與出口變徑法蘭(7)連接； 所述過濾元件(11)和內(nèi)套筒(10)均位于外套筒(4)的內(nèi)部，且所述內(nèi)套筒(10)與過濾元件(11)靠近出口配對法蘭(5)的一端相接觸；所述過濾元件(11)靠近入口配對法蘭(3)一端的過濾孔徑大于靠近出口配對法蘭(5) —端的過濾孔徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的過濾收集器，其特征在于，所述過濾收集器還包括壓環(huán)螺母(12)，其位于外套筒(4)內(nèi)，與外套筒(4)可拆卸連接，且與過濾元件(11)靠近入口配對法蘭(3)的一端相接觸。
3.根據(jù)權利要求2所述的過濾收集器，其特征在于，所述壓環(huán)螺母(12)與外套筒(4)之間采用螺紋連接，且壓環(huán)螺母(12)上設有能夠配合專用扳手的凹槽。
4.根據(jù)權利要求1所述的過濾收集器，其特征在于，所述入口配對法蘭(3)的第一端面與入口變徑法蘭(I)通過第一密封件(2 )連接，所述入口配對法蘭(3 )的第二端面與外套筒(4)的第一端面相焊接。
5.根據(jù)權利要求1所述的過濾收集器，其特征在于，所述出口配對法蘭(5)的第一端面與外套筒(4)的第二端面相焊接，所述出口配對法蘭(5)的第二端面與出口變徑法蘭(7)通過第二密封件(6)連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的過濾收集器，其特征在于，所述入口變徑法蘭(I)、入口配對法蘭(3)、外套筒(4)、出口配對法蘭(5)和出口變徑法蘭(7)位于同一軸線上。
7.根據(jù)權利要求1所述的過濾收集器，其特征在于，所述過濾元件(11)包括不銹鋼圓環(huán)(13)、過濾圓片(14)及密封圈(15);所述密封圈(15)位于不銹鋼圓環(huán)(13)與外套筒(4)之間；所述過濾圓片(14)位于不銹鋼圓環(huán)(13)內(nèi)，且與不銹鋼圓環(huán)(13)相焊接。
8.根據(jù)權利要求2所述的過濾收集器，其特征在于，所述外套筒(4)靠近出口處設有臺階，內(nèi)套筒(10)和臺階之間通過墊片(9)和彈性件壓緊；所述墊片(9)位于內(nèi)套筒(10)和彈性件之間。
9.根據(jù)權利要求8所述的過濾收集器，所述彈性件為碟形彈簧(8)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種過濾收集器，其包括入口變徑法蘭、入口配對法蘭、外套筒、內(nèi)套筒、多個過濾元件、出口配對法蘭和出口變徑法蘭；所述入口配對法蘭的第一端面與入口變徑法蘭連接，第二端面與外套筒的第一端面連接；所述出口配對法蘭的第一端面與外套筒的第二端面連接，第二端面與出口變徑法蘭連接；所述過濾元件和內(nèi)套筒均位于外套筒的內(nèi)部，所述內(nèi)套筒與過濾元件靠近出口配對法蘭的一端相接觸；所述過濾元件靠近入口配對法蘭一端的過濾孔徑大于靠近出口配對法蘭一端的過濾孔徑。本發(fā)明提供的過濾收集器能夠在高溫高壓下對一回路氦氣中的放射性石墨粉塵按照粒徑大小進行逐級過濾收集，不會發(fā)生氦氣外漏或者通過外套筒內(nèi)壁與過濾元件的間隙泄漏。
文檔編號B01D46/12GK103055623SQ20121055651
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者謝鋒, 曹建主, 包旭寅, 張立國, 姚梅生, 魏利強 申請人:清華大學