CN102201269A - 球床高温气冷堆乏燃料装料装置 - Google Patents

Abstract

本发明领域涉及核反应堆工程技术领域，公开了一种球床高温气冷堆乏燃料装料装置，包括设备支架、进料外套管、进料内套管、屏蔽筒、罐塞爪具、罐塞爪具升降气缸、丝杠和第一导柱、第二导柱。本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置能够将高温气冷堆乏燃料元件安全装入乏燃料贮罐内，可远程控制全部的装料操作，在乏燃料的装料过程中，能够保证乏燃料的操作安全和辐射防护安全。

Description

球床高温气冷堆乏燃料装料装置

技术领域

本发明涉及核反应堆工程技术领域，尤其涉及一种球床高温气冷堆乏燃料装料装置。

背景技术

我国目前在积极发展压水堆核电站的同时，也在积极开发球床模块式高温气冷堆核电站，高温堆核电站被公认为是具有第四代核电主要特征的核电站，具有固有安全、防止核扩散、可产生高温工艺热等优点。

球床高温气冷堆采用的是球形燃料元件，球形燃料元件内弥散有涂敷燃料颗粒。涂敷燃料颗粒的直径约1mm。球形燃料元件是将一定数量的燃料颗粒和基体石墨充分混合，压成直径50mm的石墨球，然后再在外部包裹压制一层纯石墨作为燃料元件的外壳，压制好的燃料元件外径为60mm。

球床高温气冷堆燃料元件内的裂变材料，在裂变过程中会释放大量的热量，即核能，裂变材料消耗到一定程度后，裂变材料将成为乏燃料，乏燃料的主要特征是具有很强的放射性，需要考虑辐射屏蔽。

从球床高温气冷堆堆芯排出的球形乏燃料，需要采用合适的装料装置，将从反应堆排出的乏燃料元件，装入适合球形燃料元件贮存的贮罐内，在装满后将贮罐密封，然后贮存在合适的贮存设施内。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所解决的技术问题是提供一种将乏燃料元件装入贮罐内的装料装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提出了一种球床高温气冷堆乏燃料装料装置，包括：

设备支架；

进料管支架，其设置在所述设备支架上；

进料内套管，其与所述进料管支架固定连接；

电机减速器，其设置在所述设备支架上，用于驱动丝杠转动；

丝杠，其通过丝杠轴承座设置在所述设备支架上；

横梁滑块，其通过丝杠螺母与所述丝杠配合连接；

进料外套管，其固定在所述横梁滑块上，并且所述进料外套管的一端通过密封滑套与所述进料内套管密封配合；

装料管，其内设置有罐塞爪具，所述装料管的下端固定有装料管下口，所述进料外套管的另一端与所述装料管连通；

罐塞爪具活动外壳，其与所述罐塞爪具连接，并且所述罐塞爪具活动外壳的下端与所述装料管的上端连接，并且所述罐塞爪具活动外壳与所述横梁滑块固定；

罐塞爪具升降气缸，其下端与所述罐塞爪具的上端连接。

其中，还包括第一导柱，其通过第一导柱轴承座和第四导柱轴承座设置在所述设备支架上并与所述横梁滑块间隙配合。

其中，还包括第二导柱，其通过第二导柱轴承座和第三导柱轴承座设置在所述设备支架上并与所述横梁滑块间隙配合。

其中，还包括屏蔽筒和屏蔽筒吊架，所述屏蔽筒吊架的下端固定在所述屏蔽筒上，所述屏蔽筒吊架穿过所述横梁滑块并吊在所述横梁滑块上，所述屏蔽筒吊架的上端与所述罐塞爪具升降气缸的下端连接。

其中，所述丝杠穿过所述横梁滑块的丝杠孔。

其中，所述杠杆螺母设置在所述横梁滑块的丝杠孔的端部。

其中，所述进料外套管通过固定盘固定在所述横梁滑块上。

其中，还包括配重箱，其设置在所述设备支架上。。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有如下优点：本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置能够将高温气冷堆乏燃料元件安全装入乏燃料贮罐内，可远程控制全部的装料操作，在乏燃料的装料过程中，能够保证乏燃料的操作安全和辐射防护安全。

附图说明

图1为本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置实施例的示意图；

图2为本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置实施例的剖视图；

图3为球床高温气冷堆乏燃料贮罐及屏蔽罩顶部剖视图；

图4为球床高温气冷堆乏燃料贮罐罐口局部放大图。

其中，1：进料管支架；2：电机减速器；3：丝杠轴承座；4：第一导柱轴承座；5：第二导柱轴承座；6：配重箱；7：设备支架；8：丝杠；9：第一导柱；10：第二导柱；11：横梁滑块；12：第三导柱轴承座；13：第四导柱轴承座；14：混凝土楼板；15：丝杠螺母；16：固定盘；17：贮罐罐塞；18：贮罐罐口；19：装料管下口；20：装料管；21：屏蔽筒；22：罐塞爪具；23：屏蔽筒吊架；24：罐塞爪具活动外壳；25：进料外套管；26：密封滑套；27：进料内套管；28：罐塞爪具升降气缸；29：乏燃料贮罐；30：屏蔽罩顶盖开孔；31：屏蔽罩顶盖；32：屏蔽罩筒体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图作进一步的说明。

如图1-2所示，为本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置实施例的示意图，包括设备支架7、进料外套管25、进料内套管27、屏蔽筒21、罐塞爪具22、罐塞爪具升降气缸28、丝杠8和第一导柱9、第二导柱10等部件。

进料管支架1固定设置在设备支架7上，用于固定进料内套管27。电机减速器2设置在设备支架7上，用于驱动丝杠8转动，丝杠8通过丝杠轴承座3固定设置在设备支架7上。第一导柱9通过第一导柱轴承座4和第四导柱轴承座13固定设置在设备支架7上，第二导柱10通过第二导柱轴承座5和第三导柱轴承座12固定设置在设备支架7上。配重箱6固定设置在设备支架7上，用于在屏蔽筒20起吊时平衡丝杠8两端的重量，保证整个支架的平衡和稳定。设备支架7固定在舱室混凝土楼板14上，用于支承装料装置的各部件。横梁滑块11通过丝杠螺母15上的螺纹与丝杠8(其穿过横梁滑块11的丝杠孔)配合连接，由丝杠8驱动可上下滑动，横梁滑块11与第一导柱9和第二导柱10间隙配合，在丝杠8驱动横梁滑块11上下滑动的过程中，用于垂直导向，防止弯曲变形。舱室混凝土楼板14用于承受装料装置的总重，并能屏蔽装料装置在装乏燃料过程中的放射性。丝杠螺母15固定在横梁滑块11丝杠孔的端部，与丝杠8配合驱动横梁滑块11上下滑动。固定盘16将进料外套管25固定在横梁滑块11上，当横梁滑块11上下滑动时，会带动进料外套管25同时上下滑动。贮罐罐塞17在非装料期间，塞入贮罐罐口18内，装料管下口19固定在装料管20的下端，在装料时与贮罐罐口18密封对接，屏蔽筒21在装料时下落至屏蔽罩顶盖31的开孔上方，如图3所示，可以屏蔽装料管在装料时乏燃料的放射性，不装料时则提起。罐塞爪具22设置在装料管20内并可以在装料管20内上下滑动，以便将贮罐罐盖17抓起和放回。屏蔽筒吊架23的下端固定在屏蔽筒21上，并穿过横梁滑块11的左侧开孔，穿过的部分顶端局部变粗，可以使屏蔽筒21吊在横梁滑块11上作上下滑动。罐塞爪具活动外壳24设置在罐塞爪具22上，是罐塞爪具22上下升降的活动外壳，其下端与装料管20的上端连接，而上端则与罐塞爪具升降气缸28的下端连接。罐塞爪具活动外壳24与横梁滑块11固定在一起，当横梁滑块11上下滑动时，罐塞爪具活动外壳24会随其上下滑动。进料外套管25的一端通过密封滑套26与进料内套管27密封配合，并可在进料内套管27的外部上下滑动，进料外套管25的另一端与装料管20连通，从而形成装料管20的三通。进料外套管25与横梁滑块11通过固定盘16固定在一起，当横梁滑块11上下滑动时，进料外套管25会随其上下滑动。罐塞爪具升降气缸28用于驱动罐塞爪具22上下滑动，从而将贮罐罐塞17取出和放回。如图3-4所示，乏燃料贮罐29放置在屏蔽罩筒体32内，并放置在屏蔽罩顶盖31的正下方，贮罐罐口18与屏蔽罩顶盖开孔30上下正对布置。

本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置的操作过程如下：

1.操作初始状态：

横梁滑块11位于设备支架7的上部，屏蔽筒21通过屏蔽筒吊架23挂在横梁滑块11上，距离屏蔽罩顶盖31有一定距离，装料管下口19和装料管20均在屏蔽罩顶盖开孔30的上部。屏蔽罩筒体32位于装料管20的正下方，乏燃料贮罐29已放入屏蔽罩筒体32内，贮罐罐口18与屏蔽罩顶盖开孔30上下正对布置。

2.将装料管下口19下放到贮罐罐口18上密封对接：

开动电机减速器2，驱动丝杠8转动，丝杠8驱动横梁滑块11沿着第一导柱9和第二导柱10向下滑动，从而带动固定在横梁滑块11上的进料外套管25、罐塞爪具活动外壳24、屏蔽筒21、装料管20也向下滑动，使装料管20插入屏蔽罩顶盖开孔30内，装料管下口19与贮罐罐口18密封对接，屏蔽筒21放落到屏蔽罩顶盖31上。

罐塞爪具升降气缸28驱动罐塞爪具22下落到贮罐罐塞17的卡槽内，抓取罐塞，然后罐塞爪具升降气缸28再驱动罐塞爪具22上升到装料管的三通上方，以便乏燃料装料。

当上述动作完成后，即可以打开输球管道上的阀门，将乏燃料元件从进料内套管27、进料外套管25、装料管20和贮罐罐口18装入乏燃料贮罐29内，直至装满为止。

3.将装料管下口19从贮罐罐口18上脱开抽出：

在乏燃料贮罐29装满乏燃料后，罐塞爪具升降气缸28驱动罐塞爪具22带动贮罐罐塞17下落到贮罐罐口18内，并从贮罐罐塞17的卡槽内脱开，然后罐塞爪具升降气缸28再驱动罐塞爪具22上升到装料管的三通上方。

开动电机减速器2，驱动丝杠8转动，丝杠8驱动横梁滑块11沿着第一导柱9和第二导柱10向上滑动，从而带动固定在横梁滑块11上的进料外套管25、罐塞爪具活动外壳24、屏蔽筒21、装料管20也向上起升，使装料管20从屏蔽罩顶盖开孔30内抽出，装料管下口19从贮罐罐口18上松脱取出，屏蔽筒21从屏蔽罩顶盖31上升起到一定高度停止，从而恢复到初始状态。

本发明的球床高温气冷堆乏燃料装料装置具有以下优点：

1.可远程控制操作，能有效降低操作人员的辐照剂量，有利于操作过程的辐射防护；

2.采用电机减速器作为升降横梁滑块的动力源，操作可靠性高，降低了误动作发生的可能性；

3.通过丝杠升降横梁滑块和进料管，操作精度高；

4.通过将装料管下口与贮罐罐口的密封对接，可使在乏燃料装料操作过程中，乏燃料贮罐一直处于密封状态，防止了贮罐内的气体外漏；

5.通过在丝杠两侧调整配重箱和屏蔽筒的重量平衡，可使装料装置两端受力平衡，保证了设备的结构稳定和操作的可靠性。

6.通过在乏燃料装料管上设置屏蔽筒，可使在乏燃料装料操作过程中，乏燃料装料管一直处于辐射屏蔽状态，有利于操作过程的辐射防护；

7.通过在进料外套管和进料内套管之间设置密封滑套，可使在乏燃料装料操作过程中，乏燃料装料管路一直处于密封状态，防止了管路内的气体外漏；

8.罐塞爪具采用气缸驱动升降，操作可靠性高，能有效降低操作误动作发生的可能性。

9.通过采用两根导柱，使横梁滑块在升降操作过程中有导向控制方向，提高了设备操作的可靠性和准确性。

本发明的球床高温气冷乏燃料装料装置经变型可用于操作外形或功能类似的乏燃料元件，也可应用于普通工业的相关领域。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，包括：

设备支架(7)；

进料管支架(1)，其设置在所述设备支架(7)上；

进料内套管(27)，其与所述进料管支架(1)固定连接；

电机减速器(2)，其设置在所述设备支架(7)上，用于驱动丝杠(8)转动；

丝杠(8)，其通过丝杠轴承座(3)设置在所述设备支架(7)上；

横梁滑块(11)，其通过丝杠螺母(15)与所述丝杠(8)配合连接；

进料外套管(25)，其固定在所述横梁滑块(11)上，并且所述进料外套管(25)的一端通过密封滑套(26)与所述进料内套管(27)密封配合；

装料管(20)，其内设置有罐塞爪具(22)，所述装料管(20)的下端固定有装料管下口(19)，所述进料外套管(25)的另一端与所述装料管(20)连通；

罐塞爪具活动外壳(24)，其与所述罐塞爪具(22)连接，并且所述罐塞爪具活动外壳(24)的下端与所述装料管(20)的上端连接，并且所述罐塞爪具活动外壳(24)与所述横梁滑块(11)固定；

罐塞爪具升降气缸(28)，其下端与所述罐塞爪具(22)的上端连接。

2.如权利要求1所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，还包括第一导柱(9)，其通过第一导柱轴承座(4)和第四导柱轴承座(13)设置在所述设备支架(7)上并与所述横梁滑块(11)间隙配合。

3.如权利要求2所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，还包括第二导柱(10)，其通过第二导柱轴承座(5)和第三导柱轴承座(12)设置在所述设备支架(7)上并与所述横梁滑块(11)间隙配合。

4.如权利要求3所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，还包括屏蔽筒(21)和屏蔽筒吊架(23)，所述屏蔽筒吊架(23)的下端固定在所述屏蔽筒(21)上，所述屏蔽筒吊架(23)穿过所述横梁滑块(11)并吊在所述横梁滑块(11)上，所述屏蔽筒吊架(23)的上端与所述罐塞爪具升降气缸(28)的下端连接。

5.如权利要求4所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，所述丝杠(8)穿过所述横梁滑块(11)的丝杠孔。

6.如权利要求5所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，所述杠杆螺母(15)设置在所述横梁滑块(11)的丝杠孔的端部。

7.如权利要求6所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，所述进料外套管(25)通过固定盘(16)固定在所述横梁滑块(11)上。

8.如权利要求7所述的球床高温气冷堆乏燃料装料装置，其特征在于，还包括配重箱(6)，其设置在所述设备支架(7)上。

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