CN102982855A - 球床高温堆燃料球隔料输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球床高温堆燃料球隔料输送装置，属于反应堆工程技术领域。该装置的主要部件包括：端盖组件、箱体组件、转盘组件和驱动组件。转盘组件的主体是具有导球槽和过球通孔两个结构特征的转盘，在过球通孔上方以及导球槽的两侧设置有2个弧形托架；端盖组件上焊接有一个贯穿端盖的过球接管，过球接管下部加工出2个耳板；装配后端盖组件中过球接管的耳板位于转盘的导球槽内上部，箱体组件上的过球接管和过球通孔与端盖组件中过球接管等径同轴。采用本技术方案的燃料球隔料输送装置，能够避免碎球卡塞故障的发生，保证了燃料球单一输送的可靠性和反应堆可利用性，并能有效节省管路系统安装空间和减少安装工作量。

Description

球床高温堆燃料球隔料输送装置

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，特别地涉及一种用于球床高温堆的燃料球隔料输送装置。

背景技术

球床高温气冷堆采用球形燃料元件多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行，反应堆运行期间，每天需要从堆芯卸出一定数量的燃料，并逐一进行燃耗测量，达到目标燃耗的乏燃料经过一系列流程后输送至乏燃料贮存系统做厂内中间贮存，而大量未达到目标的燃料球则利用载带氦气气力输送返回堆芯继续反应和再次循环，同时，还需要向堆芯装入与卸出乏燃料数目相等的新燃料元件，以保证反应堆的反应性。

在堆芯卸料、燃耗测量、乏燃料卸料和新燃料装料过程中的一些特定位置，均设置了球形元件暂存管段，球形元件串列暂存在管段内，排队等候后续操作。发明专利“应用于高温气冷堆的球形元件单一化输送装置”(申请公布号：CN201010533835.5)公开了一种接球杯转子结构的输送单一器，执行对暂存管段内的球形元件单一化输送的功能。在上游管段内所有球形元件均具有良好实体结构完整性的情况下，该结构的输送装置具有高度的运行可靠性。但是，如果管路内存在碎球或碎渣，受接球杯的深度及空间限制，接球杯内的燃料球被垫高而超出剪切面，导致发生切球或卡球故障，从而必须利用上游辅助装置，参见发明专利“球床高温堆球流管路闭锁器”(专利号CN201010103320.1)截断串列燃料元件，并对管路泄压后，打开转子轴对侧的小法兰盖，借助于长柄扳手配合转子轴的方头端强制切碎元件，并安全排出上游管路内的强放射性球形元件，然后重新装配输送装置，进而进行气氛置换和管路充压等一系列操作后才能恢复系统运行。停运检修对核电站的可利用性和经济性造成很大影响，并可能对设备检修人员造成剂量照射。采用此组合装置，局部管路系统复杂，燃料装卸系统中十多个暂存管段复杂，系统制造及安装成本高。

发明内容

(一)所要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种应用于球床高温堆的串列燃料球暂存管路下游，不会发生切球及碎球卡堵的燃料球隔料输送装置，以保证燃料装卸系统的运行可靠性和反应堆的可利用性。

(二)技术方案

本发明提供球床高温堆燃料球隔料输送装置，该装置包括端盖组件(1)、箱体组件(6)、转盘组件(10)和驱动组件(17)；

所述端盖组件(1)包括盘形端盖(2)和大于燃料球直径的第一接管(3)，所述端盖(2)上设有转轴通孔(4)，所述第一接管(3)底端带有2个耳板(5a、5b)；

所述箱体组件(6)包括箱体(7)和第二接管(8)，所述箱体(7)上设有大于燃料球直径的第一过球通孔(9)，所述第二接管(8)与第一过球通孔(9)同轴等径，固定在所述箱体(7)表面；

所述转盘组件(10)包括转盘(11)、转轴(12)和两个托架(13、14)，位于箱体内，所述转盘(11)上设有槽宽与槽深均大于燃料球直径的导球槽(15)，所述导球槽(15)的槽底设有第二过球通孔(16)，所述导球槽(15)与转轴同轴，所述托架(13、14)设在所述转盘(11)上，所述第二过球通孔(16)的直径大于燃料球直径；

所述第一接管(3)与第二接管(8)同轴，第一接管(3)底端的耳板(5a、5b)位于所述导球槽(15)上空内；所述转轴(12)穿过转轴通孔(4)，并支撑在所述端盖(2)和箱体(7)上。

优选的，所述第一接管(3)的管径、第二接管(8)的管径、第二过球通孔(16)的孔径及导球槽(15)的槽宽与槽深均大于燃料球直径2-5mm。

优选的，所述托架(13、14)为弧形托架。

优选的，所述托架(13、14)的两侧均有一个过渡坡面(13a、13b、14a、14b)，托架外伸板下表面距其正下方的导球槽底面为65mm，这部分导球槽与外围导球槽之间有一个过渡段(15a、15b)。

优选的，所述托架的过渡坡面(13a、13b、14a、14b)与位于其下方的导球槽过渡段(15a、15b)之间的距离均大于或等于65mm。

优选的，所述端盖组件(1)中的第一接管(3)的管径为65mm。

优选的，所述箱体组件(6)中的第一过球通孔(9)的孔径和第二接管(8)的管径均为65mm。

优选的所述转盘组件(10)中导球槽(15)的槽宽与槽深以及第二过球通孔(16)的直径均为65mm。

优选的，所述驱动部件(17)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。

优选的，所述所述端盖组件(1)通过第一组紧固件(23)和第一密封件(24)与所述箱体组件(6)相连，所述驱动组件(17)通过第二组紧固件(25)和第二密封件(26)与端盖组件(1)相连。

(三)有益效果

本发明所提供的球床高温堆燃料球输送装置，位于第一接管内的串列燃料球被耳板限制并受转盘组件的导球槽底面支承，转盘带动托架经过耳板过程中，托架将底端一个燃料球与上部串列燃料球分隔开，当出球孔转至与第二通孔同轴位置时，底部燃料球被排出；而在托架完全转过耳板后，串列燃料球又进入导球槽内。

本技术方案与前述转子接球杯结构的单一化输送装置相比，由于所述端盖组件内第一接管及其耳板对串列燃料球的限位，所述转盘导球槽侧面及转盘上表面与所述端盖下表面不会形成剪切面，具有过渡段和圆滑接触面的2片式托架能够可靠地将底端单个燃料球从串列燃料球中分隔开来。

另一方面，托架下方导球槽内有足够的空间可容纳单个燃料球、碎球及碎片，在托架分隔过程中，托架可抬高上部串列燃料球，并且其过渡段对碎球和碎片具有扰动作用，从而在导球槽的导向作用下，进入耳板内的碎片可以先于或者晚于被分隔的单个燃料球排出，避免了碎球卡塞故障的发生，从而保证了燃料球单一输送的可靠性和反应堆可利用性。

采用本技术方案后，由一台隔料输送装置取代了闭锁器和单一化输送装置，不仅简化了局部管路系统，而且使燃料装卸系统中十多个暂存管段的得以显著简化，降低了系统制造及安装成本。

附图说明

图1为本发明球床高温堆燃料球输送装置的一个实施例的结构主视图；

图2为本发明球床高温堆燃料球输送装置的一个实施例的转盘组件结构俯视图；

图3为本发明球床高温堆燃料球输送装置的一个实施例的三维结构示意图及其隔料与排球局部区域的放大示意图。

其中，1：端盖组件；2：端盖；3：第一接管；

4：转轴通孔；5、5a、5b：耳板；6：箱体组件；7：箱体；

8：第二接管；9：第一过球通孔；10：转盘组件；11：转盘；

12：转轴；13、13a、13b、14、14a、14b：托架及其过渡段；

15、15a、15b：导球槽及其过渡段；16：第二过球通孔；

17：驱动组件；18：磁耦合联轴器；19：内磁转子；20：隔离罩；

21：第一轴承；22：第二轴承；23：第一组紧固件；

24：第一密封件；25：第二组紧固件；26：第二密封件；

27：串列燃料球；28：底端燃料球。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，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。

如图1所示，该隔料输送装置是一个包括端盖组件1、箱体组件6、转盘组件10和驱动组件17的承压机械设备。

其中，端盖组件1由端盖2和第一接管3焊接而成，端盖2上设有一个转轴通孔4，第一接管3底端带有2个耳板5a、5b，第一接管3的管径略大于燃料球直径，取值2-5mm。本实施例取管径值为65mm，便于直径60mm燃料球的顺畅流动，在第一接管3及其上游接管内可以暂存数量不等的串列燃料球27。

箱体组件6由箱体7和第二接管8焊接而成，箱体7上有一个第一过球通孔9，其孔径同样略大于燃料球直径，取值为2-5mm。这里孔径同样取为65mm，第二接管8与第一过球通孔9同轴等径并焊接在所述箱体7表面上。

转盘组件10由转盘11、转轴12和两个托架13、14组成，转盘11上设有一个导球槽15和一个贯穿该导球槽15，设在槽底的第二过球通孔16。所述导球槽15为一个与转轴同轴的圆环槽，其槽宽和槽深均为65mm；所述第二过球通孔16的直径也为65mm。所述两个托架13、14优选为弧形，装配在导球槽15外的转盘11上，其中，当弧形托架转至第二过球通孔16上方时，应保证第二过球通孔16位于弧形托架13、14正下方的中部。所述弧形托架13、14的两侧均有一个过渡坡面13a、13b、14a、14b，弧形托架外伸板下表面距其正下方的导球槽地面为65mm，这部分导球槽与外围导球槽之间有一个过渡段15a、15b，如图2所示。弧形托架的过渡坡面13a、13b、14a、14b与位于其下方的导球槽过渡段15a、15b之间的距离均大于或等于65mm，以保证在转盘转动过程中，不会为60mm直径的燃料球极可能的碎片卡塞。

所述驱动组件17采用发明专利“高温气冷堆氦气空间的密封传动装置及其驱动装置”(专利申请号：CN201010103351.7)公开的密封传动装置及其驱动装置，由“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，可以避免放射性污染氦气向环境的泄露，并实现对转盘11的转动控制。

所述转盘组件10的转轴12穿过所述端盖2的转轴通孔4，并利用第一轴承21支撑在所述端盖2上，其底端利用第二轴承22支撑在所述箱体7上，所述转轴12与所述驱动组件17中磁耦合联轴器18的内磁转子19相连。

该隔料输送装置压力边界处的主要连接与密封接口包括：所述端盖组件1通过第一组紧固件23和第一密封件24与所述箱体组件6相连，所述驱动组件17通过第二组紧固件25和第二密封件26与端盖组件1相连。所述端盖组件1、箱体组件6和驱动组件17中磁耦合联轴器18的隔离罩20构成承压腔体，所有密封均为静密封，能够实现对放射性氦气的可靠密封。

如图1～3所示，装配时，所述端盖组件1的第一接管3与所述箱体组件6的第二接管8同轴装配，其第一接管3的耳板5a、5b位于所述转盘组件10的导球槽15上空内。所述转盘组件10在绕其转轴12转动时，其两个弧形托架13、14能够顺畅通过端盖组件1中第一接管3的耳板5a、5b，其导球槽15也能不触碰耳板5a、5b而自由旋转。

由于所述端盖组件1的第一接管3的耳板5a、5b位于所述转盘组件10的导球槽15内上方，在转盘组件10旋转过程中，位于第一接管3内串列燃料球27被导球槽15的槽底支承，当弧形托架13、14经过耳板5a、5b时，托架过渡段即将串列燃料球底端的一个燃料球28与上部串列燃料球27分隔开来，而所述单个燃料球28则仍然被托架过渡段13a、14a或13b、14b下方的导球槽过渡段15a或15b支承，并被限制在耳板5a、5b内。在转盘组件10继续转动至其第二过球通孔16处于第一接管3正下方时，第二过球通孔16与其下方箱体组件6上的第一过球通孔9连通，从而所述单个燃料球28依靠自身的有利形状和重力顺畅排出。

由于管路内发生碎球的概率极低，即使产生碎球其碎片也很小，且托架下方有足够的空间可容纳单个燃料球、碎球及碎片，因而在托架分隔过程中，托架对碎片具有扰动作用，且在导球槽的导向作用下，进入耳板内的碎片可以先于或者晚于被分隔的单个燃料球排出，而不会产生碎球卡塞故障。

本发明不限于上述实施方式，只要隔料输送装置中采用了耳板、转盘、托架、导球槽等结构，均落在本发明的保护范围之中。

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 (10)

1.一种球床高温堆燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述装置包括：端盖组件(1)、箱体组件(6)、转盘组件(10)和驱动组件(17)；

所述端盖组件(1)包括盘形端盖(2)和大于燃料球直径的第一接管(3)，所述端盖(2)上设有转轴通孔(4)，所述第一接管(3)底端带有2个耳板(5a、5b)；

所述箱体组件(6)包括箱体(7)和第二接管(8)，所述箱体(7)上设有大于燃料球直径的第一过球通孔(9)，所述第二接管(8)与第一过球通孔(9)同轴等径，固定在所述箱体(7)表面；

所述转盘组件(10)包括转盘(11)、转轴(12)和两个托架(13、14)，位于箱体内，所述转盘(11)上设有槽宽与槽深均大于燃料球直径的导球槽(15)，所述导球槽(15)的槽底设有第二过球通孔(16)，所述导球槽(15)与转轴同轴，所述托架(13、14)设在所述转盘(11)上，所述第二过球通孔(16)的直径大于燃料球直径；

所述第一接管(3)与第二接管(8)同轴，第一接管(3)底端的耳板(5a、5b)位于所述导球槽(15)上空内；所述转轴(12)穿过转轴通孔(4)，并支撑在所述端盖(2)和箱体(7)上。

2.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述第一接管(3)的管径、第二接管(8)的管径、第二过球通孔(16)的孔径及导球槽(15)的槽宽与槽深均大于燃料球直径2-5mm。

3.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述托架(13、14)为弧形托架。

4.如权利要求1-3所述的任一燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述托架(13、14)的两侧均有一个过渡坡面(13a、13b、14a、14b)，托架外伸板下表面距其正下方的导球槽底面为65mm，这部分导球槽与外围导球槽之间有一个过渡段(15a、15b)。

5.如权利要求4所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述托架的过渡坡面(13a、13b、14a、14b)与位于其下方的导球槽过渡段(15a、15b)之间的距离均大于或等于65mm。

6.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述端盖组件(1)中的第一接管(3)的管径为65mm。

7.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述箱体组件(6)中的第一过球通孔(9)的孔径和第二接管(8)的管径均为65mm。

8.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述转盘组件(10)中导球槽(15)的槽宽与槽深以及第二过球通孔(16)的孔径均为65mm。

9.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述驱动部件(17)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。

10.如权利要求1所述的燃料球隔料输送装置，其特征在于，所述所述端盖组件(1)通过第一组紧固件(23)和第一密封件(24)与所述箱体组件(6)相连，所述驱动组件(17)通过第二组紧固件(25)和第二密封件(26)与端盖组件(1)相连。

Images