CN102881343B - 球床高温堆乏燃料卸料暂存装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于反应堆工程技术领域，公开了一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置。该球床高温堆乏燃料卸料暂存装置包括用于暂存乏燃料球的料筒转子组件，该料筒转子组件由上到下依次包括顶隔板、用于驱动料筒转子组件转动的转轴和底隔板，还包括轴向固定设置在顶隔板和底隔板之间、呈环形阵列分布的若干个存球管，以竖直存球管取代原来复杂的方螺旋空间管路来暂存乏燃料球，大大缩减了设备的空间，乏燃料卸料气氛切换管路系统、布局和设备及管路支承都得以大幅度简化，从而节省了安装空间，并且显著降低了现场安装、检验和设备维修的技术难度，进一步增加了系统可靠性。同时避免了方螺旋管道异形啮合铅屏蔽的制造、安装及抗震技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是涉及一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置。
背景技术
球床高温气冷堆采用球形元件多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行，从堆芯卸出的乏燃料利用载带氦气气力输送到燃料装卸管路系统中缓冲暂存并达到一定数量后，进行从中压氦气到常压空气的气氛切换，进而利用压缩空气逐一向乏燃料贮存系统输送。在HTR-10高温气冷实验堆上，每天从堆芯卸出的燃料球数量为125个，其中卸出的乏燃料球约为25个，利用3个各大于1.5m长的缓冲管段，配合管路系统中的设备，以满足暂存和气氛切换的功能要求。
在HTR-PM高温气冷堆示范工程中，每天从每个堆芯卸出的燃料球数量为6000个，其中卸出的乏燃料球约为400个，双堆芯卸出的乏燃料则多达800个。中国发明专利200710117805.4申请公开了一种高温气冷堆在线换料系统，采用了与HTR-10相同的乏燃料卸料流程，该模式下乏燃料卸料流程简要描述如下：
堆芯卸出的乏燃料元件由专设的氦气压缩机压送到乏燃料缓冲管道。乏燃料卸料管段由3节缓冲管段组成，从上游至下游的缓冲管段1-3分别称为卸料入口管段、卸料缓冲管段和卸料暂存管段。卸料入口管段、卸料缓冲管段和卸料暂存管段各可容纳200个乏燃料元件。HTR-PM平均每天产生的约800个乏燃料元件分4批各约200个，经过乏燃料卸料气氛切换后，由卸料暂存管段向乏燃料贮存系统输送。主循环管路中为7.0MPa的氦气，卸出乏燃料管段中为常压空气。在卸料操作时，需进行气氛切换，通过对两道隔离阀开启和关闭以及对抽真空系统、充入纯净氦气系统中部件开启和关闭的逻辑控制保证回路中氦气的纯洁性。同时管段上两道隔离阀电气上联锁，实现系统与大气气氛隔离和气氛切换，防止放射性气体外逸。乏燃料卸料的气氛切换流程由放气→抽真空→充气→进球→放气→排球→抽真空→充气等顺序执行的过程组成。
相对于新燃料而言，乏燃料具有强放射性、余热排出和机械强度劣化的特点，因此，为确保HTR-PM乏燃料卸料的安全性和可靠性，如果按照上述3个缓冲管段运行模式，必须采取方螺旋空间布局，则至少需要总长超过40米的乏燃料卸料暂存管段，从而引发以下4个方面的技术难点：
一是占用空间大，考虑球路设备和暂存管段的屏蔽安装后，方螺旋管路系统布局在一个重量约10吨、近11m高的钢结构支架上，占地面积超过25m2；
二是管路安装技术要求高，方螺旋管路中有十多台设备和数十个弯头管件，并有严格的错边量、椭圆度和管段倾角要求，组对、施焊和焊缝检测难度大；
三是屏蔽制造和安装困难，管路屏蔽要覆盖方螺旋管路中的所有管道、管件和设备，总重超过80吨，且必须设计为异形啮合齿状结构，同时还应特别考虑支撑和抗震要求；
四是管路阀门动作频率高，在全寿期内气氛切换球路隔离阀运行次数超过6万次，而相关的气路阀门动作次数更是超过12万次，如此高的动作频率，对于阀门的密封和电动装置都是及其严酷的考验，如果按常规核电阀门的填料、波纹管和电动装置的寿命(通常在2000～5000次)考虑，则几乎每年都必须进行一次系统停运甚至停堆检修，针对30多个相关阀门的进行维修和密封件更换，不仅在放射性舱室环境中进行维护和检修工作是很不现实的，而且球床高温堆不停堆连续运行的优点也难以充分利用；另一方面，如果必须满足核电站3～5设备维修的运行可靠性要求，则必须提高球路阀门和气路相关阀门的的填料、波纹管和电动装置的寿命达到6,000～12,000次以上，以目前的阀门结构和零配件的技术水平而言，如此长的寿命要求几乎是不可能实现的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，用以解决如下技术问题：(1)在不增加阀门特殊技术要求的前提下，优化乏燃料卸料流程中的球流管路系统与设备，保证燃料装卸系统的可靠性和可利用性；(2)避免异形啮合齿状屏蔽结构，降低管路系统制造、安装和维修技术难度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，包括顶面法兰组件(1)、筒体组件(3)、用于暂存乏燃料球的料筒转子组件(4)和底面法兰组件(6)；
所述筒体组件(3)由筒体(61)、上支承板(60)和下支承板(62)组成，所述上支承板(60)和下支承板(62)上、下分布，分别横向固定在所述筒体(61)的内壁上；
所述顶面法兰组件(1)和底面法兰组件(6)分别与所述筒体(61)的顶端和底端密封固定连接，使得所述筒体(61)的内部形成一个密闭空间；
所述球床高温堆乏燃料卸料暂存装置还包括第一气流穿管(16)和第二气流穿管(36)，用于根据所述筒体(61)内部的压力来实现筒体(61)内部的气氛切换；
所述顶面法兰组件(1)上具有第一轴向过球通孔(10)和第一轴向转轴通孔(58)，所述第一轴向转轴通孔(58)位于所述顶面法兰组件(1)的中部，并在所述顶面法兰组件(1)的顶面和底面分别密封固定连接与所述第一轴向过球通孔(10)等径且同轴的第一进球接管(11)和第二进球接管(9)，所述第一轴向转轴通孔(58)与所述料筒转子组件(4)的转轴(19)配合；
所述筒体组件(3)的上支承板(60)上设有与所述第二进球接管(9)配合的第三过球通孔(54)和与所述料筒转子组件(4)的转轴(19)配合的第三转轴通孔(57)；
所述料筒转子组件(4)由上到下依次包括顶隔板(17)、用于驱动所述料筒转子组件(4)转动的转轴(19)和底隔板(21)，还包括轴向固定设置在所述顶隔板(17)和底隔板(21)之间、呈环形阵列分布的若干个存球管(18)，所述存球管(18)为通管，且所述顶隔板(17)和底隔板(21)上与所述若干个存球管(18)管口相对的位置分别设有与所述存球管(18)等径且同轴的第一组存球管孔(53)和第三组存球管孔(44)；其中，所述存球管(18)与所述第三过球通孔(54)等径并相对所述转轴(19)等距设置；
所述筒体组件(3)的下支承板(62)上具有一个与所述存球管(18)等径的轴向过球槽口(38)，且所述存球管(18)与所述轴向过球槽口(38)相对所述转轴(19)等距设置；
所述底面法兰组件(6)上具有与所述轴向过球槽口(38)等径且同轴的第二轴向过球通孔(31)，所述底面法兰组件(6)的顶面和底面分别密封固定连接有与所述第二轴向过球通孔(31)等径且同轴的第一出球接管(30)和第二出球接管(32)；所述第二轴向过球通孔(31)通过所述第一出球接管(30)与一输送单一器(5)连通，所述输送单一器(5)固定在所述下支承板(62)的底面上，用于实现乏燃料球从所述第一出球接管(30)到所述第二轴向过球通孔(31)的单向输送。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述若干个存球管(18)的中部设置有转盘(20)，所述转盘(20)上具有与所述若干个存球管(18)配合的第二组存球管孔(47)，且所述转盘(20)具有与所述转轴(19)第二外花键(22)配合的第一内花键(49)；
用于驱动料筒转子组件(4)转轴(19)转动的转子驱动部件(2)密封固设在所述顶面法兰组件(1)的顶面中部；
所述料筒转子组件(4)转轴(19)的顶端具有第一外花键(13)，与所述转子驱动部件(2)花键连接。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述第一气流穿管(16)设置在所述顶面法兰组件(1)上，且轴向贯穿所述顶面法兰组件(1)；所述第二气流穿管(36)和一测压管(33)设置在所述底面法兰组件(6)上，且轴向贯穿所述底面法兰组件(6)，所述测压管(33)用于测量筒体(61)内部的压力。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述筒体组件(3)的上支承板(60)与所述第一气流穿管(16)相对的位置具有气流通孔(59)，且所述气流通孔(59)与所述存球管(18)相对所述转轴(19)等距设置。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述筒体组件(3)的上支承板(60)，以及所述料筒转子组件(4)的顶隔板(17)、底隔板(21)和转盘(20)上分别设有若干个第一减重孔(55)、第二减重孔(52)、第三减重孔(45)和第四减重孔(48)。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述输送单一器(5)包括转子(2)、固定支撑所述转子(2)转轴的边缘轴承座(37)以及驱动所述转子(2)转动的驱动部件(25)，所述驱动部件(25)密封固定在所述筒体(61)的侧壁上，所述边缘轴承座(37)固定在所述下支承板(62)底面上；所述转子(2)的同一直径两端具有与乏燃料球匹配的径向孔(65)。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述筒体组件(3)的下支承板(62)设有若干漏尘通孔(41)；所述下支承板(62)的上底面具有滑向中心的斜面(42)，用于将所述存球管(18)内的粉尘和碎屑通过所述漏尘通孔(41)排出。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述底面法兰组件(6)上底面中部具有球窝面(34)，并设置一个轴向贯穿所述底面法兰组件(6)的粉尘排放管(35)，其中，所述粉尘排放管(35)的顶端与所述球窝面(34)的底部平齐。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述顶面法兰组件(1)通过第一组紧固件(7)和第一密封件(8)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；所述转子驱动部件(2)通过第二组紧固件(14)和第二密封件(15)与所述顶面法兰组件(1)密封固定连接；所述输送单一器(5)利用所述驱动部件(25)通过第三组紧固件(26)和第三密封件(27)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；所述底面法兰组件(6)通过第四组紧固件(28)和第四密封件(29)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述第一组紧固件(7)、第二组紧固件(14)、第三组紧固件(26)和第四组紧固件(28)为螺栓结构；
所述第一密封件(8)、第二密封件(15)、第三密封件(27)和第四密封件(29)为垫圈。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述上支承板(60)和下支承板(62)之间轴向固设有若干个支撑筋板(64)，用于提供支撑力。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述顶面法兰组件(1)上设置有一测温元件(12)，用于测量所述筒体(61)内部的温度。
如上所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，优选的是，所述筒体(3)内壁上设置有内支座(43)，所述内支座(43)位于所述下支承板(62)的下方，用于支承所述料筒转子组件(4)。
(三)有益效果
本发明所提供的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置包括用于暂存乏燃料球的料筒转子组件，该料筒转子组件由上到下依次包括顶隔板、用于驱动料筒转子组件转动的转轴和底隔板，还包括轴向固定设置在顶隔板和底隔板之间、呈环形阵列分布的若干个存球管，以竖直存球管取代原来复杂的方螺旋空间管路来暂存乏燃料球，大大缩减了设备的空间，乏燃料卸料气氛切换管路系统、布局和设备及管路支承都得以大幅度简化，从而节省了安装空间，可以大大缩短现场安装工作时间，并且显著降低了现场安装、检验和设备维修的技术难度，进一步增加了系统可靠性。由于乏燃料存球管有规则地置于由顶面法兰、筒体和底面法兰组成的承压容器内，对乏燃料γ射线的屏蔽可以采用厚壁合金钢筒体来实现，避免了方螺旋管道异形啮合铅屏蔽的制造、安装及抗震技术难题，并大大降低了设备成本。
附图说明
图1为本发明实施例中球床高温堆乏燃料卸料暂存装置的结构示意图；
图2为图1沿A-A方向的剖视图；
其中，1：顶面法兰组件；2：转子驱动部件；3：筒体组件；4：料筒转子组件；5：输送单一器；6：底面法兰组件；7：第一组紧固件；8：第一密封件；9：第二进球接管；10：第一轴向过球通孔；11：第一进球接管；12：测温元件；13：第一外花键；14：第二组紧固件；15：第二密封件；16：第一气流穿管；17：顶隔板；18：存球管；19：转轴；20：转盘；21：底隔板；22：第二外花键；23：乏燃料；24：转子；25：驱动部件；26：第三组紧固件；27：第三密封件；28：第四组紧固件；29：第四密封件；30：第一出球接管；31：第二轴向过球通孔；32：第二出球接管；33：测压管；34：球窝面；35：粉尘排放管；36：第二气流穿管；37：边缘轴承座；38：过球槽口；39：中心轴承座；40：第二推力轴承；41：漏尘通孔；42：斜面；43：内支座，44：第三组存球管孔；45：第三减重孔；46：第二回转体阶梯凸台；47：第二组存球管孔；48：第四减重孔；49：第一内花键；50：第一回转体阶梯凸台；51：第二转轴通孔；52：第二减重孔；53：第一组存球管孔；54：第三过球通孔；55：第一减重孔；56：第一推力轴承；57：第三转轴通孔；58：第一转轴通孔；59：气流通孔；60：上支承板；61：筒体；62：下支承板；63：支座；64：筋板；65：径向孔。
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。
图1所示为本发明实施例中球床高温堆乏燃料卸料暂存装置的结构示意图，结合图1和图2所示，本发明实施例中的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置包括顶面法兰组件(1)、筒体组件(3)、用于暂存乏燃料球(23)的料筒转子组件(4)和底面法兰组件(6)，并可以在顶面法兰组件(1)上安装转子驱动部件(2)，用于驱动料筒转子组件(4)转动。
其中，筒体组件(3)由筒体(61)、上支承板(60)和下支承板(62)组成，上支承板(60)和下支承板(62)上、下分布，分别横向固定在筒体(61)的内壁上。顶面法兰组件(1)和底面法兰组件(6)分别与筒体(61)的顶端和底端密封固定连接，使得筒体(61)的内部形成一个密闭空间，料筒转子组件(4)即设置在该密闭空间中，并通过筒体(61)、顶面法兰组件(1)和底面法兰组件(6)来实现对乏燃料球(23)的γ射线的屏蔽。
为实现上述目的，本实施例中的筒体(61)可以是一个厚壁圆筒形低合金钢锻件，而顶面法兰组件(1)和底面法兰组件(6)可以为平板法兰，且采用圆饼形低合金钢锻件，三者的有效壁厚均在300mm以上，以有效屏蔽料筒转子组件(4)的存球管(8)内暂存的乏燃料球(23)的γ射线，保护邻近设备和巡检及维修人员安全。
球床高温堆乏燃料卸料暂存装置还包括第一气流穿管(16)和第二气流穿管(36)，用于根据筒体(61)内部的压力来实现筒体(61)内部的气氛切换。优选第一气流穿管(16)设置在顶面法兰组件(1)上，且轴向贯穿顶面法兰组件(1)，用于气氛切换时污染氦气排放和纯净氦气的充装；第二气流穿管(36)设置在底面法兰组件(6)上，且轴向贯穿底面法兰组件(6)，用于气氛切换时抽真空。其中，测量筒体(61)内部压力的方式有很多种，本实施例中可以在底面法兰组件(6)上设置轴向贯穿底面法兰组件(6)的测压管(33)，以测量筒体(61)内部的压力。
在顶面法兰组件(1)上设置第一轴向过球通孔(10)和第一轴向转轴通孔(58)，第一轴向转轴通孔(58)位于顶面法兰组件(1)的中部，与料筒转子组件(4)的转轴(19)配合。并在顶面法兰组件(1)的顶面和底面分别密封固定连接(如：焊接)与第一轴向过球通孔(10)等径(等径即孔径相同)且同轴的第一进球接管(11)和第二进球接管(9)，以实现乏燃料球(23)能够依次通过第一进球接管(11)、第一轴向转轴通孔(58)和第二进球接管(9)进入筒体(6)内部。其中，第一进球接管(11)与燃料装卸管路系统连接。
并在筒体组件(3)的上支承板(60)上设置与第二进球接管(9)配合的第三过球通孔(54)和与料筒转子组件(4)的转轴(19)配合的第三转轴通孔(57)，乏燃料球(23)通过第一进球接管(11)进入筒体(6)内部后，通过第三过球通孔(54)进入料筒转子组件(4)暂存。
其中，料筒转子组件(4)由上到下依次包括顶隔板(17)、用于驱动料筒转子组件(4)转动的转轴(19)和底隔板(21)，还包括轴向固定设置在顶隔板(17)和底隔板(21)之间、呈环形阵列分布的若干个存球管(18)，本实施例中为16个，存球管(18)为通管，且顶隔板(17)和底隔板(21)上与若干个存球管(18)管口相对的位置分别设有与存球管(18)等径且同轴的第一组存球管孔(53)和第三组存球管孔(44)；且存球管(18)与第三过球通孔(54)等径并相对转轴(19)等距设置。本实施例中可以通过转子驱动组件(2)实现料筒转子组件(4)的分度转动，确保任何一根存球管(18)都能准确定位在筒体组件(3)上支承板(60)的第三过球通孔(54)正下方，从而乏燃料球(23)能够经由顶面法兰组件(1)的第一进球接管(11)、第一过球通孔(10)和第二进球接管(9)顺利进入预先到位的存球管(18)内暂存。
存球管(18)的两端管口可以通过圆周焊接在上支承板(60)和下支承板(62)，形成一体结构，增强支撑刚度。
筒体组件(3)的下支承板(62)上具有一个与存球管(18)等径的轴向过球槽口(38)，且存球管(18)与轴向过球槽口(38)相对转轴(19)等距设置。底面法兰组件(6)上具有与轴向过球槽口(38)等径且同轴的第二轴向过球通孔(31)，底面法兰组件(6)的顶面和底面分别密封固定连接(如：焊接)有与第二轴向过球通孔(31)等径且同轴的第一出球接管(30)和第二出球接管(32)；第二轴向过球通孔(31)通过第一出球接管(30)与一输送单一器(5)连通，输送单一器(5)固定在下支承板(62)的底面上，用于实现乏燃料球(23)从第一出球接管(30)到第二轴向过球通孔(31)的单向输送。
其中，本发明所属技术领域人员很容易想到可以设置多个轴向过球槽口(38)实现乏燃料球(23)的输送，其也属于本发明的保护范围，但为了简化设备的建构及安装过程，本发明实施例中只设置了一个轴向过球槽口(38)。
本实施例中的输送单一器(5)可以包括转子(24)、固定支撑转子(24)转轴的边缘轴承座(37)以及驱动转子(24)转动的驱动部件(25)，驱动部件(25)密封固定在筒体(61)的侧壁上，边缘轴承座(37)固定在下支承板(62)底面上，并在转子(24)的同一直径两端具有与乏燃料球(23)匹配的径向孔(65)。
当需要排出存球管(8)中暂存的乏燃料球23时，通过转子驱动组件(2)实现料筒转子组件(4)的分度转动，确保任何一根存球管(18)都能准确定位在筒体组件(3)下支承板(62)的轴向过球槽口(38)正上方，当预定好的一根存球管(18)转动到轴向过球槽口(38)正上方时，转动输送单一器(5)的转子(24)即可实现乏燃料球23经由底面法兰组件(6)的第一出球接管(30)、第二轴向过球通孔(31)和第二出球接管(32)向乏燃料贮存系统的定向与定量输送。
为实现转子驱动部件(2)对料筒转子组件(4)的驱动，优选在若干个存球管(18)的中部设置有转盘(20)，转盘(20)上具有与若干个存球管(18)配合的第二组存球管孔(47)，且转盘(20)具有与转轴(19)第二外花键(22)配合的第一内花键(49)。本实施中用于驱动料筒转子组件(4)转轴(19)转动的转子驱动部件(2)可以密封固设在顶面法兰组件(1)的顶面中部，转轴(19)顶端的第一外花键(13)与转子驱动部件(2)的磁力传动器从动磁转子花键连接。其中，转轴(19)穿过顶面法兰组件(1)的第一转轴通孔(58)和顶隔板(17)上的第二转轴通孔(51)后，在转子驱动部件(2)驱动下分度回转。
相应的，本实施例中上支承板(60)第三转轴通孔(57)与料筒转子组件(4)中顶隔板(17)上的第一回转体阶梯凸台(50)配对的，通过第一推力轴承(56)支承料筒转子组件(4)。在下支承板(62)上设置与料筒转子组件(4)中底隔板(21)上的第二回转体阶梯凸台(46)配对的中心轴承座(39)，通过第二推力轴承(40)支承料筒转子组件(4)。
料筒转子组件(4)是乏燃料球(23)接收、暂存与输送的主要功能件，本实施例中还可以在上支承板(60)和下支承板(62)之间轴向固设有若干个支撑筋板(64)，若干支撑筋板(64)可以通过承插焊与顶隔板(17)、底隔板(21)和转盘(20)连接为一个框架，用于提供支撑力。呈环形阵列布置的若干存球管(18)依次穿过第一组存球管孔(53)、第二组存球管孔(47)和第三组存球管孔(44)，可以通过圆周焊分别与顶隔板(17)、转盘(20)和底隔板(21)固定连接，以增强框架的结构刚度。
本实施例中的料筒转子组件(4)存球管(18)采用为长3m壁厚6mm的DN65管子，单管可容纳50个直径为60mm的乏燃料球，设置16根存球管环形阵列于直径250mm的中心圆上，总计可存储双堆每天产生的800个乏燃料元件，而原来200个乏燃料为一批进行一次气氛切换，采用本装置后每天只需要进行一次乏燃料气氛切换，从而上下游球路隔离阀和气路系统相关阀门在核电站寿命期内的动作次数减少到原来的25％，大大提高了系统的可靠性。
为减轻设备的自重及耗材，可以在筒体组件(3)的上支承板(60)，以及料筒转子组件(4)的顶隔板(17)、底隔板(21)和转盘(20)上均设有若干个第一减重孔(55)、第二减重孔(52)、第三减重孔(45)和第四减重孔(48)，以减小转轴(19)的转动负荷。
并优选在筒体组件(3)的上支承板(60)与第一气流穿管(16)相对的位置设置气流通孔(59)，且气流通孔(59)与存球管(18)相对转轴(19)等距设置。必要时，可利用第一气流穿管(16)对存球管(8)进行吹扫。
在筒体组件(3)的下支承板(62)上还设有若干漏尘通孔(41)，并在下支承板(62)的上底面设置滑向中心的斜面(42)，利用斜面(42)与存球管(18)之间的间隙，从乏燃料球(23)磨损的石墨粉尘和碎屑可以从此间隙中漏过，在料筒转子组件(4)的整体转动时将产生的足够大的剪切和挤压力，能使卡塞在间隙中更大的碎片破碎，进而由斜面(43)导入漏尘通孔(41)排出。
为将导入漏尘通孔(41)的石墨粉尘和碎屑排出，可以在底面法兰组件(6)的上表面中部设计为球窝面(34)，并设置一个轴向贯穿底面法兰组件(6)的粉尘排放管(35)，其中，粉尘排放管(35)的顶端与球窝面(34)的底部平齐。来自斜面(43)和漏尘通孔(41)的粉尘与碎片到达球窝面(34)后，靠重力或者在气流作用下通过粉尘排放管(35)排入下游的粉尘收集罐。
还可以在顶面法兰组件(1)上设置一测温元件(12)，用于检测筒体(6)内的温度。
其中，在上支承板(60)、下支承板(62)、顶隔板(17)、底隔板(21)和转盘(20)上设置的减重孔、漏尘通孔或气流孔，可以保证气体充装、排放与抽真空的顺畅的气流通道。当测温元件(12)监测到承压腔体内的温度升高时，可以利用第一气流穿管(16)和第二气流穿管(36)通入冷却氦气带走热量。
其中，球床高温堆乏燃料卸料暂存装置为一个承压机械设备，压力边界的主要连接与密封接口包括：顶面法兰组件(1)通过第一组紧固件(7)和第一密封件(8)与筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；转子驱动部件(2)通过第二组紧固件(14)和第二密封件(15)与顶面法兰组件(1)密封固定连接；输送单一器(5)利用其驱动部件通过第三组紧固件(26)和第三密封件(27)与筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；底面法兰组件(6)通过第四组紧固件(28)和第四密封件(29)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接，从而使得筒体(61)的内部形成一个密闭空间。
第一组紧固件(7)、第二组紧固件(14)、第三组紧固件(26)和第四组紧固件(28)可以为螺栓结构，第一密封件(8)、第二密封件(15)、第三密封件(27)和第四密封件(29)可以为垫圈。
筒体(6)可以通过设置在其外壁上的支座(63)来固定安装。
其中，转子驱动部件(2)可以采用“伺服电机+减速机+微型膜片联轴器+磁耦合联轴器”结构实现氦气密闭空间的磁力传动；输送单一器(5)的驱动部件(25)也可以采用“伺服电机+减速机+微型膜片联轴器+磁耦合联轴器”结构实现氦气密闭空间的磁力传动。
由以上实施例可以看出，本发明所提供的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置包括用于暂存乏燃料球的料筒转子组件，该料筒转子组件由上到下依次包括顶隔板、用于驱动料筒转子组件转动的转轴和底隔板，还包括轴向固定设置在顶隔板和底隔板之间、呈环形阵列分布的若干个存球管，以竖直存球管取代原来复杂的方螺旋空间管路来暂存乏燃料球，大大缩减了设备的空间，乏燃料卸料气氛切换管路系统、布局和设备及管路支承都得以大幅度简化，从而节省了安装空间，可以大大缩短现场安装工作时间，并且显著降低了现场安装、检验和设备维修的技术难度，进一步增加了系统可靠性。由于乏燃料存球管有规则地置于由顶面法兰、筒体和底面法兰组成的承压容器内，对乏燃料γ射线的屏蔽可以采用厚壁合金钢筒体来实现，避免了方螺旋管道异形啮合铅屏蔽的制造、安装及抗震技术难题，并大大降低了设备成本。
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 (12)
1.一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，包括顶面法兰组件(1)、筒体组件(3)、用于暂存乏燃料球的料筒转子组件(4)和底面法兰组件(6)；
所述筒体组件(3)由筒体(61)、上支承板(60)和下支承板(62)组成，所述上支承板(60)和下支承板(62)上、下分布，分别横向固定在所述筒体(61)的内壁上；
所述顶面法兰组件(1)和底面法兰组件(6)分别与所述筒体(61)的顶端和底端密封固定连接，使得所述筒体(61)的内部形成一个密闭空间；
所述球床高温堆乏燃料卸料暂存装置还包括第一气流穿管(16)和第二气流穿管(36)，用于根据所述筒体(61)内部的压力来实现筒体(61)内部的气氛切换；
所述顶面法兰组件(1)上具有第一轴向过球通孔(10)和第一轴向转轴通孔(58)，所述第一轴向转轴通孔(58)位于所述顶面法兰组件(1)的中部，并在所述顶面法兰组件(1)的顶面和底面分别密封固定连接与所述第一轴向过球通孔(10)等径且同轴的第一进球接管(11)和第二进球接管(9)，所述第一轴向转轴通孔(58)与所述料筒转子组件(4)的转轴(19)配合；用于驱动料筒转子组件(4)转轴(19)转动的转子驱动部件(2)密封固设在所述顶面法兰组件(1)的顶面中部；
所述筒体组件(3)的上支承板(60)上设有与所述第二进球接管(9)配合的第三过球通孔(54)和与所述料筒转子组件(4)的转轴(19)配合的第三转轴通孔(57)；
所述料筒转子组件(4)由上到下依次包括顶隔板(17)、用于驱动所述料筒转子组件(4)转动的转轴(19)和底隔板(21)，还包括轴向固定设置在所述顶隔板(17)和底隔板(21)之间、呈环形阵列分布的若干个存球管(18)，所述存球管(18)为通管，且所述顶隔板(17)和底隔板(21)上与所述若干个存球管(18)管口相对的位置分别设有与所述存球管(18)等径且同轴的第一组存球管孔(53)和第三组存球管孔(44)；其中，所述存球管(18)与所述第三过球通孔(54)等径并相对所述转轴(19)等距设置；
所述筒体组件(3)的下支承板(62)上具有一个与所述存球管(18)等径的轴向过球槽口(38)，且所述存球管(18)与所述轴向过球槽口(38)相对所述转轴(19)等距设置；
所述底面法兰组件(6)上具有与所述轴向过球槽口(38)等径且同轴的第二轴向过球通孔(31)，所述底面法兰组件(6)的顶面和底面分别密封固定连接有与所述第二轴向过球通孔(31)等径且同轴的第一出球接管(30)和第二出球接管(32)；所述第二轴向过球通孔(31)通过所述第一出球接管(30)与一输送单一器(5)连通，所述输送单一器(5)固定在所述下支承板(62)的底面上，用于实现乏燃料球从所述第一出球接管(30)到所述第二轴向过球通孔(31)的单向输送；
其中，所述输送单一器(5)包括转子(24)、固定支撑所述转子(24)转轴的边缘轴承座(37)以及驱动所述转子(24)转动的驱动部件(25)，所述驱动部件(25)密封固定在所述筒体(61)的侧壁上，所述边缘轴承座(37)固定在所述下支承板(62)底面上；所述转子(24)的同一直径两端具有与乏燃料球匹配的径向孔(65)。
2.如权利要求1所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述若干个存球管(18)的中部设置有转盘(20)，所述转盘(20)上具有与所述若干个存球管(18)配合的第二组存球管孔(47)，且所述转盘(20)具有与所述转轴(19)第二外花键(22)配合的第一内花键(49)；
所述料筒转子组件(4)转轴(19)的顶端具有第一外花键(13)，与所述转子驱动部件(2)花键连接。
3.如权利要求1所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述第一气流穿管(16)设置在所述顶面法兰组件(1)上，且轴向贯穿所述顶面法兰组件(1)；所述第二气流穿管(36)和一测压管(33)设置在所述底面法兰组件(6)上，且轴向贯穿所述底面法兰组件(6)，所述测压管(33)用于测量筒体(61)内部的压力。
4.如权利要求3所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述筒体组件(3)的上支承板(60)与所述第一气流穿管(16)相对的位置具有气流通孔(59)，且所述气流通孔(59)与所述存球管(18)相对所述转轴(19)等距设置。
5.如权利要求4所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述筒体组件(3)的上支承板(60)，以及所述料筒转子组件(4)的顶隔板(17)、底隔板(21)和转盘(20)上分别设有若干个第一减重孔(55)、第二减重孔(52)、第三减重孔(45)和第四减重孔(48)。
6.如权利要求1所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述筒体组件(3)的下支承板(62)设有若干漏尘通孔(41)；所述下支承板(62)的上底面具有滑向中心的斜面(42)，用于将所述存球管(18)内的粉尘和碎屑通过所述漏尘通孔(41)排出。
7.如权利要求6所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述底面法兰组件(6)上底面中部具有球窝面(34)，并设置一个轴向贯穿所述底面法兰组件(6)的粉尘排放管(35)，其中，所述粉尘排放管(35)的顶端与所述球窝面(34)的底部平齐。
8.如权利要求1-7任一所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述顶面法兰组件(1)通过第一组紧固件(7)和第一密封件(8)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；所述转子驱动部件(2)通过第二组紧固件(14)和第二密封件(15)与所述顶面法兰组件(1)密封固定连接；所述输送单一器(5)利用所述驱动部件(25)通过第三组紧固件(26)和第三密封件(27)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接；所述底面法兰组件(6)通过第四组紧固件(28)和第四密封件(29)与所述筒体组件(3)的筒体(61)密封固定连接。
9.如权利要求8所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述第一组紧固件(7)、第二组紧固件(14)、第三组紧固件(26)和第四组紧固件(28)为螺栓结构；
所述第一密封件(8)、第二密封件(15)、第三密封件(27)和第四密封件(29)为垫圈。
10.如权利要求1-7任一所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述上支承板(60)和下支承板(62)之间轴向固设有若干个支撑筋板(64)，用于提供支撑力。
11.如权利要求1-7任一所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述顶面法兰组件(1)上设置有一测温元件(12)，用于测量所述筒体(61)内部的温度。
12.如权利要求1-7任一所述的球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，其特征在于，所述筒体(3)内壁上设置有内支座(43)，所述内支座(43)位于所述下支承板(62)的下方，用于支承所述料筒转子组件(4)。
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