CN1024605C - 球形燃料核反应堆燃料元件的排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气冷球形燃料核反应堆球形燃料元件(5)的燃料元件排出装置，它具有一个配置在核反应堆堆芯吊篮下面的、向下开的排出管(1)，一个设置在排出管下方的燃料球箱(16)以及一块用于提取燃料元件(5)的可转动孔板(6)，在排出管(1)的出口部分(15)与孔板(6)之间以及燃料球箱(16)的底板之上有一个障壁边缘(17)，一些气体喷嘴(18)在障壁边缘前面通入燃料球箱(16)的底部。利用气体喷嘴(18)喷出的气流将待提取的燃料元件(5)吹松散并抬起来。

Description

本发明涉及一种用于气冷球形燃料核反应堆球形燃料元件的燃料元件排出装置，该燃料元件排出装置具有一个位于核反应堆堆芯吊篮下面的、向下开的排出管，一个设置在排出管下方的燃料球箱和一个与燃料元件邻接的可转动孔板，以便取出燃料元件。

在一个相邻的碎屑分离器中可以分离出损坏的燃料元件，对没有损坏的燃料元件以公知的方式进行核物理检验，当有足够的燃耗时，将其送到一个储槽中，或者当燃耗不够时，使其沿气体通路从上面再输入到球形燃料核反应堆中。

这类及另外一些类型的燃料元件排出装置及其它跟已经辐射的燃料元件相接触的构件，这些排出装置的操作必须非常安全，并且寿命应当长，因为它们只能遥控地修复或更换，其费用是昂贵的。由于排空球形燃料核反应堆费用很高，由于与此相关的附加辐射剂量，以及设备可使用性的限制，应当能在反应堆事先不排空的情况下对可拆卸部件进行修复或更换。对于孔板，特别适于这种情况，因为它构成了核反应堆堆芯吊篮的最后屏障。

西德专利说明书2406936描述了一种剔除表面损坏或者直径减小的燃料球的装置，该装置设置了一块孔板，孔板紧挨着球排出管下面的球形（燃料）堆，燃料元件被送入一个螺旋分离器中。当有损坏时，人们可以不排空反应堆堆芯吊篮，也不要移开孔板。

西德专利说明书3519759叙述了一种用于从高温核反应堆排出球形燃料元件的排出装置，该装置有一个横贯排出管而延伸的水平 板，该水平板可在平板平面内运动，并具有一个用来使燃料元件通过的开口。该平板在一个滑动导向装置上可移动地支承着，而且可以更换新的平板，为此，在外壳上需要有一个大孔，该孔在反应堆运行时必须封闭住。此外，壳体外还应有足够的地方，以使该大平板可以在其水平平面内移动和更换。燃料元件通过一根较长的管道被送入碎屑分离器中。在该管道中燃料元件的碎块可以保留下来，或者利用另外的燃料元件或碎块夹住。这种碎屑分离器本身以及导向分离器的导管在辐射保护屏蔽方面都需要巨额费用。

西德专利公开说明书3619422叙述了一种从球形燃料核反应堆中提取球形燃料元件的装置，该装置具有一个配置在反应堆堆芯吊篮下端、开始垂直然后向上转的排出管和一个堵塞装置，在堵塞装置中球形燃料元件通过自行制动、通过摩擦以及通过重力而被堵住。利用一根管子逐个地从其自由表面抽吸燃料元件，并用气动方式将燃料元件输送到反应堆附近所需要的地方。为了容易抽吸燃料元件，可以借助于其表面区域的气流使燃料元件变松散。抽吸导管可以由球碎片堵塞。抽吸导管跟碎屑分离器相连必须付出巨大费用来屏蔽发射出的放射性辐射。

西德专利公开说明书3704746描述了一种关闭高温核反应堆的装置，在该装置中，一种特殊的、其直径比迄今为止所提到的球形燃料元件直径小得多的吸收球从储料仓到达侧反射器的空腔，并从该空腔经过一个运输装置返回到储料仓。该储料仓有一个独立作用的、可控制的装置，以便打开储料仓与输送管道之间的孔道。一根排出管终止在一个向上转弯的壳体上，借助于吸收球，该壳体能够形成一种堆料圆锥，为了能返回运输吸收球，在堆料圆锥上利用气 流将吸收球携带到输送管道中。但在邻近燃料元件之处没有配置可转动的孔板。

西德专利说明书83508叙述了一种对燃料元件进行分类的装置，在该装置中，来自燃料球箱的待分类燃料元件通过一种倾斜的底部被逐个地取出，并利用一个垂直的提升杆经过一个边缘而被提升。这种机械装置对于高温反应堆是不适合的，因为这种装置不预先排空燃料球箱就不能安装和拆卸。

美国专利4，664，871公开一种核发电厂，该发电厂包括一高温球形燃料核反应堆，其球形燃料排出装置中包括由驱动器驱动的两拆散器，该拆散器位于燃料元件排出管道的下方。然该美国专利并未详细公开该拆散器的结构。

在杂志“Atomwirtschaft”1988年第436页上报导了在Hamm的钍高温反应堆THTR-300的操作经验，同时叙述了一个用于损坏的燃料元件的球排出管，该管带有燃料球箱和螺旋分离器，其中，螺旋分离器的一块孔板从燃料球箱的最下点取出燃料元件。为了替换这种孔板，必须明显地排空核反应堆。万一要想拆卸除孔板以外的螺旋分离器，在螺旋分离器与孔板之间必须有一种复杂的、可遥控的连接器。从该报告中还得知，球出口处气流的动压头可以阻止燃料元件向外滚出。本发明的这种效果和作用的转换从该报告中是得不到的。

本发明的任务是提供一种用于气冷球形燃料核反应堆球形燃料元件的燃料元件排出装置，该排出装置具有一个与燃料元件邻接的可转动孔板，以便提取燃料元件，不用排空配置在孔板上方的反应堆堆芯吊篮就可以拆卸和装配孔板。

完成本发明任务的技术解决方案是：在排出管的出口部份与孔板之间以及在燃料球箱底板之上有一个障壁边缘，一些气体喷嘴在障壁边缘前面通入燃料球箱的底部。

在这种结构中，与燃料元件邻接的孔板可以遥控地拆卸，而排出管的出口部份和配置在其上方的反应堆堆芯吊篮内的燃料元件不 会流出。为了取出燃料元件，借助于从气体喷咀中流出的气流将燃料元件吹松散，这样，燃料元件几乎无摩擦地经过边缘而流出，并可以进入孔板的开口。如果没有这种气流，在排出管出口部份的下面障壁边缘前就会形成燃料元件的堆料圆锥，燃料元件就不会流出。

在另一种结构中配置了一个鼓风机，该鼓风机经过一个过滤器而直接从孔板后面的空间抽吸，并将气体送进气体喷嘴中。借助于鼓风机建主起一个自封闭的、与存在的气冷循环彼此无影响的循环，该循环不妨碍燃料元件从反堆堆芯吊篮中流出。利用一个过滤器还可以防止碎屑分离器中所存在的球状燃料碎末被带回到运输系统中，随之被带回到反应堆中。

再一种结构是孔板与碎屑分离器的转动部件固定连接。从本发明的基本构思中可以得到这种适用而简单的结构，为了在拆卸碎屑分离器时阻止燃料元件流出，至今孔板与碎屑分离器必须遥控地、可分离地连接。

图1和图2示出了本发明的一个在气冷球形燃料核反应堆的反应堆堆芯吊篮下面的燃料元件排出装置的实施例。

图1示出一个垂直剖面，同时仅示意地表示出一个鼓风机循环。

图2示出一个沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的垂直剖面。

在图1和图2中，在一个没有画出的核反应堆堆芯吊篮下面设置了一个燃料元件排出管1，它位于保护管2内部。在壳体3中配置着两个彼此相对的碎屑分离器4，图中仅示出了其中的一个分离器。在上面所提到的西德专利说明书2406936和杂志“Atomwirtschaft”中做为例子就叙述了这种公知的螺旋分离器。与球形燃料元件5邻接的孔板6具有一个或多个开口7，这些开口每次足以接受单个燃料 元件5。当取出燃料元件时;孔板随水平轴转动，并将燃料元件5单个地送入一道旋转的螺旋管9中，在螺旋管中对球碎屑或者过小的燃料元件进行分离，分离出的碎屑落入碎屑排出装置10。只有完整的燃料元件5才被携带到完好球的排出装置11，也就是完整燃料元件的排出装置。壳体3两侧的每一侧都有一个带电动机13的传动装置箱12，松开螺栓14以后，传动装置箱12和碎屑分离器4及孔板6一样可以遥控地拆卸。排出管1由壳体3支承，且朝下有一个一直延伸到矩形燃料球箱16中的排出口部分15。至少有一个气体喷咀18通入燃料球箱16的底部。球箱底部朝着气体喷咀18倾斜，这样就不会使燃料元件5滞留。在出部分15的下面，正如图左边表示的那样，燃料元件5形成了一个具有确定堆料角的堆料圆锥，这样，燃料元件5本身就不会经过一个配置在孔板6前的水平障壁边缘17而滚动。此处，障壁边缘17由燃料球箱16侧壁的上缘、内边缘构成。如图右边表示的那样，利用一股从气体喷咀18喷出的气流将燃料元件吹松散并且吹起来，这样，待提取的燃料元件5可以流经障壁边缘17而进入孔板6的开口7。气体喷咀18、碎屑排出装置10和完整球排出装置11可以通过球阀19、20、21和22而遥控地关闭。完整球排出装置11的侧面连接着一根管道23，该管道经过截止阀24、过滤器25，鼓风机26和调节阀27给气体喷咀18供气。在球阀19的侧面有一个如图2中所表示的圆柱形开口28，以用于对球阀19进行远距离操作。

当鼓风机26运转而配件19、21、22、24、27打开时，能使燃料元件5升高和松散开，最后，通过转动的孔板6可提取燃料元件。在鼓风机26停转或关闭现有的配件中的某个配件之后，转动孔板6只能提取几个燃料元件5。正如图左边表示的那样，在障壁边像17之 前形成一个阻止燃料元件5流出的堆料圆锥，致使在停止运转之后能毫不耽心地拆卸孔板6。

附图标号名称一览表

1    燃料元件排出管    2    保护管

3    壳体    4    碎屑分离器

5    球    6    孔板

7    开口    8

9    螺旋管    10    碎屑排出装置

11    完整球排出装置    12    传动装置箱

13    电动机    14    螺栓

15    出口部分    16    燃料球箱

17    障壁边缘    18    气体喷咀

19    球阀    20    球阀

21    球阀    22    球阀

23    管通    24    截止阀

25    过滤器    26    鼓风机

27    调节阀    28    开口

Claims (9)

1、用于气冷球形燃料核反应堆球形燃料元件(5)的燃料元件排出装置，该装置具有一个配置在核反应堆堆芯吊篮下面的，向下开的排出管(1)，一个设置在排出管下方的燃料球箱(16)，以及一块与燃料元件(5)邻接的可转动孔板(6)，以便提取燃料元件(5)，其特征在于在排出管(1)的出口部分(15)与孔板(6)之间以及在燃料球箱(16)的底板之上有一个障壁边缘(17)，一些气体喷嘴(18)在障壁边缘(17)前面通入燃料球箱(16)的底部。

2、按照权利要求1所述的燃料元件排出装置，其特征在于有一个鼓风机（26），该鼓风机经过一个过滤器（25）从孔板（6）后面的空间抽吸，并将气体送入气体喷嘴（18）中。

3、按照权利要求1或2所述的燃料元件排出装置，其特征在于孔板（6）跟碎屑分离器（4）的可转动部件固定连接。

4、按照权利要求1或2所述的燃料元件排出装置，其特征在于障壁边缘（17）由燃料球箱（16）侧壁的上边缘构成。

5、按照权利要求3所述的燃料元件排出装置，其特征在于障壁边缘（17）由燃料球箱（16）侧壁的上边缘构成。

6、按照权利要求1或2所述的燃料元件排出装置，其特征在于燃料球箱（16）具有倾斜的底部。

7、按照权利要求3所述的燃料元件排出装置，其特征在于燃料球箱（16）具有倾斜的底部。

8、按照权利要求4所述的燃料元件排出装置，其特征在于燃料球箱（16）具有倾斜的底部。

9、按照权利要求5所述的燃料元件排出装置，其特征在于燃料球箱（16）具有倾斜的底部。

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