CN102682865B - 一种乏燃料贮存容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反应堆工程技术领域，本发明公开了一种乏燃料贮存容器，该贮存容器包括外壳体、内壳体、贮存腔、进料管和出料管，所述外壳体套在所述内壳体的外部并与所述内壳体固定连接，所述外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料，所述进料管和出料管分别设置在所述外壳体的侧面和顶部，所述出料管和进料管分别设有出料管管塞和进料管管塞，所述内壳体的下部为贮存腔，上部的开口处设有三通，所述三通的另外两个接头分别与进料管和出料管连接。本发明具有完好的辐射屏蔽功能，能够实现高温堆乏燃料的安全贮存和转运，在乏燃料的转运和贮存过程中，能够保证乏燃料的操作安全、临界安全、辐射防护安全和余热排放安全。

Description

一种乏燃料贮存容器

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是涉及一种乏燃料贮存容器。

背景技术

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球形燃料元件，燃料元件内弥散有涂敷燃料颗粒。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。球床高温气冷堆从堆芯排出的球形乏燃料，需要采用合适的贮存容器，并贮存在合适的中间贮存设施内，其中可行的一种贮存方案是将乏燃料贮存在屏蔽贮存容器内，实现乏燃料在转运和贮存过程中对放射性的有效屏蔽。现有的乏燃料贮存装置的安全性还有待提高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提高乏燃料贮存的安全性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种乏燃料贮存容器，包括外壳体、内壳体、贮存腔、进料管和出料管，所述外壳体套在所述内壳体的外部并与所述内壳体固定连接，所述外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料，所述进料管和出料管分别设置在所述外壳体的侧面和顶部，所述出料管和进料管分别设有出料管管塞和进料管管塞，所述内壳体的下部为贮存腔，上部的开口处设有三通，所述三通的另外两个接头分别与进料管和出料管连接。

其中，所述外壳体与内壳体之间的间隙距离均匀一致。

其中，所述外壳体和内壳体之间设有支撑加强筋。

其中，所述外壳体包括自下而上依次焊接的外壳下封头、外壳圆筒、外壳锥筒、外壳上筒和外壳顶板，所述进料管与所述外壳上筒焊接固定。

其中，所述内壳体包括自下而上依次焊接的内壳下封头、内壳圆筒、内壳上封头和内壳上筒，所述三通与所述内壳上筒焊接固定。

其中，所述内壳下封头为半球形曲面。

其中，还包括进料管上法兰和进料管下法兰，所述进料管上法兰与所述进料管管塞焊接固定，所述进料管下法兰与所述进料管焊接固定，所述进料管上法兰与所述进料管下法兰采用螺栓固定，所述进料管上法兰的上表面设有第一吊环。

其中，还包括出料管上法兰和出料管下法兰，所述出料管上法兰与所述出料管管塞焊接固定，所述出料管下法兰与所述出料管焊接固定，所述出料管上法兰与所述出料管下法兰采用螺栓固定，所述出料管上法兰的上表面设有第二吊环。

其中，还包括底座，所述底座与所述外壳下封头焊接固定。

其中，还包括分别位于所述外壳体两侧的吊耳，所述吊耳通过吊耳支座与所述外壳体连接。

(三)有益效果

上述技术方案提供的一种乏燃料贮存容器具有完好的辐射屏蔽功能，能够实现高温堆乏燃料的安全贮存和转运，在乏燃料的转运和贮存过程中，能够保证乏燃料的操作安全、临界安全、辐射防护安全和余热排放安全，其进料管设置在外壳体的侧面，其轴线不通过贮存腔，因此在安装进料管管塞时，操作人员可以近距离操作，不会受到辐射；在内壳体的上部设有三通，可以防止由于贮存容器倾覆时乏燃料的过度滚动而引起的安全问题；在外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料，可增强贮存容器的辐射屏蔽功能。

附图说明

图1是本发明一种乏燃料贮存容器的剖视图；

图2是本发明一种乏燃料贮存容器的轴测图；

图3是本发明一种乏燃料贮存容器的主视图；

图4是图1中A-A向剖视图；

图5是本发明一种乏燃料贮存容器的俯视图。

其中，1-底板；2-支座；3-外壳下封头；4-外壳圆筒；5-外壳锥筒；6-外壳上筒；7-进料管管塞；8-进料管；9-第一紧固螺栓；10-第一吊环；11-进料管上法兰；12-进料管下法兰；13-外壳顶板；14-第二吊环；15-第二紧固螺栓；16-出料管上法兰；17-出料管下法兰；18-出料管管塞；19-出料管；20-三通；21-内壳上筒；22-内壳上封头；23-侧向支撑加强筋；24-内壳圆筒；25-贮存腔；26-内壳下封头；27-底部支撑加强筋；28-抗辐射材料；29-吊耳支座；30-吊耳；31-固定孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2和图3，本发明的一种乏燃料贮存容器，包括外壳体、内壳体、贮存腔25、进料管8和出料管19，外壳体套在内壳体的外部并与内壳体固定连接，外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料28，进料管8和出料管19分别设置在外壳体的侧面和顶部，进料管8和出料管19分别设有进料管管塞7和出料管管塞18，内壳体的下部为贮存腔25，上部的开口处设有三通20，该三通20的另外两个接头分别与进料管8和出料管19连接。抗辐射材料28可为铅、银等具有抗辐射性能的金属材料，从成本和屏蔽性能的综合考虑优选为铅材料。本发明的乏燃料贮存容器具有完好的辐射屏蔽功能，进料管8设置在外壳体的侧面，其轴线不通过贮存腔25，因此在安装进料管管塞7时，操作人员可以近距离操作，不会受到辐射；在内壳体的上部设有三通20，可以防止由于该贮存容器倾覆时乏燃料的过度滚动而引起的安全问题；在外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料28，可增强贮存容器的辐射屏蔽功能；综上所述，本发明能够实现高温堆乏燃料的安全贮存和转运，在乏燃料的转运和贮存过程中，能够保证乏燃料的操作安全、临界安全、辐射防护安全和余热排放安全。

如图1和图4，外壳体与内壳体之间的间隙距离均匀一致，以确保贮存容器的抗辐射屏蔽性能。为了确保外壳体与内壳体之间的间隙距离均匀一直，本实施例在外壳体和内壳体之间设有支撑加强筋。优选地，该支撑加强筋包括侧向支撑加强筋23和底部支撑加强筋27。侧向支撑加强筋23焊接在外壳圆筒4和内壳圆筒24之间，在外壳圆筒4和内壳圆筒24之间的环形间隙上均匀布置多根侧向支撑加强筋23，使得外壳圆筒4和内壳圆筒24之间的环形间隙距离均匀一致。为了加强对外壳圆筒4和内壳圆筒24的牢固定位，该侧向支撑加强筋23为三角状。底部支撑加强筋27焊接在外壳下封头3和内壳下封头26之间，使得外壳下封头3和内壳下封头26之间的间隙均匀一致。为了加强对外壳下封头3和内壳下封头26的牢固定位，该底部支撑加强筋27为三角状。

如图1、图2和图3，外壳体包括自下而上依次焊接的外壳下封头3、外壳圆筒4、外壳锥筒5、外壳上筒6和外壳顶板13，进料管8与外壳上筒3焊接固定。如图1，内壳体包括自下而上依次焊接的内壳下封头26、内壳圆筒24、内壳上封头22和内壳上筒21，三通20与内壳上筒21焊接固定。采用上述结构的外壳体和内壳体安装方便，连接牢固，利于批量生产。优选地，内壳下封头26设计为半球形曲面，有利于将贮存容器内的乏燃料元件取出。该贮存容器内的球形乏燃料元件可通过抽吸的方法方便取出。由于外壳体与内壳体之间的间隙距离均匀一致，外壳下封头3也设计为半球形曲面。

为了确保乏燃料屏蔽贮存容器的密封性满足要求，该贮存容器还包括进料管上法兰11和进料管下法兰12，如图1和图5，进料管上法兰11与进料管管塞7焊接固定，进料管下法兰12与进料管8焊接固定，进料管上法兰11与进料管下法兰12采用第一紧固螺栓9固定，并在进料管上法兰11与进料管下法兰12之间设有密封圈。进料管上法兰11的上表面设有第一吊环10，以方便吊装进料管管塞7。

为了确保乏燃料屏蔽贮存容器的密封性满足要求，该贮存容器还包括出料管上法兰16和出料管下法兰17，如图1和图2，出料管上法兰16与出料管管塞18焊接固定，出料管下法兰17与出料管19焊接固定，出料管上法兰16与出料管下法兰17采用第二紧固螺栓15固定，并在出料管上法兰16与出料管下法兰17之间设有密封圈。出料管上法兰16的上表面设有第二吊环14，以方便吊装出料管管塞18。本实施例的乏燃料贮存容器的内、外壳体一般采用钢铁等刚性材料制成，内外壳体之间灌铅，而出料管管塞18一般采用钢铁材料制成，考虑到材料的密度差异，出料管管塞18的长度应大于该贮存容器的等效壁厚(该等效壁厚为内壳体、外壳体和屏蔽层所构成的罐体的壁厚)以满足容器内乏燃料的辐射屏蔽要求，使得操作人员可以近距离操作，不会受到辐射。

为了方便放置半球形曲面的外壳下封头3，该贮存容器还包括底座，如图1，底座与外壳下封头3焊接固定。该底座包括底板1和支座2，支座2的上端与外壳下封头3相匹配并焊接固定，其下端与底板1焊接固定，底板1的内表面与外壳下封头3的底面焊接固定。

为了方便贮存容器的吊装，该贮存容器还包括分别位于外壳体两侧的吊耳30，如图5，吊耳30通过吊耳支座29与外壳体连接。具体为，吊耳30与吊耳支座29焊接固定，在吊耳支座29上开有固定孔31，通过固定孔31将吊耳支座29以及吊耳30固定在外壳体上。

该贮存容器的形状还可根据不同核电站乏燃料的类型不同而改变，以适应压水堆等其它核电站的乏燃料贮存用，该贮存容器还可以用于普通工业各类介质的安全贮存。

上述技术方案所提供的一种乏燃料贮存容器，首先分别加工乏燃料贮存容器的各部件，然后按下述顺序进行组装：

a、将内壳下封头26、内壳圆筒24、内壳上封头22、内壳上筒21、三通20和出料管19从下到上依次焊接构成内壳体；

b、将进料管8与进料管下法兰12焊接固定，然后将进料管8焊接固定到三通20上。然后将侧向支撑加强筋23和底部支撑加强筋27分别焊接固定到内壳下封头26和内壳圆筒24上；

c、将外壳圆筒4、外壳锥筒5和外壳上筒6焊接构成外壳体，并在外壳上筒6的进料管8位置及其上方开U型开孔，以便安装进料管8，然后将焊接好的外壳体从下部套入内壳体的外部，使进料管8刚好通过外壳上筒6上的U型开孔，然后将进料管8焊接固定到外壳上筒6上，并将外壳上筒6上的U型开孔修补完整，然后将侧向支撑加强筋23焊接固定到与外壳圆筒4上；

d、将支座2的上端与外壳下封头3焊接固定，并将支座2的下端与底板1焊接，构成乏燃料屏蔽贮存容器的底座，将连接有该底座的外壳下封头3的上端焊接固定到外壳圆筒4上，构成乏燃料贮存容器的壳体；

e、在壳体的内壳体和外壳体之间浇铸抗辐射材料28，然后将外壳顶板13焊接固定到外壳上筒6上，然后将出料管下法兰17焊接固定到出料管19上；

f、将进料管管塞7与进料管上法兰11焊接固定，然后将进料管管塞7插入进料管8内，通过第一紧固螺栓9将进料管上法兰11固定到进料管下法兰12上；将出料管管塞18与出料管上法兰16焊接固定，然后将出料管管塞18插入出料管19内，通过第二紧固螺栓15将出料管上法兰16固定到出料管下法兰17上；

g、在吊耳支座29上开固定孔31，然后将吊耳支座29焊接固定到外壳锥筒5和外壳上筒6上，然后将吊耳30焊接固定到吊耳支座29上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种乏燃料贮存容器，包括外壳体、内壳体、贮存腔，所述外壳体套在所述内壳体的外部并与所述内壳体固定连接，所述外壳体和内壳体之间的间隙填充有抗辐射材料，其特征在于，还包括进料管和出料管，所述进料管和出料管分别设置在所述外壳体的侧面和顶部，所述进料管的轴线不通过贮存腔，所述出料管和进料管分别设有出料管管塞和进料管管塞，所述内壳体的下部为贮存腔，上部的开口处设有三通，所述三通的另外两个接头分别与进料管和出料管连接；

还包括进料管上法兰和进料管下法兰，所述进料管上法兰与所述进料管管塞焊接固定，所述进料管下法兰与所述进料管焊接固定，所述进料管上法兰与所述进料管下法兰采用螺栓固定，所述进料管上法兰的上表面设有第一吊环；

还包括出料管上法兰和出料管下法兰，所述出料管上法兰与所述出料管管塞焊接固定，所述出料管下法兰与所述出料管焊接固定，所述出料管上法兰与所述出料管下法兰采用螺栓固定，所述出料管上法兰的上表面设有第二吊环。

2.如权利要求1所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，所述外壳体与内壳体之间的间隙距离均匀一致。

3.如权利要求1所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，所述外壳体和内壳体之间设有支撑加强筋。

4.如权利要求1所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，所述外壳体包括自下而上依次焊接的外壳下封头、外壳圆筒、外壳锥筒、外壳上筒和外壳顶板，所述进料管与所述外壳上筒焊接固定。

5.如权利要求1所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，所述内壳体包括自下而上依次焊接的内壳下封头、内壳圆筒、内壳上封头和内壳上筒，所述三通与所述内壳上筒焊接固定。

6.如权利要求5所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，所述内壳下封头为半球形曲面。

7.如权利要求4所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，还包括底座，所述底座与所述外壳下封头焊接固定。

8.如权利要求1所述的乏燃料贮存容器，其特征在于，还包括分别位于所述外壳体两侧的吊耳，所述吊耳通过吊耳支座与所述外壳体连接。