CN103400617A - 一种核电站用乏燃料棒贮存格架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了核电装备领域的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，包括由下支承板和若干块***板围成的格架本体，所述格架本体内设有若干位于所述下支承板顶面上的乏燃料棒贮存小室；所述乏燃料棒贮存小室均为正六棱柱形的钢管，所述乏燃料棒贮存小室在所述下支承板顶面上呈蜂窝状排列；每个所述乏燃料棒贮存小室的中心为两端开口的乏燃料棒贮存腔，每个所述乏燃料棒贮存小室的乏燃料棒贮存腔的正下方，都设有位于所述下支承板上的底部过流通孔。其技术效果是：第一提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单个乏燃料棒贮存小室惯性矩、截面模数和抗弯能力；第二，其能提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单位体积的乏燃料棒贮存量。
Description
技术领域
本发明涉及核电装备领域一种核电站用乏燃料棒贮存格架。
背景技术
乏燃料棒又称辐照核燃料棒。即在反应堆内烧过的核燃料棒。核燃料棒在核反应堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间从堆内卸出，形成乏燃料棒。乏燃料棒中含有大量未用完的可增殖材料如238U或232Th，未烧完的和新生成的易裂变材料如239Pu、235U或233U以及在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有裂变元素90Sr、137Cs、99Tc等。乏燃料棒从核电站反应堆内取出后，吊入到乏燃料棒贮存格架内，乏燃料棒贮存格架置于乏燃料棒贮存水池中，乏燃料棒经衰变冷却后，才能将乏燃料棒组件向后处理厂发送。乏燃料棒的存放周期为300天。
乏燃料棒贮存小室是在乏燃料棒贮存格架中用于存放乏燃料棒的部件，如申请号为201220337712.9，专利名称为《核电站用乏燃料棒贮存格架》的专利申请中采用的乏燃料棒贮存小室，包括正四棱柱形的钢管，所述正四棱柱形的钢管中心为两端开口的乏燃料棒贮存腔。乏燃料棒贮存腔与所述正四棱柱形的钢管是同轴的。这样的乏燃料棒贮存小室中子吸附能力弱，所述正四棱柱形的钢管的外侧壁上必须增设包覆板。另外一方面，所述正四棱柱形的钢管的惯性矩小，抗弯能力弱，截面模数低，由此造成乏燃料棒贮存小室力学强度低，因此乏燃料棒贮存格架中必须设有隔板将相邻的乏燃料棒贮存小室隔开。因此乏燃料棒贮存格架强度减弱，制造过程中的钢材消耗增加，成本上升，同时也不利于在单位体积的乏燃料棒贮存格架中存放更多的乏燃料棒贮存小室。以上因素都限制了核电站用乏燃料棒贮存格架模块的使用造成了种种的限制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其第一能提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单个乏燃料棒贮存小室惯性矩、截面模数和抗弯能力；第二，其能提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单位体积的乏燃料棒贮存量。
实现上述目的的一种技术方案是：一种核电站用乏燃料棒贮存格架，包括由下支承板和若干块***板围成的格架本体，所述格架本体内设有若干位于所述下支承板顶面上的乏燃料棒贮存小室；
所述乏燃料棒贮存小室均为正六棱柱形的钢管，所述乏燃料棒贮存小室在所述下支承板顶面上呈蜂窝状排列；每个所述乏燃料棒贮存小室的中心为两端开口的乏燃料棒贮存腔，每个所述乏燃料棒贮存小室的乏燃料棒贮存腔正下方，都设有位于所述下支承板上的底部过流通孔。
进一步的，根据权利要求所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述的乏燃料棒贮存小室是正六棱柱形的硼不锈钢管。
进一步的，所述乏燃料棒贮存小室的外侧壁的每个面的底部，都固定有底部支承件，所述乏燃料棒贮存小室的外侧壁的每个面的顶部，都固定有顶部支承件；任意相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室的底部支承件面接触并通过至少两根下插销固定，任意相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室的顶部支承件面接触并通过至少两根上插销固定。
再进一步的，所述乏燃料棒贮存小室外侧壁的每个面的底部，所述底部支承件通过下销钉固定,所述乏燃料棒贮存小室外侧壁的每个面的顶部，所述顶部支承件通过上销钉固定。
更进一步的，所述乏燃料棒贮存小室外侧壁的每个面的底部，所述底部支承件通过支承件下销钉固定,且三个所述下销钉呈三角形排列；所述乏燃料棒贮存小室外侧壁的每个面的顶部，所述顶部支承件通过三个上销钉固定，且三个所述上销钉呈三角形排列。
再进一步的，相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室的底部支承件之间还通过焊接固定，相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室的顶部支承件之间还通过焊接固定。
进一步的，所述***板上设有侧向过流通孔。
采用了本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架的技术方案，即在格架本体内的乏燃料棒贮存小室为正六棱柱形的钢管，且所述乏燃料棒贮存小室在所述格架本体内呈蜂窝状排列的核电站用乏燃料棒贮存格架的技术方案。其技术效果是：第一提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单个乏燃料棒贮存小室惯性矩、截面模数和抗弯能力；第二，其能提高核电站用乏燃料棒贮存格架内单位体积的乏燃料棒贮存量。
附图说明
图1为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架的主视图。
图2为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架的俯视图。
图3为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架的仰视图。
图4为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中乏燃料棒贮存小室的侧视图。
图5为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中乏燃料棒贮存小室的截面视图。
图6为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中相邻两个乏燃料棒贮存小室的底部连接示意图。
图7为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中相邻两个乏燃料棒贮存小室的顶部连接示意图。
图8为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中乏燃料棒贮存小室顶部与***板固定的示意图。
图9为本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架中乏燃料棒贮存小室底部与***板固定以及吊杆组件的安装示意图。
图10为支承架的仰视图。
具体实施方式
请参阅图1至图10，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1至图3，本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，包括由下支承板11和若干块***板12围成格架本体1，格架本体1内设有若干位于下支承板11顶面上的乏燃料棒贮存小室2。本实施例中***板12的数量为四块。
请参阅图4至图8，乏燃料棒贮存小室2为一根正六棱柱形的钢管，乏燃料棒贮存小室2的中心为两端开口的乏燃料棒贮存腔21。乏燃料棒贮存腔21与乏燃料棒贮存小室2同轴。乏燃料棒贮存腔21用来贮存核电站用乏燃料棒。在格架本体1内，乏燃料棒贮存小室2在下支承板11的顶面上呈蜂窝状排列。
本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，选择正六棱柱形的钢管作为乏燃料棒贮存小室2，并且乏燃料棒贮存小室2在核电站用乏燃料棒贮存格架的格架本体1内排列成蜂窝结构的原因在于：
第一，乏燃料棒贮存小室2在核电站用乏燃料棒贮存格架的格架本体1中的排布的密度最大，使核电站用乏燃料棒贮存格架的格架本体1中，单位体积内乏燃料棒的存放量最大，同时也有利于核电站用乏燃料棒贮存格架结构强度的提高；
第二，单个乏燃料棒贮存小室2的惯性矩和截面模数显著增大，抗弯能力显著增强，因此可以减少生产乏燃料棒贮存小室2的用钢量，大大减轻乏燃料棒贮存小室2的结构重量。
因此，通过采用正六棱柱形的钢管作为乏燃料棒贮存小室2，使乏燃料棒贮存小室2的结构强度、刚度等力学性能最优，使乏燃料棒贮存小室2的抗破损能力最强。经过抗震分析计算，乏燃料棒贮存小室2能承受相当于0.3倍重力加速度的抗震加速度而不损坏。
第三，采用正六棱柱形的钢管的乏燃料棒贮存小室2的中子吸附能力强于采用正四棱柱形的钢管的乏燃料棒贮存小室，满足乏燃料棒辐照过程对于中子吸附要求。
本实施例中，乏燃料棒贮存小室2是由硼不锈钢制成的，即乏燃料棒贮存小室2为正六棱柱形的硼不锈钢管，采用正六棱柱形的硼不锈钢管的目的在于进一步提高乏燃料棒贮存小室2的中子吸附能力，满足乏燃料辐照过程对于中子吸附要求。
请参阅图6和图7，为了能在格架本体1内将任意相邻的两个乏燃料棒贮存小室2固定。乏燃料棒贮存小室2外侧壁的每个面的底部，都固定有底部支承件22，乏燃料棒贮存小室2外侧壁的每个面的顶部，都固定有顶部支承件23。即每个乏燃料棒贮存小室2的外侧壁上都设有六个顶部支承件23和六个底部支承件22。
为了能将底部支承件22固定在乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的底部，乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的每个面底部，都设有三个下销钉孔223，且三个下销钉孔223呈三角形排列，三个下销钉孔223内均设有下销钉224，底部支承件22通过该三个下销钉224固定在乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的一个面的底部。
为了能将顶部支承件23固定在乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的顶部，乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的每个面顶部，都设有三个上销钉孔233，且三个上销钉孔233呈三角形排列，三个上销钉孔233内均设有上销钉234，顶部支承件23通过该三个上销钉234固定在乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的一个面的顶部。
在乏燃料棒贮存小室2外侧壁的每个面上，底部支承件22通过成三个下销钉224固定，且三个下销钉224呈三角形排列。顶部支承件23通过三个上销钉234固定，且三个上销钉234呈三角形排列。这样设计的目的在于：加强底部支承件22和顶部支承件件23与乏燃料棒贮存小室2的外侧壁上的固定强度。
每个底部支承件22上都设有两个下销孔221，且两个下销孔221的位置均低于乏燃料棒贮存小室2的底面，每个顶部支承件23上都设有两个上销孔231，且两个上销孔231的位置高于乏燃料棒贮存小室2的顶面。
要将任意相邻两个的乏燃料棒贮存小室2固定时，使相邻两个乏燃料棒贮存小室2上的底部支承件22面接触，相邻两个乏燃料棒贮存小室2上的顶部支承件23面接触。然后，将两个底部支承件22上的下销孔221对齐，再***下插销222。将两个顶部支承件23上的上销孔231对齐后，***上插销232。从而完成相邻两个的乏燃料棒贮存小室2之间的定位和初步固定，从而确保格架本体1内，乏燃料棒贮存小室严格按照蜂窝结构排列。
此时，两个顶部支承件23之间的接触面的底部形成了上坡口，两个底部支承件22之间的接触面的顶部形成了下坡口，将所述的上坡口和所述的下坡口通过点焊焊接固定，使两个顶部支承件23之间的接触面通过点焊焊接固定，使两个底部支承件22之间的接触面通过点焊焊接固定，使相邻两个乏燃料棒贮存小室2固定。
为了加强相邻两个的乏燃料棒贮存小室2之间的结合强度，也为了防止相邻两个的乏燃料棒贮存小室2之间发生位置的偏移，在对所述下坡口进行点焊焊接前，在所述的下坡口中插接底部调整垫板225，在对所述上坡口进行点焊焊接前，在所述的上坡口中插接顶部调整垫板235。
如图7所示，顶部支承件23的上部设有一个楔形面230，对相邻两个乏燃料棒贮存小室2进行固定时，该楔形面230位于靠近乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的一侧，这样在对两个顶部支承件23进行点焊焊接时可以减少焊料的用量，也便于在所述上坡口中插接顶部调整垫板235。
如图8和9所示，为了能将乏燃料棒贮存小室2在格架本体1内固定，与***板12相邻的乏燃料棒贮存小室2要与***板12焊接固定，该乏燃料棒贮存小室2上与***板12接触的底部支承件22和顶部支承件23均与***板12焊接固定。位于顶部支承件23的上部的楔形面230位于远离乏燃料棒贮存小室2的外侧壁的一侧，即靠近***板12的一侧，这样在对顶部支承件23与***板12之间进行点焊焊接时，可以减少焊料的用量。
乏燃料棒贮存小室2的外侧壁上设置底部支承件22和顶部支承件23的另外一个作用在于：底部支承件22和顶部支承件23均由304不锈钢制成，在乏燃料棒贮存小室2为正六棱柱形的硼不锈钢管时，可以防止在对相邻的乏燃料棒贮存小室2在焊接相连过程中，在焊接处产生硼偏析现象。
为了能让乏燃料棒贮存水池内的水循环流入乏燃料棒贮存小室2的乏燃料棒贮存腔21，对乏燃料棒贮存腔21内的乏燃料棒进行冷却，每个乏燃料棒贮存小室2的乏燃料棒贮存腔21的正下方，都设有一个位于下支承板11上的，并与该乏燃料棒贮存腔21连通的底部过流通孔111，如图3所示，***板12上也设有侧向过流通孔121，如图1所示。
此外，格架本体1的顶部，即***板12的顶面上还固有一块上支承板13，上支承板13是一块中空板，以保证格架本体1的顶面是敞开的，以让乏燃料棒贮存水池内的水从顶部流入各个乏燃料棒贮存小室2的乏燃料棒贮存腔21。上支承板13的内圈将乏燃料棒贮存小室2进一步固定在格架本体1内。上支承板13外圈的作用在于：通过上支承板13之间的焊接，可将多个核电站用乏燃料棒贮存格架连接固定在一起。
为了增加格架本体1的强度，格架本体1任意相邻两块***板12之间设有支承柱14,如图2所示。
此外，格架本体1上还设有吊杆组件122，吊杆组件122由若干根吊杆组成，吊杆组件122中的每根吊杆都从上至下依次贯穿上支承板13、***板12和下支承板11，每根所述吊杆从下支承板11底部穿出后，与下支承板11的底部通过吊杆套筒123固定。吊杆组件122的作用在于便于将核电站用乏燃料棒贮存格架吊装入乏燃料棒贮存水池。如图9所示。
同时，如图10所示，还可将本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架置于一个支承架3上。支承架3上设有若干镂空结构31，以让乏燃料棒贮存水池内的水，通过镂空结构31，从下支承板11上的底部过流通孔111，流入核电站用乏燃料格架内各个乏燃料棒贮存小室2的乏燃料棒腔21内，对乏燃料棒进行衰变冷却。如图1和图10所示。同时，下支承板11的底面设有若干下螺栓孔112，使本发明的一种核电站用乏燃料棒贮存格架可以与支承架3的顶面固定。如图3所示。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种核电站用乏燃料棒贮存格架，包括由下支承板（11）和若干块***板（12）围成的格架本体（1），所述格架本体（1）内设有若干位于所述下支承板（11）顶面上的乏燃料棒贮存小室（2）；其特征在于：
所述乏燃料棒贮存小室（2）均为正六棱柱形的钢管，所述乏燃料棒贮存小室（2）在所述下支承板（11）顶面上呈蜂窝状排列；每个所述乏燃料棒贮存小室（2）的中心为两端开口的乏燃料棒贮存腔（21），每个所述乏燃料棒贮存小室（2）的乏燃料棒贮存腔（21）正下方，都设有位于所述下支承板（11）上的底部过流通孔（111）。
2.根据权利要求1所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述的乏燃料棒贮存小室（2）是正六棱柱形的硼不锈钢管。
3.根据权利要求1所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述乏燃料棒贮存小室（2）的外侧壁的每个面的底部，都固定有底部支承件（22），所述乏燃料棒贮存小室（2）的外侧壁的每个面的顶部，都固定有顶部支承件（23）；任意相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室（2）的底部支承件（22）面接触并通过至少两根下插销（222）固定，任意相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室（2）的顶部支承件（23）面接触并通过至少两根上插销（232）固定。
4.根据权利要求3所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述乏燃料棒贮存小室（2）外侧壁的每个面的底部，所述底部支承件（22）通过下销钉（224）固定,所述乏燃料棒贮存小室（2）外侧壁的每个面的顶部，所述顶部支承件（23）通过上销钉（234）固定。
5.根据权利要求4所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述乏燃料棒贮存小室（2）外侧壁的每个面的底部，所述底部支承件（22）通过三个下销钉（224）固定,且三个所述下销钉（224）呈三角形排列；所述乏燃料棒贮存小室（2）外侧壁的每个面的顶部，所述顶部支承件（23）通过三个上销钉（234）固定，且三个所述上销钉（234）呈三角形排列。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种核电站用乏燃料棒贮存格架，其特征在于：相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室（2）的底部支承件（22）之间还通过焊接固定，相邻的两个所述乏燃料棒贮存小室（2）的顶部支承件（23）之间还通过焊接固定。
7.根据权利要求1所述的一种核电站乏燃料棒贮存格架，其特征在于：所述***板（12）上设有侧向过流通孔（121）。
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