CN107316666A - 一种乏燃料贮存格架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种乏燃料贮存格架，所述格架包括贮存套管，所述贮存套管包括多个独立且结构一致的贮存室；底板，所述底板与所述贮存套管底部固定连接；支撑板，所述支撑板包括与所述贮存套管顶部固定连接的上支撑板；以及，***板，所述***板包覆于所述贮存套管外侧；其中，所述抗震结构位于所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个之上。根据本发明的乏燃料贮存格架，一方面贮存套管采用模块化设计与制作，可在加工厂完成格架全部的制造、安装、组焊、检验、试验而不需要在现场进行；另一方面，格架设置有抗震结构，增加了格架结构的稳定性，增加了抗震性能，减少了地震中格架相互碰撞的几率。

Description

一种乏燃料贮存格架

技术领域

本发明涉及核电站燃料技术领域，具体而言涉及一种乏燃料贮存格架。

背景技术

乏燃料贮存格架是核燃料循环中的核心设备，广泛应用于乏燃料在堆贮存、中间离堆贮存以及后处理厂贮存。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。随着我国核电行业的快速发展，乏核燃料贮存格架市场需求巨大。

目前国内在核电厂使用的乏燃料贮存格架贮存套管大多采用硼不锈钢管，整体结构笨重，采用生根结构(即与水池底板焊接在一起)，大量的工作要在现场进行(安装、组焊、调整、试验、检测等)，且贮存量低，不论是中子吸收能力和贮存能力都已不能满足国家核安全的新规定。同时，随着乏燃料贮存格架的应用，对格架在地震工况下的要求越来越高，现有格架在地震中往往造成格架损坏和对水池结构的破坏。

为此，有必要提出一种新的乏燃料贮存格架。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种乏燃料贮存格架，所述格架包括：

贮存套管，所述贮存套管包括多个独立且结构一致的贮存室；

底板，所述底板与所述贮存套管底部固定连接；

支撑板，所述支撑板包括与所述贮存套管顶部固定连接的上支撑板；以及，

***板，所述***板包覆于所述贮存套管外侧；

其中，所述格架上还设置有抗震结构，所述抗震结构位于所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个之上。

示例性地，所述抗震结构包括设置于所述***板内壁上的加强筋，所述加强筋设置有与所述底板、支撑板相配合的凹槽。

示例性地，所述抗震结构包括设置在所述支撑板上的多个具有所述贮存室截面形状的中空结构，从而穿过相邻贮存室。

示例性地，所述支撑板还包括设置于所述贮存套管顶部和底部之间的中间支撑板。

示例性地，所述抗震结构还包括设置在所述中间支撑板上，位于所述贮存室和所述中间支撑板之间的塞块，所述塞块的外侧具有与所述中间支撑板的所述中空结构相配合的形状，所述塞块的内侧具有与所述贮存室外侧相配合的形状。

示例性地，所述贮存室包括贮存管、中子吸收板、包覆板和贮存室底板，其中，所述贮存室底板与所述底板固定连接，和/或所述贮存室顶部与所述上支撑板固定连接。

示例性地，所述贮存室底板与所述底板的固定连接采用螺栓连接。

示例性地，所述贮存室顶部与所述上支撑板的固定连接采用焊接。

示例性地，所述贮存管设置为截面至少为六边形的贮存管。

示例性地，所述中子吸收板设置在所述贮存管的侧壁和包覆板之间。

示例性地，所述中子吸收板为B₄C/Al中子吸收板。

示例性地，所述格架还包括调整支腿。

示例性地，所述格架还包括位于所述贮存室顶部的导向块，所述导向块顶部具有倾斜的斜面。

根据本发明的乏燃料贮存格架，一方面贮存套管采用独立且结构同一的贮存室，可模块化设计与制作，同时可在加工厂完成格架全部的制造、安装、组焊、检验、试验而不需要在现场进行运抵现场直接投入使用，且格架可根据需要进行任意数量贮存室的组合，具有互换性，从而适用于各种不同水池的尺寸，同时可自由平移；另一方面，格架设置有抗震结构增加了格架结构的稳定性，提升了抗震性能，减少了地震中格架相互碰撞以及格架与水池之间碰撞的几率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架结构示意图；

图2A和2B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的支撑板以及塞块的结构示意图；

图3A和3B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的围板以及加强筋的结构示意图；

图4A和4B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的贮存室及其底板的结构示意图；

图5为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的底板的结构示意图；

图6为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的调整支腿的结构示意图；

图7为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的导向块的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述乏燃料格架。显然，本发明的施行并不限于核电领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

目前国内在核电厂使用的乏燃料贮存格架贮存套管采用硼不锈钢管，整体结构笨重，采用生根结构(即与水池底板焊接在一起)，大量的工作要在现场进行(安装、组焊、调整、试验、检测等)，且贮存量低，不论是中子吸收能力和贮存能力都已不能满足国家核安全的新规定。同时，随着乏燃料贮存格架的应用，对格架在地震工况下的要求越来越高，现有格架在地震中往往造成格架损坏和对水池结构的破坏。

为此，本发明提供了一种乏燃料贮存格架，所述格架包括：

贮存套管，所述贮存套管包括多个独立且结构一致的贮存室；

底板，所述底板与所述贮存套管底部固定连接；

支撑板，所述支撑板包括与所述贮存套管顶部固定连接的上支撑板；以及，

***板，所述***板包覆于所述贮存套管外侧；

其中，所述抗震结构位于所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个之上。

根据本发明的乏燃料贮存格架，一方面贮存套管采用独立且结构同一的贮存室，可模块化设计与制作，同时可在加工厂完成格架全部的制造、安装、组焊、检验、试验而不需要在现场进行运抵现场直接投入使用，且格架可根据需要进行任意数量贮存室的组合，具有互换性，从而适用于各种不同水池的尺寸，同时可自由平移；另一方面，格架设置了抗震结构，增加了格架结构的稳定性，提升了抗震性能，减少了地震中格架相互碰撞以及格架与水池之间碰撞的几率。

下面参看附图对本发明的乏燃料贮存格架进行示例性说明。其中图1为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架结构示意图；图2A和2B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的支撑板以及塞块的结构示意图；图3A和3B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的围板以及加强筋的结构示意图；图4A和4B为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的贮存室及其底板的结构示意图；图5为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的底板的结构示意图；图6为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的调整支腿的结构示意图；图7为根据本发明的一个实施例的乏燃料贮存格架的导向块的结构示意图。

参看图1，乏燃料贮存格架包括贮存套管1，底板2，支撑板3，以及***板4。所述贮存套管1包括多个独立且结构一致的贮存室5，所述多个独立且结构一致的贮存室使得所述贮存套管便于模块化设计与制造，使得所贮存格架可在加工厂完成全部的制造、安装、组焊、检测等工序，而不需要现场进行，运抵现场直接投入使用，且格架可自由平移；且格架可根据需要进行任意数量的组合，具有互换性，从而适用于各种不同水池的尺寸，同时可自由平移。所述支撑3包括上支撑板6，所述贮存套管1顶部与所述上支撑板6与固定连接。继续参看图1，所述***板4包覆于所述贮存套管1的外侧。所述格架还包括抗震结构，所述抗震结构位于所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个之上，用以固定所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个以构成整体结构，提升了格架的整体稳定性，从而提升格架的抗震性能，减少了地震中格架相互碰撞以及格架与水池之间碰撞的几率。

示例性地，所述抗震结构包括设置在所述支撑板上的多个具有所述贮存室截面形状的中空结构，从而穿过相邻贮存室，参看图2，示出了根据本发明的一个实施例的支撑板的结构示意图，所述支撑板上3设置有多个中空结构3-1，从而穿过相邻贮存室5与所述贮存套管1固定连接。所述支撑板设置为具有多个所述贮存管截面形状的中空结构的支撑板，从而可穿过相邻的贮存室，从而将单个独立的贮存室固定成一个整体的贮存套管，提升格架的整体性和稳定性，减少地震中相邻贮存室之间的碰撞几率，从而提升格架的抗震性能。需要理解的是，本实施例所示出的支撑板的形状和机构仅仅是示例性地，任何支撑板可与贮存室顶部固定连接，均可适用于本发明。

示例性地，所述抗震结构包括设置在所述***板内壁的加强筋，所述加强筋设置有与所述底板、支撑板相配合的凹槽。参看图3A，示出了根据本发明的一个实施例的***板的展开示意图，其中***板4上设置有加强筋4-1。所述加强筋4-1设置有与所述底板、支撑板相配合的凹槽。如图3B中示出的加强筋截面的示意图，所述加强筋4-1截面设置有凹槽4-2，所述凹槽4-2用以与支撑板3和底板2相配合。一方面，进一步对所述贮存套管的模块化结构加强固定，进一步，提升抗震能力；另一方面，加强筋设计在***板的内表面，保证格架结构外表面光滑平整，减少了地震中格架相互碰撞以及格架与水池之间碰撞的几率。

示例性地，所述支撑板还包括设置于所述贮存套管顶部和底部之间的中间支撑板。继续参看图1和图2A，所述支撑板3还包括设置于所述贮存套管1顶部和底部之间的中间支撑板7。所述中间支撑板7穿过相邻贮存室5将所述贮存套管1的顶部和顶部之间的部位进一步固定，从而进一步稳定贮存套管的整体模块化结构，增强抗震性能。示例性地，所述抗震结构还包括设置在所述中间支撑板上，位于所述贮存室和所述中间支撑板之间的塞块，所述塞块的外侧具有与所述中间支撑板的所述中空结构相配合的形状，所述塞块的内侧具有与所述贮存室外侧相配合的形状。参看图2B，图2B中示出了在中间支撑板7中设置于贮存室5和中空结构3-1之间设置的塞块7-1的形状，所述塞块7-1的外侧7-1-1与所述中空结构3-1相配合，所述塞块7-1的内侧7-1-2与贮存室5的外侧相配合，从而所述塞块7-1能卡和至所述贮存室与所述中间支撑板之间，用以减少贮存室和中间支撑板之间的缝隙，对所述贮存室套管进行进一步整体性，也进一步避免了地震工况中贮存室与中间支撑板之间的碰撞，避免地震加速度造成的冲击，增强了抗震性能。

示例性地，所述贮存室包括贮存管、中子吸收板、包覆板和贮存室底板，其中所述贮存室底板与所述底板固定连接，所述贮存室顶部与上支撑板固定连接。示例性地，所述贮存管设置截面至少为六边形的贮存管。贮存室设置截面至少为六边形的贮存管，相较于截面为四方形的贮存管具有更稳定的结构，同时，相邻贮存室之间至少有两个相邻的相对面，使得贮存室组合成模块化的贮存套管后具有稳定的结构，减少相邻格架间相对滑移，进一步增加抗震性能。示例性地，所述中子吸收板采用为B₄C/Al中子吸收板。相较于断裂韧性低、难以烧结致密的单一碳化硼陶瓷吸收材料，将碳化硼和铝或铝合金做成B₄C/Al中子吸收板，从而兼具有金属铝的良好塑性和韧性与碳化硼陶瓷高强度、高刚度、良好中子吸收效果的优点。需要理解的是，所述采用B₄C/Al中子吸收板作为示例对本发明进行解释仅仅是示例性的，任何中子吸收板，均适用于本发明。

下面以贮存管设置为截面为六边形的贮存管为示例进行说明。需要理解的是，所述贮存管设置为截面为六边形，仅仅是示例性的贮存管。

参看图4A，示出了根据本发明的一个实施例的贮存室的示意图。所述贮存室5包括贮存管5-1，包覆板5-2和贮存室底板5-3，所述贮存室底板5-3与底板2固定连接，所述贮存室5的顶部与上支撑板固定连接，通过每一贮存室与底板和上支撑板的固定连接，形成每一贮存室的固定连接，同时进一步稳定贮存套管的结构，进一步提升了抗震能力。示例性地，所述贮存室底板5-3通过螺栓与所述底板2固定连接，相较于采用焊接方式将贮存室底板与底板进行固定连接，所述采用螺栓与所述底板固定连接的方式更稳定，不易变性，同时也方便安装拆卸。继续参看图4B，图4B中贮存室底板的示意图中贮存室底板5-3通过螺栓孔5-3-1与底板2固定连接。示例性地，所述贮存室底板上开有通水孔，继续参看图4B，所述贮存室底板5-3上还开设有通水孔5-3-2，所述通水孔为梯形，均匀围绕分布在所述螺栓孔5-3-1四周。所述通水孔用以从格架底部通入冷水以对所述贮存室中的燃料进行冷却。所述贮存室底板上设置通水孔仅仅是示例性地，在具备多个贮存室的格架结构中，可以仅在部分贮存室的底板上设置通水孔。示例性地，所述贮存室顶部通过焊接的方式与所述上支撑板进行固定连接，从而在格架顶部形成连续无缝结构，保证贮存套管的稳定性，以及进一步防止在地震工况下贮存室之间的相对滑移。图5示出了根据本发明的一个实施例的格架底板的示意图。从图5中可以看出，所述底板5-3可以通过不同的螺栓孔5-3-1的形式与所述底板2固定连接。

示例性地，所述中子吸收板设置在所述贮存管的侧壁和包覆板之间。继续参看图4A，在贮存室5中，中子板5-4设置在贮存管5-1的侧壁和包覆板5-2之间，所述贮存管设置为截面至少为六边形的贮存管时，从而每一个贮存管具有至少六个中子吸收板，提高了中子吸收板设置数量，相较于四贮存管大大提高了中子吸收能力。

示例性地，参看图1，所述格架还包括调整支腿8，所述调整支腿8固定在所述格架的底板2上。所述调整支腿用于在现场安装时对所述格架整体结构的平衡进行微调，进一步保证格架结构的稳定性和抗震性能。参看图6，示出了根据本发明的一个实施例的调整支腿的结构示意图。所述调整支腿8包括卡环8-1、底座8-2、螺柱8-3和螺套8-4，从而通过调整螺柱和螺栓的配合，以对所述格架的整体结构进行微调，卡环用于进一步固定螺柱。需要理解的是，本实施例中所提出的调整支腿的结构仅仅是示例性地，任何可用于对所述格架整体结构的平衡进行调整的调整支腿结构，均适用于本发明。

示例性地，所述格架还包括支柱角钢。如图1所示，所述格架还包括支柱角钢9，用以进一步固定贮存室。示例性地，所述支柱角钢为L型。

示例性地，所述格架还包括导向块，用以为燃料进入贮存室提供导向，参看图7，示出了根据本发明的一个实施例的导向块的结构示意图。所述导向块10由具有倾斜侧壁的上部10-1和具有与贮存室相卡和的下部10-2两部分构成。上部设置成具有倾斜的斜面，示例性地，所述倾斜的斜面与中垂线具有10～30度夹角，示例性地，为15°。从而使燃料进行存储室前通过平滑过渡，以为燃料的进入提供导向。下部10-2设置成与所述贮存室顶部的厚度相配合的形状，用以将所述导向块固定在所述贮存室顶部。示例性地，所述导向块的下部10-2包括与所述贮存室相配合的内壁10-2-1，以及与上支撑板相配合的外壁10-2-2，从而起到双重配合的效果，使导向块在贮存室上的卡和更加稳固。需要理解的是，本实施例中所提出的导向块的结构仅仅是示例性地，任何导向块，可用于将燃料导向组成室中，均适用于本发明。

综上所述，根据本发明的乏燃料贮存格架，一方面贮存套管采用独立且结构同一的贮存室，可模块化设计与制作，同时可在加工厂完成格架全部的制造、安装、组焊、检验、试验而不需要在现场进行运抵现场直接投入使用，且格架可根据需要进行任意数量贮存室的组合，具有互换性，从而适用于各种不同水池的尺寸，同时可自由平移；另一方面，格架设置有抗震结构，增加了格架结构的稳定性，提升了抗震性能，减少了地震中格架相互碰撞以及格架与水池之间碰撞的几率。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (13)

1.一种乏燃料贮存格架，其特征在于，所述格架包括：

贮存套管，所述贮存套管包括多个独立且结构一致的贮存室；

底板，所述底板与所述贮存套管底部固定连接；

支撑板，所述支撑板包括与所述贮存套管顶部固定连接的上支撑板；以及，

***板，所述***板包覆于所述贮存套管外侧；

其中，所述格架上还设置有抗震结构，所述抗震结构位于所述贮存套管、所述底板、所述支撑板以及所述***板中的一个或多个之上。

2.如权利要求1所述的格架，其特征在于，所述抗震结构包括设置于所述***板内壁上的加强筋，所述加强筋设置有与所述底板、支撑板相配合的凹槽。

3.如权利要求1所述的格架，其特征在于，所述抗震结构包括设置在所述支撑板上的多个具有所述贮存室截面形状的中空结构，从而穿过相邻贮存室。

4.如权利要求3所述的格架，其特征在于，所述支撑板还包括设置于所述贮存套管顶部和底部之间的中间支撑板。

5.如权利要求4所述的格架，其特征在于，所述抗震结构还包括设置在所述中间支撑板上，位于所述贮存室和所述中间支撑板之间的塞块，所述塞块的外侧具有与所述中间支撑板的所述中空结构相配合的形状，所述塞块的内侧具有与所述贮存室外侧相配合的形状。

6.如权利要求1所述的格架，其特征在于，所述贮存室包括贮存管、中子吸收板、包覆板和贮存室底板，其中，所述贮存室底板与所述底板固定连接，和/或所述贮存室顶部与所述上支撑板固定连接。

7.如权利要求6所述格架，其特征在于，所述贮存室底板与所述底板的固定连接采用螺栓连接。

8.如权利要求6所述格架，其特征在于，所述贮存室顶部与所述上支撑板的固定连接采用焊接。

9.如权利要求6所述的格架，其特征在于，所述贮存管设置为截面至少为六边形的贮存管。

10.如权利要求6所述格架，其特征在于，所述中子吸收板设置在所述贮存管的侧壁和包覆板之间。

11.如权利要求6所述格架，其特征在于，所述中子吸收板为B₄C/Al中子吸收板。

12.如权利要求1所述的格架，其特征在于，所述格架还包括调整支腿。

13.如权利要求1所述的格架，其特征在于，所述格架还包括位于所述贮存室顶部的导向块，所述导向块顶部具有倾斜的斜面。