CN101710496A - 一种核电站可燃毒物棒处理方法及可燃毒物棒吊挂架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电站可燃毒物棒处理方法，其是将可燃毒物棒置于一吊挂架上，然后在乏燃料装罐池内用切割机将可燃毒物棒切割解体，再将切割后的可燃毒物棒收集放入包装容器，最后将包装容器装入乏燃料格架上存放。本发明所提供的吊挂架，包括一连接板和轭板，所述连接板和轭板之间通过一导向筒连接，在所述连接板上，均布有多个可与可燃毒物棒连接之连接孔。本发明通过将可燃毒物棒置于吊挂架上，然后在乏燃料装罐池内用切割机将其切割解体，装入专门的包装容器中，存放于乏燃料格架中，可最大限度的缩小放射性废物的处置体积，大大减少可燃毒物棒所占用的燃料格架，容器能长期存放，同时，切割可燃毒物棒时不会有碎的硼玻璃落入水池。

Description

一种核电站可燃毒物棒处理方法及可燃毒物棒吊挂架

技术领域

本发明属于核电站反应堆燃料处理领域，尤其涉及一种核电站可燃毒物棒处理方法及可燃毒物棒处理时采用的吊挂结构。

背景技术

核电是现代能源供应最重要组成之一，也是高科技造福人类的典型代表。目前世界核电总装机容量已超过35000万KW，有434座不同类型的核电机组在运行之中。我国核电起步较晚，但进步比较迅速，随着对能源需求日益增加以及火电带来的严重的环境问题，决定了核电发展的广阔前景。核电站是靠核燃料在反应堆中进行核裂变释放能量进行转化发电，核燃料被制成精密的燃料组件在反应堆中使用。

可燃毒物棒是核电站反应堆第一个燃料循环中使用的可燃耗的反应堆控制棒，第一燃料循环终了换料时被卸出，以后不再使用。由于可燃毒物棒在堆芯中运行了1个循环，具有很高的放射性水平，其水下测量棒之表面剂量率将大于6-10Sv/h。

经分析可燃毒物棒中主要核素是Co⁶⁰，半衰期为5.26年。按现有的放射性水平估算，用1米厚的混凝土包装箱包装才能满足表面剂量率小于2mSv/h的要求。这不但浪费大量的包装材料，同时占据了大量的贮存空间，处置成本太高，而核电站场地的存储空间是很有限的，这就需要将可燃毒物棒解体，缩容包装后存放于固定的位置，随着核电站的退役一起处置，那时的剂量会大大降低，处置成本也会大大降低。

目前的具体操作中，是拆开两个燃料棒并重新把燃料组装在一个有相应于与标准燃料组件相同的框架空间的金属容器中。由于没有足够的有效空间允许水平处理这些燃料，现有的用于燃料集中合并的设计和设备都在垂直排列的方向上进行处理。大多数系统中，燃料芯棒成组或成束地从燃料组件中拉出或推出并且被放进重新组合燃料芯棒束的漏斗中。芯棒束可包含一个完整的燃料组件的全套芯棒或部分组件的芯棒，漏斗是一个长形的装置，当从燃料组件取出时，该装置在相同轮廓的一端按受一芯棒束并且在另一端逐渐把该束的轮廓改变成紧密组合的三角形节距的芯棒轮廓。然后，重新组合的芯棒被送入存储容器。

然而，上述燃料芯棒合并排列的方法只能获得有限的效果，不适于其它的有关燃料的操作且不利于可燃毒物芯棒的集装。

中国专利局专利文献CN1017844B(申请号：89102286，申请日：1989年4月15日)公开了一种《垂直紧密组装芯棒的排列系统》，用于核燃料芯棒或可燃毒物芯棒的排列，包括一个刚性的支承结构，设置有垂直容纳芯棒的组装容器，装料方式在芯棒间提供间隙以便凸起使每一芯棒保持定位，一个或多个芯棒排列装置垂直地沿着并倾斜于该容器设置，该装置提供一种三角形节距的装料方式，安装基座的导向部件有带有扇形前缘的两个导向板，导向板相互偏置，气缸使一导向板前后周期动作以每次单个燃料芯棒的装成一排，导向板的倾斜重量使其压在芯棒上防止芯棒不应有的移动。上述结构虽然解决了核燃料芯棒或可燃毒物芯棒的处置问题，但结构庞大复杂，制造成本高，装载和移转也不方便。通常，核电站经过一段时间的运行，均会产生较多的可燃有毒物棒，占据了很多燃料循环乏燃料贮存容量的燃料格架，导致乏燃料水池中没有足够的燃料格架存放机组大修所需的新燃料组件。由于可燃毒物棒已被活化，辐射强度高，给处置带来了困难。若不能及时把可燃毒物棒处理掉，将直接影响乏燃料水池中的乏燃料组件存放能力和新燃料棒的接收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站可燃毒物棒的处理方法，旨在解决现有可燃毒物棒存放所占空间大、处置成本高的问题。

本发明是这样实现的，其是将可燃毒物棒置于一吊挂架上，然后在乏燃料装罐池内用切割机将可燃毒物棒切割解体，再将切割后的可燃毒物棒收集放入包装容器，最后将包装容器装入乏燃料格架上存放。

具体地，所述可燃毒物棒由所述切割机无屑切割解体。

更具体地，所述可燃毒物棒的切割在乏燃料装罐池池面以下3-4米进行。

更具体地，所述可燃毒物棒之切割部位为其上部邻近与吊挂架的连接处。

本发明的另一目的在于提供可燃毒物棒吊挂架，包括一连接板和轭板，所述连接板和轭板之间通过一导向筒连接，在所述连接板上，均布有多个可与可燃毒物棒连接之连接孔。

上述吊挂架的结构中，所述连接板上设有多个镂空区域，所述连接孔均布于连接板实体部分上。

进一步地，所述连接孔为螺孔。

上述吊挂架的结构中，所述导向筒上还套设有弹性件。

进一步地，所述弹性件由内圈弹簧和外圈弹簧组合构成。

上述吊挂架的结构中，所述轭板上还开设有一销孔，所述导向筒对应的外表面开设有可容滑销移动之滑槽。

本发明通过将可燃毒物棒置于一吊挂架上，在乏燃料装罐池内用切割机将可燃毒物棒切割解体，装入专用的包装容器中，存放到乏燃料格架中，可最大限度的缩小放射性废物的处置体积，大大减少可燃毒物棒所占用的燃料格架，包装容器能长期存放，具有技术可行、安全可靠、经济合理的特点，同时，切割可燃毒物棒时不会有碎的硼玻璃落入水池。

本发明所设计的吊挂架结构简单，容易实现，制造成本低，使装有可燃毒物的包装容器装载和移转也非常方便，同时也方便置放。

附图说明

图1是本发明提供的可燃毒物棒吊挂架的结构主视图；

图2是本发明提供的可燃毒物棒吊挂架的结构俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种核电站可燃毒物棒的处理方法，本发明是将装有可燃毒物棒置于一吊挂架上，然后将装有可燃毒物棒的吊挂架置于乏燃料装罐池内，通过水下切割机夹具将吊挂架固定在设置的夹具导向槽内，并将切割机悬挂并固定在装罐池壁上，对好切刀位置后，通过切割机将可燃毒物棒无屑切割解体，然后将切割后的可燃毒物棒分别收集，放置于包装容器内，再将缩容包装后的容器装入乏燃料格架上存放。这样，可缩小保存可燃毒物棒容器的体积，大大减少可燃毒物棒所占用的燃料格架，从而降低处理成本。

所述可燃毒物棒是由两层不锈钢管中间夹着一层硼玻璃管(吸收体)构成，上端加工有可与吊挂件连接的结构，硼玻璃管在内径全长还用薄壁管状内衬支承，内衬用于防止玻璃管坍塌和蠕变。一般地，可燃毒物棒外径9.7mm，全长3848.5mm、吸收段长3720.2mm，上、下两端用端塞焊接密封，上端塞光段长度25mm。本发明吊挂架还可用于初级中子源棒、次级中子源棒和阻力塞棒的处理，所述阻力塞棒只是一个外径11mm，长221.7mm的不锈钢棒；初级中子源棒的核心是封装在钢套内的锎-252，这一套筒有下部及上部的氧化铝制的间隔棒定位，外表用双层不锈钢外壳包覆，包壳两端封装，全长3849.8mm；次级中子源棒由不锈钢包壳、锑和铍源芯块和上下端塞组成，全长亦为3849.8mm。这样，本发明吊挂架上所装的棒束中，可以全部是可燃毒物棒，或者是阻力塞棒和可燃毒物棒的组合，也可以包含所有可燃毒物棒、初级中子源棒、次级中子源棒和阻力塞棒，可适应更多的燃料棒的处理。

由于可燃毒物棒放射性水平很高，可燃毒物棒的切割操作必须在乏燃料装罐池池面以下3-4米进行，以防止放射性对操作人员的伤害。在切割解体过程中，要求采用无屑剪切，切割部位为可燃毒物棒上部邻近吊挂架的连接位置处，以避免切割操作过程中有碎屑和其他异物落入水池中。

本发明还提供了一种可燃毒物棒的吊挂架结构。如图1、图2所示，所述可燃毒物棒的吊挂架包括一连接板5和轭板1，所述连接板5和轭板1之间通过一导向筒3连接，使之形成一整体吊挂架结构。所述连接板5用于连接各可燃毒物棒7，其上开设有多个连接孔，所述各连接孔可为通孔，也可为附图所示的螺孔，各可燃毒物棒上端可置于上述连接孔内，对应地，所述可燃毒物棒上端加工有可旋合于螺孔内之外螺纹，最后通过螺母锁定。将吊挂于所述连接板5上之可燃毒物棒置于乏燃料装罐池内，由切割机对可燃毒物棒或/和初级中子源棒、次级中子源棒、阻力塞棒进行切割，这样，便很容易处理可燃毒物棒的后续过程。

参见图1、图2，本发明可燃毒物棒吊挂架的具体实施例中，所述轭板1结构为：中间部分为可与导向筒3对应的圆形，圆形周边向外对称延伸有两支杆，且其杆端伸出于连接板5之外，便于处理过程中与其他邻接件的连技和置放。

本发明可燃毒物棒吊挂架实施例中，所述连接板5为方形盘状结构，既便于收藏时的摆放，又能使其上的连接孔均匀分布。为减轻整个构件的重量，且便于在乏燃料装罐池中的定位，所述连接板5上还设有多个镂空区域，可按连接孔相应位置设置，所述各连接孔均布于连接板5实体部分上。

进一步地，本发明可燃毒物棒吊挂架所述轭板1套设于导向筒3上，其上还开设有一销孔，所述导向筒3与轭板1对应的外表面沿其轴向开设有一滑槽31，于所述滑槽31下端可设有一插孔，一滑销6穿越所述轭板1上之销孔，尾端置于滑槽31内，可实现轭板1与导向筒3之间的连接定位，同时所述滑销6还可在滑槽31内自如的滑动，带动轭板1沿导向筒3做上下移动，一方面可便于轭板1的对外力的承让，同时也可方便调整轭板1与连接板5之间的距离；所述导向筒3与连接板5之间采用螺纹连接。

本发明可燃毒物棒吊挂架在所述导向筒3上，还套设有弹性件，所述弹性件分设为内圈弹簧4和外圈弹簧2，两者组合套于导向筒3外表面，以提高其弹性力。当吊挂架置于工作位置时，轭板1可通过压缩弹性件承让来自上面其他构件的压力，且由于导向筒3上设有滑槽，可燃毒物棒切割完毕后可将轭板1下压，通过滑槽31下端销孔用滑销6定位，可大大缩小吊挂架空间体积，便于多个吊挂架的整体收藏和置放。

本发明现场具体处理过程：

可燃毒物棒处置现场实施工作分为处置设备安装、处置设备调试、可燃毒物棒处置和拆除处置设备存放四个阶段。

1.1安装可燃毒物棒处置设备

可燃毒物棒处置设备主要由吊挂架、翻转支架、水下切割机、剪切平台、包装容器托架、包装容器、长杆工具等组成，处置设备的特点是数量较多，体积较大。设备的安装次序如下：吊挂架、剪切平台、水下切割机、翻转支架和包装容器托架。

2.1可燃毒物棒处置设备调试

在对可燃毒物棒正式处置前，利用模拟组件，对设备进行调试，以验证设备的可靠性及操作程序的可行性，具体操作步骤如下：

1)安装时预先将假组件放在暂存架上；

2)装罐池充水至19.5m；

3)将可燃毒物棒吊挂架挂在辅吊的5T吊钩上，运至暂存架边；

4)用吊挂架将可燃毒物棒吊运至翻转支架，并挂在翻转支架上；

5)将翻转支架提升杆上端吊环挂在吊车吊钩上，缓慢提升吊钩，当翻转支架与剪切平台上收集槽平行时停止起吊，此时翻转支架上的可燃毒物棒从垂直方向变成水平方向；

6)用长柄钩钩住组件上连接板的孔，将组件上连接板退出翻转支架上的挂钩，借助收集槽上滑道将组件钩至收集槽内；

7)用长柄钩将装有可燃毒物棒的吊挂架提到水下切割机夹具导向槽位置，并将其放入；

8)用长柄螺钉板手将吊挂架连接板固定在夹具导向槽内；

9)借助刀杆上的水下摄像头，转动水下切割机滑台上的手轮，调节X、Y方向位置，转动刀杆上手轮调节Z方向距离，使可燃毒物棒在下刀片面上中间位置；

10)对好刀的位置后，按切割机切割按钮进行切割；

11)将8m长柄钳挂在5T吊钩上，开吊车到操作位置，拉紧长柄钳手把，对准吊挂架夹持位置松开手把，夹住各毒物棒；

12)提升吊钩，将各毒物棒提起，移动吊车，借助长柄钩将毒物棒未端移出收集槽，拿走长柄钩靠自重毒物棒从水平方向变成垂直方向；

13)移动吊车，将各毒物棒装入包装容器内。

3.1可燃毒物棒处置

每次打开乏燃料水池和装罐池之间的水闸门，至少可以吊运9组可燃毒物棒，其中7组组件挂在吊挂架上，1组组件挂在翻转支架，1组组件放在剪切平台上。为了减少水闸门的开关次数，水闸门打开后，一边在剪切平台上切割可燃毒物棒，一边从乏燃料水池向装罐池吊运可燃毒物棒，一般水闸门打开时间为一天，一天之内最多可以从乏燃料水池向装罐池吊运12组可燃毒物棒，并切割其中3组可燃毒物棒。

切割完毕后，各毒物棒按类别分别装入不同的包装容器，然后将包装容器吊运到乏燃料水池，分别存放在对应的燃料格架中。

4.1拆除可燃毒物棒处置设备

在装罐池内使用高压水枪对处置设备和工具进行去污处理，处置设备和工具吊出装罐池后再用去污剂擦拭表面，进一步降低接触剂量率。同样，处置设备和工具也是拆成部件，分别用红色朔料布和白色胶带密封包装，贴上兰色标签，注明部件名称和接触剂量率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站可燃毒物棒处理方法，其特征在于：是将可燃毒物棒置于一吊挂架上，然后在乏燃料装罐池内用切割机将可燃毒物棒切割解体，再将切割后的可燃毒物棒收集放入包装容器，最后将包装容器装入乏燃料格架上存放。

2.如权利要求1所述的一种核电站可燃毒物棒处理方法，其特征在于，所述可燃毒物棒由所述切割机无屑切割解体。

3.如权利要求1所述的一种核电站可燃毒物棒处理方法，其特征在于，所述可燃毒物棒的切割在乏燃料装罐池水面以下3-4米进行。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种核电站可燃毒物棒处理方法，其特征在于：所述可燃毒物棒之切割部位为其上部邻近与吊挂架的连接处。

5.一种核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，包括一连接板和轭板，所述连接板和轭板之间通过一导向筒连接，在所述连接板上，均布有多个可与可燃毒物棒连接之连接孔。

6.如权利要求5所述的核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，所述连接板上设有多个镂空区域，所述连接孔均布于连接板实体部分上。

7.如权利要求5所述的核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，所述导向筒上套设有弹性件。

8.如权利要求7所述的核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，所述弹性件由内圈弹簧和外圈弹簧组合构成。

9.如权利要求5-8任一项所述的核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，所述轭板上还开设有一销孔，所述导向筒对应的外表面开设有可容滑销移动之滑槽。

10.如权利要求5所述的核电站可燃毒物棒吊挂架，其特征在于，所述连接孔为螺孔。

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