CN102723115B - 核电厂乏燃料贮存格架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电厂乏燃料贮存格架，其包括贮存小室、格架底板和支腿组件，贮存小室包括室壁、连接圆管和中子吸收体，贮存小室的每一室壁都由两块壁板拼合而成，中子吸收体收容于每一室壁的两块壁板之间并由其夹持固定，相邻室壁通过连接圆管实现连接。与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料贮存格架以夹持方式对中子吸收体材料进行固定，因此能够适应不同厚度的中子吸收体，同时满足多种类型燃料组件的贮存要求，相邻室壁通过连接圆管连接则更能够保证贮存格架具有较好的整体结构强度。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂内的乏燃料贮存技术，更具体地说，本发明涉及一种结构强度高且能满足多种类型燃料组件贮存要求的核电厂乏燃料贮存格架。
背景技术
核电厂乏燃料贮存格架安装于燃料厂房的乏燃料水池内，是核电厂中燃料操作与贮存系统的重要设备，其主要功能是安全地贮存燃料组件，具体包括：从反应堆卸出的已辐照的暂存倒料组件、不再入堆的乏燃料组件、破损燃料组件以及新燃料组件（未辐照的）。所贮存的燃料组件富集度和在堆内运行工况的不同，对贮存格架的结构形式、栅距以及中子吸收体材料的含量都提出了不同的要求。
现有的核电厂乏燃料贮存格架有多种结构形式，核电厂中广泛应用的镉乏燃料贮存格架由底板、上支撑板、围板、贮存套管等部件组成。但上述格架的底板与上支撑板的加工难度较大，并且格架的结构形式决定了其栅距不能太小，因此如将此种结构应用于二区格架，就会影响到乏燃料水池的贮存量。
美国HOLTEC公司所设计格架的结构形式和加工都较为简单，该种格架采用的中子吸收体材料为Al基B4C，但这种类型的格架结构强度不容易保证。另外，由于格架的顶部不存在导向段，而且贮存小室壁上存在凸台，使得运营人员对燃料组件的抽插操作很不利，存在卡阻燃料组件操作的风险。
秦山一期核电厂的贮存格架为拼接形式，中子吸收体材料采用悬挂的方式，但是，这种类型的格架加工较为繁琐，并且没有考虑组件的燃耗信用值，以至存储量较低。岭澳核电厂的二区格架也为拼接形式，其采用硼不锈钢作为结构材料，格架由硼不锈钢板拼接而成，但是这种格架结构也因不存在顶部导向段而不利于燃料组件的装卸。
随着国内核电机组的大规模建设和投入运营，设计一种结构强度高且能满足多种类型燃料组件贮存要求的核电厂乏燃料贮存格架，已成为燃料组件贮存中亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构强度高且能满足多种类型燃料组件贮存要求的核电厂乏燃料贮存格架。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂乏燃料贮存格架，其包括贮存小室、格架底板和支腿组件，贮存小室包括室壁、连接圆管和中子吸收体，贮存小室的每一室壁都由两块壁板拼合而成，中子吸收体收容于每一室壁的两块壁板之间并由其夹持固定，相邻室壁通过连接圆管实现连接。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述壁板的两个长边都向同一方向略微弯折形成台阶状结构，每一室壁的两块壁板拼合后中间形成空腔，中子吸收体收容于空腔中，并被壁板上向空腔中凸出的凸棱所夹持固定。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述壁板的一个短边倾斜弯折形成导向面，每一室壁的两块壁板拼合后，两个导向面的顶端彼此抵接形成对燃料组件在贮存小室中的抽插起导向作用的过渡导向段。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述连接圆管的顶端低于贮存小室的过渡导向段。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述壁板的每一长边上都设有凸耳，连接圆管的外壁上对应开设有四排轴向的开槽，拼合好的壁板的凸耳插入连接圆管的对应开槽中，再通过焊接方式将壁板固定于连接圆管。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述连接圆管的相邻两排开槽之间相隔90度，且不同排的开槽为交错开设。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述核电厂乏燃料贮存格架还包括焊接于连接圆管底部四周的贮存室壁支板，贮存室壁支板的顶端开设有收容槽，贮存小室的壁板底端收容于贮存室壁支板的相应收容槽中，贮存室壁支板和连接圆管都固定于格架底板上。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述贮存小室的壁板在底端两侧切去部分后再与贮存室壁支板连接，切去的部分使壁板和贮存室壁支板之间形成流水孔。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，相邻的贮存室壁支板之间留有流水孔，格架底板上也开设有流水孔。
作为本发明核电厂乏燃料贮存格架的一种改进，所述支腿组件为可调式结构，其包括焊接于格架底板上的支腿螺套和与支腿螺套螺纹连接的支腿。
与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料贮存格架以夹持方式对中子吸收体材料进行固定，因此能够适应不同厚度的中子吸收体，从而满足多种类型燃料组件的贮存要求，相邻室壁通过连接圆管连接则更能够保证贮存格架具有较好的整体结构强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂乏燃料贮存格架和其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明核电厂乏燃料贮存格架的结构示意图。
图2为本发明核电厂乏燃料贮存格架的俯视示意图。
图3为本发明核电厂乏燃料贮存格架的贮存小室的结构示意图。
图4为图3中A部分的放大图。
图5为本发明核电厂乏燃料贮存格架的贮存小室的壁板结构示意图。
图6为本发明核电厂乏燃料贮存格架的过渡导向段的结构示意图。
图7为本发明核电厂乏燃料贮存格架的贮存小室在格架底板上的连接示意图。
图8为本发明核电厂乏燃料贮存格架的贮存室壁支板结构示意图。
图9为本发明核电厂乏燃料贮存格架的支腿组件结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本发明核电厂乏燃料贮存格架包括贮存小室20、贮存室壁支板40、格架底板60和支腿组件80。
请参阅图3至图5所示，贮存小室20包括壁板22、连接圆管24和中子吸收体26。贮存小室20为正方型，其四个室壁的结构完全相同，每一室壁由两块形状相同的壁板22拼合而成。
壁板22为长条状不锈钢薄板，其两个长边220和一个短边222都向同一方向略微弯折而形成台阶状结构，每一长边220上都设有等间距的凸耳224；壁板22的另一个短边则倾斜弯折形成导向面226。两块壁板22拼合后中间形成空腔28，中子吸收体26收容于空腔28中。每一壁板22上都设有两道向空腔28内凸出的凸棱228，从而将中子吸收体26夹持固定，同时提高了壁板22的结构强度。
如图6所示，两块壁板22拼合后，其两个导向面226的顶端彼此抵接，焊接并打磨光滑后形成过渡导向段，从而为燃料组件在贮存小室20中的抽插操作提供方便。
贮存小室20的相邻室壁通过连接圆管24实现连接。连接圆管24的外壁上开设有四排轴向的等间距开槽（图未示），相邻两排开槽之间相隔90度且为交错开设。拼合好的壁板22的凸耳224插入连接圆管24的对应开槽中，之后将壁板22焊接固定于连接圆管24上。
显然，连接圆管24的顶端要低于贮存小室20的过渡导向段，这样设计的目的是为了保护燃料组件，使其在装卸的过程中不会因碰到连接圆管24的顶部而受损。
请参阅图7和图8所示，贮存室壁支板40焊接于连接圆管24的底部四周，贮存室壁支板40的顶端开设有收容槽42，贮存小室20的壁板22底端收容于贮存室壁支板40的相应收容槽42中。格架底板60上开设有与连接圆管24相适配的圆孔（图未示），连接圆管24的底端插入格架底板60的对应圆孔后，再通过焊接的方式将连接圆管24固定于格架底板60；贮存室壁支板40的底端也焊接固定于格架底板60上。
为了加工方便，贮存小室20的壁板22底端两侧会切去部分薄板后再与贮存室壁支板40连接，这不仅会加强连接结构的强度，而且也会在壁板22和贮存室壁支板40之间形成流水孔90。另外，相邻的贮存室壁支板40之间留有流水孔92，格架底板60上与贮存小室20的中心对应处也开设有流水孔94。流水孔90、92、94的设置保证了乏燃料贮存格架流水具有更大的通流面积，有利于燃料组件衰变热的排出，降低组件过热的风险。
请参阅图9所示，支腿组件80为可调式结构，其包括焊接于格架底板60上的支腿螺套82和与支腿螺套82螺纹连接的支腿84，可利用专门的调节工具对支腿84的高度进行调节。
通过以上描述可知，本发明核电厂乏燃料贮存格架的壁板22不仅作为结构件，同时作为中子吸收体材料的包覆板，以夹持方式对中子吸收体材料进行固定，由于凸棱228的高度可以调节，因此本格架能够适应不同厚度的中子吸收体26，从而能够适应多种类型燃料组件的贮存要求，且通过改变栅距能够适应一区与二区乏燃料贮存格架的设计要求；另外，圆管的中空部分可以根据需要来悬挂中子吸收体材料监测样片；相对于直接连接壁板22，采用连接圆管24的连接方式更能够保证贮存格架具有较大的整体结构强度；此外，格架顶部设置的导向段有利于燃料组件的顺利装卸，多种流水孔的设计则增大了流水的通流面积，有利于燃料组件余热的排出，有效降低了燃料组件过热的风险。
综上所述，本发明核电厂乏燃料贮存格架可以在核电站燃料厂房内乏燃料水池中安全的贮存燃料组件，以确保乏燃料贮存格架所在的水池保持次临界安全和乏燃料操作及贮存时不卡阻燃料组件，从而维持核电厂整个寿期内燃料组件的安全贮存。
在其他实施方式中，支腿组件的结构、数量或布置方式都可以有所不同；根据实际燃料组件的贮存需要，贮存小室的大小可以做相应改变，数量和布局也可以不同，如6×6、9×9、12×10或12×11等。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种核电厂乏燃料贮存格架，包括贮存小室、格架底板和支腿组件，其特征在于：所述贮存小室包括室壁、连接圆管和中子吸收体，贮存小室的每一室壁都由两块壁板拼合而成，中子吸收体收容于每一室壁的两块壁板之间并由其夹持固定，相邻室壁通过连接圆管实现连接；所述壁板的每一长边上都设有凸耳，连接圆管的外壁上对应开设有四排轴向的开槽，拼合好的壁板的凸耳插入连接圆管的对应开槽中，再通过焊接方式将壁板固定于连接圆管。
2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述壁板的两个长边都向同一方向略微弯折形成台阶状结构，每一室壁的两块壁板拼合后中间形成空腔，中子吸收体收容于空腔中，并被壁板上向空腔中凸出的凸棱所夹持固定。
3.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述壁板的一个短边倾斜弯折形成导向面，每一室壁的两块壁板拼合后，两个导向面的顶端彼此抵接形成对燃料组件在贮存小室中的抽插起导向作用的过渡导向段。
4.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述连接圆管的顶端低于贮存小室的过渡导向段。
5.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述连接圆管的相邻两排开槽之间相隔90度，且不同排的开槽为交错开设。
6.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述核电厂乏燃料贮存格架还包括焊接于连接圆管底部四周的贮存室壁支板，贮存室壁支板的顶端开设有收容槽，贮存小室的壁板底端收容于贮存室壁支板的相应收容槽中，贮存室壁支板和连接圆管都固定于格架底板上。
7.根据权利要求6所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述贮存小室的壁板在底端两侧切去部分后再与贮存室壁支板连接，切去的部分使壁板和贮存室壁支板之间形成流水孔。
8.根据权利要求6所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：相邻的贮存室壁支板之间留有流水孔，格架底板上也开设有流水孔。
9.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料贮存格架，其特征在于：所述支腿组件为可调式结构，其包括焊接于格架底板上的支腿螺套和与支腿螺套螺纹连接的支腿。
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