CN101609723B - 用于存储核燃料元件的存储架 - Google Patents
用于存储核燃料元件的存储架 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于存储核燃料元件的存储架包括通道结构和支承板(7),该通道结构包括用于接纳燃料元件的多个竖直通道(9),这些竖直通道彼此紧邻布置且具有壁部(5I,5II,11,11I,11II),该支承板(7)连接到该通道结构,其中,该存储架的该支承板(7)具备孔口(7a)且其中突出的凸锁部(5a)形成于该通道结构上,这些凸锁部被推到该支承板的孔口(7a)内或穿过所述孔口(7a)并被锚固于与该通道结构相对的该支承板的侧部上。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于存储核燃料元件的存储架。
背景技术
核燃料元件且特别是废弃核燃料元件被存储于存储池中,该存储池被诸如水之类的冷却剂填充,其同时还用作遮挡来自该燃料元件辐射的屏蔽。废弃核燃料元件保留在存储池中一段时间直到它们被回收利用或在某些情形下转送到它们的最终存储装置中。为了安全地存储核燃料元件,研发了存储架,且存储池通常能接纳多个存储架,这些存储架可彼此紧邻布置且在某些情况下也可一个布置于另一个上方。
从文献DE 2930237Al已知用于存储核燃料元件的存储架,其包括用于接纳燃料元件的多个竖直轴杆或通道,且通道壁部由金属带材(sheet metal strip)形成,这些金属带材一个布置于另一个的上方。在它们的顶边缘和底边缘处,金属带材具备剪切口,借助于剪切口将插到彼此内的金属板部件相互保持为交错布置。金属板部件布置于上网格板与下网格板之间,上网格板与下网格板由支架连接且具有各自相应的开口用于插入或相应地锁定燃料元件。在所描述的存储架中,燃料元件支承于下网格板上,因此,下网格板承载着通道的重量和燃料元件的重量。因此,从DE 29 30 237 Al获知的存储架需要实心、高可受载性的下网格板,这种下网格板制造起来比较昂贵。而且,存储架的组装比较复杂和/或昂贵,因为每下一个更高的金属带材的剪切口必须插入到置于其下方的金属板部件的剪切口内。
在文献US 4 042 828中,描述了用于存储核燃料元件的存储架,其包括多个竖直围护结构,这些围护结构彼此紧邻布置,其形成用于接纳燃料元件的通道。具有二次截面的围护结构布置于开放架框中。在存储期间,插入到围护结构内的燃料元件分立地支承于存储池的底板上。
在文献EP-A-0 759 623中,描述了用于存储核燃料元件的另一存储架,其包括用于接纳燃料元件的多个竖直通道。这些通道的壁部是由中子吸收材料制成的金属板形成,这些通道被布置于支承构造上,该支承构造可支承于存储池的底板上,该支承构造被解除了燃料元件的重量。燃料元件分别直接支承于存储池的底板上或经由支承部段支承于存储池的底板上。相应地,可以用容易的构造方法实现该存储架。而且,有可能提供燃料元件的第二上层,由此可显著地增加存储容量。
在US 4 042 828和EP-A-0 759 623中描述的存储架具有以下缺点,在存储池的底板不平坦或粗糙的情况下,各个燃料元件在存储池底板上的支承并不理想。但是,对于从DE 29 30 237 Al已知的存储架,下网格板必须承载燃料元件的重量。如果下网格板例如形成为实心构造,那么,通常需要5cm至6cm或更大的材料厚度。这种网格板的生产是复杂的和/或昂贵的,因为需要比较高的准确性,且必须在较大且精确的机床上进行加工,例如坐标铣床,而这种机床较为昂贵。因此单个网格板的加工要用一周的时间,因此加工成本相应地较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于存储核燃料元件的存储架,其包括用于支承核燃料元件的支承板,与上文所述的网格板相比,这种支承板可以用更具成本效益的方式生产。
根据本发明,通过权利要求1所限定的存储架来满足这个目的。
根据本发明的用于存储核燃料元件的存储架包括通道结构和支承板,该通道结构包括用于接纳燃料元件的多个竖直通道,这些竖直通道彼此紧邻布置且具有壁部,该支承板连接到通道结构。这种存储架的特征在于,支承板具备孔口和/或狭缝,并且在通道结构上形成突出的凸锁部(cam),突出的凸锁部被推到支承板的孔口或狭缝内或者穿过支承板的孔口或狭缝、并且被锚固和/或紧固在与该通道结构相对的支承板的侧面上防止被移除。
凸锁部可例如从与通道结构相对的支承板的侧部突出。支承板通常为4mm至20mm厚或6mm至16mm厚从而可例如借助于激光器而进行该加工。在有利实施例中,借助于锁定元件锚固通道结构的凸锁部,例如,借助于楔形体和/或直的或圆锥形的螺栓和/或销来锚固。
在另一有利实施例中,通道结构和/或通道的壁部由中子吸收材料(例如,硼合金或硼掺杂钢)制成,或者它们可包含中子吸收材料。在另一有利实施例中,通道结构被实施为双壁部结构。
有利地,通道结构支承于支承板上。若需要,可在支承板处提供用于燃料元件的支承元件或支承结构或支承表面。
在另一有利实施例中,存储架额外地包括用于支承存储架和/或支承板的一个或更多个支承元件。支承元件可例如在通道结构的凸锁部上对准或居中,和/或,若需要,可具备支承件,例如,具有以螺栓形式的可调整的支承件,以抵消存储池中的任何不平坦。在某些情况下,支承元件由金属板或金属板部件形成,且支承元件的侧向金属板或金属板部件有利地布置于在通道壁部的正下方与通道结构相对的支承板上。有利地,支承元件可例如借助于螺栓和/或螺钉固定于支承板上可选位置处。
在另一有利实施例中,存储架包括基底单元,该基底单元包括支承板和一个或更多个网格单元,这些网格单元一个置于另一个的上方且支承于基底单元上。网格单元可例如可由金属板部件形成,这些金属板部件形成通道壁部,和/或若需要,基底单元可包括由金属板部件和/或网格元件形成的格栅(gating)。有利地,基底单元的金属板部件或网格元件垂直于支承板布置。若需要,用于接纳燃料元件的通道或凹口可形成于基底单元的格栅中。在有利实施例中,网格单元和/或网格单元的格栅由中子吸收材料制成或包含中子吸收材料。
根据本发明的存储架具有以下优点,支承板可具有比较小的材料厚度,这是因为支承板通过连接到通道结构而被充分地加固以承担燃料元件的重量。由于这种构造方法,与通道壁部所用材料厚度相似或相同的材料厚度可用于支承板,其优点在于可借助于激光器来非常准确快速且实际上无扭曲地加工支承板。与例如在DE 29 30 237 Al中所用的厚的实心网格板相比,通过激光加工支承板的生产时间和生产成本可以显著地减小到小于原来的1/10。由于所描述的构造方法,实现比较简单且节省材料的组装,这使得能够以有成本效益的方式生产存储架。此外,借助于插到支承板的孔口和/或狭缝内的凸锁部来锚固通道结构,这允许通道结构与支承板的无焊接连接并且防止了由焊接点造成的支承板的可能扭曲。而且,无焊接连接具有以下优点:通道结构和/或通道壁部可由中子吸收材料产生,而无须考虑其较差的焊接性质。而且,借助于锁定元件来锚固凸锁部允许实际上无扭曲地组装存储架。
上文实施例的描述和变型仅用作实例。通过所附权利要求书和附图,其它的有利实施例显而易见。而且,在本发明的范畴内,所描述或所示实施例和/或变型的个别特点也可相互组合以形成新实施例。
附图说明
在下文中,将参考实施例和附图来以举例说明的方式描述本发明。在附图中:
图1示出根据本发明的存储架的一个实施例,
图2示出根据本发明的存储架的第二实施例,
图2A至图2F示出根据图2的实施例的基底单元的组装,
图3示出具有多个网格单元的根据本发明的存储架的第三实施例的部段,
图4A、图4B示出用于组装根据图3实施例的网格单元的金属板部件的实施例,
图5示出具有多个网格单元的根据本发明的存储架的第四实施例的部段。
具体实施方式
在图1中示出的根据本发明的用于存储核燃料元件的存储架的实施例,其包括通道结构和支承板7,通道结构包括用于接纳燃料元件的多个通道9,这些通道元件9彼此紧邻布置且具有壁部11,该支承板7连接到通道结构。存储架1的特征在于支承板7具备孔口和/或狭缝,并且突出的凸锁部形成于通道结构处和/或通道9的壁部11处并被推到支承板的孔口内或穿过支承板的孔口且被锚固和/或紧固于与通道结构相对的支承板的侧部上防止被移除。
而且,存储架1可例如包括支架4,支架4可连接到支承板7和通道结构的上部。在某些情况下,格栅和/或端接板可设于通道结构的上部,支架4可连接到格栅和/或端接板(terminating plate)上。
该凸锁部可例如在与通道结构相对的支承板7的侧部上突出。支承板通常为4mm至20mm厚或6mm至16mm厚使得该加工可例如借助于激光器来进行。在有利实施例中,通道结构的凸锁部借助于锁定元件而锚固,例如借助于楔形体和/或直的或圆锥形螺栓和/或销。
在另一有利实施例中,通道结构和/或通道9的壁部11由中子吸收材料(诸如硼合金或硼掺杂钢)制成或者它们包含中子吸收材料。在另一有利实施例中,通道结构被实施为双壁部结构。
有利地,通道结构和/或通道9的壁部11支承于支承板7上。若需要,支承元件或支承结构或支承表面可设于用于核燃料元件的支承板上。
在有利实施例中,存储架1额外地包括用于支承存储架和/或支承板的一个或更多个支承元件10。支承元件可例如在通道结构的凸锁部上对准或在通道结构的凸锁部上居中和/或若需要,可具备支承件,例如,可具备螺栓形式的可调整的支承件,以抵消存储池的任何不平坦。在某些情况下,支承元件10由金属板或金属板部件形成,其中支承元件的侧向金属板或金属板部件有利地布置于在通道9的壁部11正下方与通道结构相对的支承板的侧部上。有利地,支承元件10可例如借助于螺栓和/或螺钉固定于可选位置。
图2示出根据本发明的用于存储核燃料元件的存储架的第二实施例,其包括通道结构和支承板7,该通道结构包括用于接纳燃料元件的多个通道9,这些通道9彼此紧邻布置且具有壁部,该支承板7连接到通道结构。在图2中详细地示出的存储架1包括基底单元2和一个或更多个网格单元3.1-3.4,该网格单元3.1-3.4中一个布置于另一个顶部,支承于基底单元上且由金属板部件11I、11II形成,金属板部件形成通道9的壁部且其例如交错布置。存储架1的特征在于基底单元2包括支承板7和格栅6,格栅6由金属板部件5I、5II和/或网格元件形成,其中支承板具备孔口7a并且突出的凸锁部5a形成于金属板部件51、511上或形成于基底单元2的网格元件上且被插到支承板的孔口7a内或穿过支承板的孔口7a并被锚固和/或紧固于与通道结构相对的支承板的侧部上防止被移除。在第二实施例中的通道结构由网格单元3.1-3.4和基底单元的格栅6形成。
而且,存储架1可例如包括支架4,支架4可连接到基底单元2以及连接到最顶部的网格单元,且在某些情况下,可连接到另外的网格单元。
图2A至图2F示出根据该实施例的基底单元的组装。在图2A所示的实施例中,基底单元2包括两组分别平行的金属板部件或金属带材5I、5II,且第一组金属板部件与第二组金属板部件交错。第一组金属板部件5I可例如在下边缘处具备切口5b且第二组金属板部件5II可在上边缘处具备切口5c从而使得在切口5b、5c接合到彼此的地方在交错的第一组与第二组金属板部件之间发生连接,由此使金属板部件相互保持在它们的位置且组合形成抗扭曲的格栅6。就格栅的其余部分而言,可例如为格栅6的侧向部件提供相同的金属板部件5I、5II,在此情况下,金属板部件向旁侧突出,或者,如图2B所示,可提供由金属板制成的特殊侧向部件15,其从外侧放置到金属板部件5I、5II上。
图2C示出在支承板7上方的格栅6。包括格栅的侧向部件15的分立金属板部件5I、5II分别在朝向支承板的侧部上具备凸锁部5a,而同时支承板具有孔口7a,诸如狭缝,孔口7a位于格栅中凸锁部所在的位置,并且在基底单元的组装状态下该凸锁部5a可被引入或插到孔口7a内或穿过孔口7a。有利地,基底单元的金属板部件5I、5II,侧向部件15或网格元件垂直于支承板7布置。支承板通常4mm至20mm厚或4mm至16mm厚或者6mm至16mm厚以使得其加工可例如借助于激光器进行。图2D示出其中凸锁部5a在与格栅6相对的支承板7的侧部上突出的基底单元的实施例。在另一有利实施例中,包括侧向部件15的金属板部件5I、5II的凸锁部和/或基底单元的网格元件借助于锁定元件8锚固,例如借助于楔形体和/或直的或圆柱形螺栓和/或销锚固。在图2E中示出这种组装的基底单元6。
在另一有利实施例中,基底单元2的格栅6和/或网格单元由中子吸收材料(诸如,硼合金或硼掺杂钢)制成或者它们包含中子吸收材料。在另一有利实施例中,基底单元的格栅6和/或网格单元3被实施为双壁部结构。
在基底单元的格栅6中,形成用以接纳燃料元件的通道或凹口。而且,若需要,用于燃料元件的支承元件、支承结构或支承表面可设于支承板上。
在有利实施例中,基底单元2额外地包括用于支承存储架的一个或更多个支承元件10,如图2F所示。支承元件可例如在金属板部件5I、5II,侧向部件15或基底单元的网格元件的凸锁部5a上对准或居中,和/或若需要,可具备支承件10a,例如,可具备螺栓形式的可调整的支承件,以抵消存储池中的任何不平坦。在某些情况下,支承元件10由金属板或金属板部件形成,且支承元件的侧向金属板或金属板部件有利地布置于在金属板部件5I、5II,侧向部件15或格栅的网格元件正下方与格栅6相对的支承板7的侧部上。有利地,支承元件10可例如借助于螺栓和/或螺钉固定于支承板7的可选位置处。
图3示出根据本发明的存储架的第三实施例的部段,其具有通道结构,该通道结构包括多个网格单元3,网格单元3具备用于接纳燃料元件的竖直通道9。通道壁部由金属板部件或金属带材11I、11II形成,这些金属板部件或金属带材彼此交错且在可堆叠的形式稳定的网格单元3中一个置于另一个的顶部,网格单元3分别形成组装单元。金属板部件可例如由中子吸收材料制成或者该壁部可包含中子吸收材料。在有利实施例中,网格单元3在金属板部件11I、11II的下边缘和上边缘处各自具备多个凹口13且具备多个突出的耦接元件14,这些耦接元件14与相邻网格单元凹口相关联并被形成为使得在网格单元一个置于另一个顶部的情况下,相邻网格单元的耦接元件和凹口至少部分地形状匹配地相互啮合。这种构造方法允许存储架的组装机械化且以简单方式使得存储架的高度适应燃料元件的长度。
现将参看图3、图4A和图4B在下文中更详细地描述单个网格单元的实施例。在此实施例中的网格单元3包括两组各自平行的金属板部件或金属带材11I、11II,且第一组金属板部件与第二组金属板部件交错。图4A和图4B分别示出金属板部件11I、11II的典型实施例。例如,第一组金属板部件11I可在下边缘处具备切口12a且第二组金属板部件11II可在上边缘处具备切口11b从而使得在切口12a和12b接合到彼此的地方发生了交错的第一组金属板部件和第二组金属板部件的连接,由此使金属板部件分别保持于它们的位置且组合形成抗扭曲的网格单元。就其余网格单元而言,对于网格单元3的侧向部件,可提供相同的金属板部件11I、11II,且在此情况下,金属板部件向旁侧突出,如图3所示,或者可提供由金属板制成的特殊侧向部件,其可从外部置于金属板部件11I、11II上。
图5示出根据本发明的存储架的第四实施例的部段,其具有通道结构,该通道结构包括多个网格单元3,这些网格单元具备用于接纳燃料元件的竖直通道9。通道壁部由交错的金属板部件或金属带材11I、11II形成,这些金属板部件或金属带材以形状稳定的网格单元而布置,这种形状稳定的网格单元一个可堆叠于另一个顶部且形成各自相应的组装单元。第四实施例的存储架与图3所示的第三实施例的唯一不同在于通道9的壁部被实施为双壁部结构,这意味着通道分别由具有间距A的两个壁部与下一通道分开。适宜地,彼此紧邻安置的两个相应的切口形成于所用金属板部件11I、11II中且它们的间距对应于壁部的间距A从而可根据第三实施例来构建网格单元。其余特点和实施例对应于上述第三实施例的特点,因此在下文的描述中将不再展开重复的描述。
由于与通道结构相关联的比较薄的支承板,相对于实心结构,所描述的存储架能显著节省材料,而不会减小可承载能力。因此,支承板可承载燃料元件的重量而无需额外的加强。而且,所描述的存储架可在更大程度上组装或甚至没有任何焊接连接,由此简化了中子吸收材料和物质的使用。
Claims (20)
1.一种用于存储核燃料元件的存储架,所述存储架被接纳在存储池中,所述存储架具有通道结构和支承板(7),通道结构包括用于接纳燃料元件的多个竖直通道(9),竖直通道彼此紧邻布置且具有壁部(5I,5II,11,11I,11II),支承板(7)连接到通道结构,其特征在于,支承板(7)具备孔口(7a),且突出的凸锁部(5a)形成于通道结构处并且与所述壁部中的相应一个共面对齐,突出的凸锁部(5a)被推到支承板的孔口(7a)内或穿过孔口(7a),且突出的凸锁部(5a)被锚固于与通道结构相对的支承板的侧部上。
2.根据权利要求1所述的存储架,其中凸锁部(5a)从与通道结构相对的支承板(7)的侧部突出。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的存储架,其中凸锁部(5a)使用锁定元件(8)来锚固。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的存储架,其中凸锁部(5a)使用楔形体和/或直的或圆锥形的螺栓和/或销来锚固。
5.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其中支承板(7)为4至20mm厚。
6.根据权利要求5所述的存储架,其中支承板(7)为6至16mm厚。
7.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其中通道结构支承于支承板(7)上和/或其中在支承板处提供用于燃料元件的支承元件。
8.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其中通道结构和/或通道的壁部(5I,5II,11,11I,11II)由中子吸收材料制成或者包含中子吸收材料。
9.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其中通道结构被实施为双壁部结构。
10.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其另外包括一个或更多个支承元件(10)用以支承存储架。
11.根据权利要求10所述的存储架,所述一个或更多个支承元件(10)用以支承支承板(7)。
12.根据权利要求10所述的存储架,其中所述一个或多个支承元件(10)在通道结构的凸锁部(5a)上对准或居中,和/或所述一或多个支承元件(10)具备支承件(10a)。
13.根据权利要求12所述的存储架,其中所述一个或多个支承元件具备螺栓形式的可调整的支承件。
14.根据权利要求12所述的存储架,所述一个或多个支承元件(10)由金属板或金属板部件形成,且侧面金属板或金属板部件布置于远离通道结构的支承板侧部上的壁部的正下方。
15.根据权利要求12所述的存储架,其中所述一个或多个支承元件(10)可在可选位置固定到支承板(7)。
16.根据权利要求15所述的存储架,其中所述一个或多个支承元件(10),可经由螺栓和/或螺钉来固定。
17.根据前述权利要求1-2中任一项所述的存储架,其中其包括基底单元(2)和一个或更多个网格单元(3,3.1-3.4),基底单元(2)包括所述支承板(7),网格单元一个布置于另一个的顶部,网格单元支承于基底单元上。
18.根据权利要求17所述的存储架,其中网格单元(3,3.1-3.4)由金属板部件(11I,11II)构建而成,金属板部件形成通道的壁部和/或基底单元(2)额外地包括由金属板部件(5I,5II)和/或网格元件形成的格栅(6)。
19.根据权利要求17所述的存储架,其中网格单元(3,3.1-3.4)和/或基底单元(2)的格栅(6)由中子吸收材料制成或包括中子吸收材料。
20.根据权利要求1所述的存储架,其中所述凸锁部与壁部一体地形成。
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