CN102737741A - 核电厂乏燃料贮存格架 - Google Patents

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张建普
林选明
何英勇
袁呈煜
陈楚员
陈耀
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辛晓亮
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Abstract

本发明公开了一种核电厂乏燃料贮存格架,其包括贮存小室、格架底板和支腿组件,贮存小室为固定于格架底板上的独立贮存小室单元,每一独立贮存小室单元都包括套筒、贮存小室底座、中子吸收体和包覆板,套筒固定于贮存小室底座上,中子吸收体通过包覆板固定于套筒的外壁。与现有技术相比,本发明核电厂乏燃料贮存格架是由独立贮存小室单元组合而成,所有贮存小室的结构完全一致,因此具有易于模块化制造的特点,且格架的栅距可以根据需要自由调整,能够适应不同厚度的中子吸收体,满足多种类型燃料组件的贮存要求,适应一区与二区乏燃料贮存格架的设计要求。

Description

核电厂乏燃料贮存格架
技术领域
本发明涉及核电厂内的乏燃料贮存技术,更具体地说,本发明涉及一种结构强度高且易于加工的核电厂乏燃料贮存格架。
背景技术
核电厂乏燃料贮存格架安装于燃料厂房的乏燃料水池内,是核电厂中燃料操作与贮存***的重要设备,其主要功能是安全地贮存燃料组件,具体包括从反应堆卸出的已辐照的暂存倒料组件、不再入堆的乏燃料组件、破损燃料组件以及新燃料组件(未辐照的)。所贮存的燃料组件富集度和在堆内运行工况的不同,对贮存格架的结构形式、栅距以及中子吸收体材料的含量都提出了不同的要求。
现有的核电厂乏燃料贮存格架有多种结构形式,核电厂中广泛应用的镉乏燃料贮存格架由底板、上支撑板、***板、贮存套管等部件组成。但上述格架的底板与上支撑板的加工难度较大,并且格架的结构形式决定了其栅距不能太小,因此如将此种结构应用于二区格架,会影响到乏燃料水池的贮存量。
美国HOLTEC公司所设计格架的结构形式及加工都较为简单,该种格架采用的中子吸收体材料为Al基B4C,但这种类型的格架结构强度不容易保证。另外,由于格架的顶部不存在导向段,而且贮存小室壁上存在凸台,使得运营人员对燃料组件的抽插操作很不利,存在卡阻燃料组件操作的风险。
秦山一期核电厂的贮存格架为拼接形式,中子吸收体材料采用悬挂的方式,但是,这种类型的格架加工较为繁琐,并且没有考虑组件的燃耗信用值,以至存储量较低。岭澳核电厂的二区格架也为拼接形式,其采用硼不锈钢作为结构材料,格架由硼不锈钢板拼接而成,但是,这种格架结构也因不存在顶部导向段而不利于燃料组件的装卸。
随着国内核电机组的大规模建设和投入运营,设计一种结构强度高且易于加工的核电厂乏燃料贮存格架,已成为燃料组件贮存中亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种结构强度高且易于加工的核电厂乏燃料贮存格架。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种核电厂乏燃料贮存格架,其包括贮存小室、格架底板和支腿组件,贮存小室为固定于格架底板上的独立贮存小室单元,每一独立贮存小室单元都包括套筒、贮存小室底座、中子吸收体和包覆板,套筒固定于贮存小室底座上,中子吸收体通过包覆板固定于套筒的外壁。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,还包括穿插于相邻贮存小室之间对其进行连接固定的隔板。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述隔板的厚度等于相邻贮存小室的套筒的间隙。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述套筒为方形套筒,还包括***板和立柱,所述隔板连接为“井”字形并通过焊接的方式固定于围设在格架四周的***板上,立柱固定于格架底板上并对***板进行支撑。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述套筒为方形套筒,贮存小室底座为方形底座,套筒通过焊接的方式固定于贮存小室底座上。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述贮存小室底座上开设有流水孔,格架底板上开设有与贮存小室底座的流水孔相对应的流水孔。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述贮存小室底座上开设连接孔,格架底板上均匀开设有与贮存小室底座的连接孔相对应的连接孔,独立贮存小室单元通过对应的连接孔以螺纹连接的方式固定到格架底板上。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述方形套筒的顶部扩成具有一定角度的锥台形开口而在套筒的顶部形成倾斜的导向面,相邻的两个独立贮存小室单元的套筒顶部采用焊接固定。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述支腿组件为可调式结构,其包括固定于格架底板上的支腿螺套和与支腿螺套螺纹连接的支腿。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进,所述贮存小室底座上开设有螺纹孔,支腿螺套的外壁为台阶形结构,支腿螺套的外壁上部设有外螺纹,格架底板上均匀开设有穿孔,支腿螺套穿过格架底板的穿孔后,顶端从格架底板上伸出并通过螺纹连接的方式与贮存小室底座连接。
与现有技术相比,本发明核电厂乏燃料贮存格架是由独立贮存小室单元组合而成,所有贮存小室的结构完全一致,因此具有易于模块化制造的特点,而且格架的栅距可以根据需要自由调整,也能够适应不同厚度的中子吸收体,从而满足多种类型燃料组件的贮存要求,适应一区与二区乏燃料贮存格架的设计要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式,对本发明核电厂乏燃料贮存格架及其有益技术效果进行详细说明,其中:
图1为本发明核电厂乏燃料贮存格架的结构示意图。
图2为本发明核电厂乏燃料贮存格架的俯视示意图。
图3为本发明核电厂乏燃料贮存格架的独立贮存小室单元的结构示意图。
图4为图3中的独立贮存小室单元的贮存小室底座的结构示意图。
图5为本发明核电厂乏燃料贮存格架的条带式固定结构的示意图。
图6为本发明核电厂乏燃料贮存格架的支腿组件的结构示意图.
图7为本发明核电厂乏燃料贮存格架的贮存小室顶部连接结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2,本发明核电厂乏燃料贮存格架包括贮存小室20、条带式固定结构、格架底板40和支腿组件90。
请同时参阅图3至图4,贮存小室20为独立贮存小室单元,每一独立贮存小室单元都包括套筒22、贮存小室底座24、中子吸收体和包覆板28。套筒22为方形套筒,中子吸收体通过包覆板28固定于套筒22的外壁上,整个套筒22通过焊接的方式固定到也为方形的贮存小室底座24上,从而形成一个独立贮存小室单元。贮存小室底座24的中心开设有一个较大的螺纹孔240、四周开设有四个较小的连接孔241和四个梯形的流水孔242。
格架底板40上均匀开设有与贮存小室底座24的连接孔241相对应的连接孔(图未示),独立贮存小室单元通过对应的连接孔以螺栓连接的方式固定于格架底板40上。格架底板40上还开设有与贮存小室底座24的流水孔242相对应的流水孔42(如图6所示),这些流水孔242、42能够使得冷却水从格架底部流入贮存小室20中来冷却其中的燃料组件。
请参阅图1和图5,本发明的条带式固定结构包括隔板60、***板30和角钢立柱32。隔板60为厚度等于相邻贮存小室间隙的长条板结构,其设置于相邻的独立贮存小室单元之间,从而有效提高了核电厂乏燃料贮存格架的整体强度。这些连接为“井”字形的隔板60通过焊接的方式固定于围设在格架四周的***板30上,***板30则由固定于底板40上的角钢立柱32支撑。为了保证连接强度,可根据需要在格架的高度方向上间隔设置多圈***板30。
请参阅图6,支腿组件90为可调式结构,其包括支腿螺套92和支腿94。支腿螺套92为空心结构,其内部有内螺纹,外壁则为台阶形结构,外壁的上部设有外螺纹。格架底板40上均匀开设有穿孔,支腿螺套92穿过格架底板40的穿孔后,顶端从格架底板40上伸出。安装时,支腿螺套92的顶端***对应的独立贮存小室单元的螺纹孔240中,并通过螺纹连接的方式与贮存小室底座24彼此固定。为了保证连接强度,支腿螺套92与格架底板40之间还采用焊接方式进行加固。支腿94***支腿螺套92中,并通过螺纹与支腿螺套92连接,因此可利用专门的调节工具对支腿94的高度进行调节。
另外,请参阅图7,为了方便燃料组件在贮存小室20中的抽插操作,本发明将独立贮存小室单元的套筒22顶部扩成具有一定角度(图7中所示为10度)的锥台形开口,从而在套筒22的顶部形成倾斜的导向面220。安装时,将相邻的两个独立贮存小室单元的套筒22顶部焊接固定,这样既可以在格架顶部形成无缝结构,又可以方便燃料组件在贮存小室20中的拆装。
通过以上描述可知,本发明核电厂乏燃料贮存格架是由独立贮存小室单元组合而成,所有贮存小室20的结构完全一致,因此具有易于模块化制造的特点,而且格架的栅距可以根据需要自由调整,也能够适应不同厚度的中子吸收体,满足多种类型燃料组件的贮存要求,适应一区与二区乏燃料贮存格架的设计要求;贮存小室20与格架底板40采用螺栓连接,可有效避免焊接结构导致的变形;隔板60的设计则保证了乏燃料贮存格架具有较大的整体结构强度。
综上所述,本发明核电厂乏燃料贮存格架能在核电站燃料厂房内乏燃料水池中安全的贮存燃料组件,以确保乏燃料贮存格架所在的水池保持次临界安全和乏燃料操作及贮存时不卡阻燃料组件,从而维持核电厂整个寿期内燃料组件的安全贮存。
在其他实施方式中,支腿组件90的结构、数量或布置方式都可以有所不同;根据实际燃料组件的贮存需要,贮存小室20的大小可以做相应改变,数量和布局也可以不同,如6×6、9×9、12×10或12×11等。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂乏燃料贮存格架,包括贮存小室、格架底板和支腿组件,其特征在于:所述贮存小室为固定于格架底板上的独立贮存小室单元,每一独立贮存小室单元都包括套筒、贮存小室底座、中子吸收体和包覆板,套筒固定于贮存小室底座上,中子吸收体通过包覆板固定于套筒的外壁。
2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:还包括穿插于相邻贮存小室之间对其进行连接固定的隔板。
3.根据权利要求2所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述隔板的厚度等于相邻贮存小室的套筒的间隙。
4.根据权利要求2所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:还包括***板和立柱,所述隔板连接为“井”字形并通过焊接的方式固定于围设在格架四周的***板上,立柱固定于格架底板上并对***板进行支撑。
5.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述套筒为方形套筒,贮存小室底座为方形底座,套筒通过焊接的方式固定于贮存小室底座上。
6.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述贮存小室底座上开设有流水孔,格架底板上开设有与贮存小室底座的流水孔相对应的流水孔。
7.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述贮存小室底座上开设连接孔,格架底板上均匀开设有与贮存小室底座的连接孔相对应的连接孔,独立贮存小室单元通过对应的连接孔以螺纹连接的方式固定到格架底板上。
8.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述方形套筒的顶部扩成具有一定角度的锥台形开口而在套筒的顶部形成倾斜的导向面,相邻的两个独立贮存小室单元的套筒顶部采用焊接固定。
9.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述支腿组件为可调式结构,其包括固定于格架底板上的支腿螺套和与支腿螺套螺纹连接的支腿。
10.根据权利要求9所述的核电厂乏燃料贮存格架,其特征在于:所述贮存小室底座上开设有螺纹孔,支腿螺套的外壁为台阶形结构,支腿螺套的外壁上部设有外螺纹,格架底板上均匀开设有穿孔,支腿螺套穿过格架底板的穿孔后,顶端从格架底板上伸出并通过螺纹连接的方式与贮存小室底座连接。
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