CN1031295A - 低容量气冷核反应堆装置及该类核反应堆装置运行元件的装入和卸出方法 - Google Patents

Abstract

在已知的该类核反应堆装置中，总是将核容器连 同其内的运行元件一起拉进位于反应堆容器(1)上方 的屏蔽罩内。因此屏蔽罩必须制造得相当大，这导致 了占地和重量大的问题。一个结构简单的核反应堆 装置，其中有一个运输容器(8)，该容器放在地下室 (2)的顶盖上方，其底板(16)与顶盖上的入口孔(7)相 重叠。一根可垂直移动的输送球形料的管(36)从球 料堆(12)穿过底板(16)伸入运输容器(8)的内室。运 输容器(8)与反应器(1)之间装有一台鼓风机(26)，其 吸入管(29)与运输容器内室相连，其压送管(32)则通 入含有球料堆的反应堆容器(1)中。

Description

本发明涉及一个低容量气冷核反应堆装置，该装置装有一个反应堆运转时在反应堆容器内固定不动的球形运行元件料堆，其中反应堆容器位于一个地下室内，其顶盖有一个入口孔，并具有一个为了操作运行元件而设置的至少在地下室顶盖上方搭接的建筑物体。

由DE-OS3518968已知一种该类核反应装置。文中在装置多年的负载运行结束之后，借助于一个固定安装的提升机打开地下室口，将核容器连同其内的运行元件一起取出。在位于地下室上面的建筑物内设有一个屏蔽罩，其大小必须能容纳整个核容器。如果该屏蔽罩是运输容器的一部分，则必须设计得大并且相应笨重。相反地，如果运行元件必须从该屏蔽罩转装到一个运输容器中，这就需要另外花费一笔用于安全保护的费用。

由此提出的任务是，设计一种如开头所述类型的核反应装置，该装置使得简易，安全（防止辐射）地操纵运行元件成为可能。

本发明解决了这一任务，即将一个运输容器停放在地下室的顶盖上，其底面与地下室顶盖的入口相重迭，一根可垂直操作的输送球形供料的管道从球体料堆的表面穿过运输容器器底延伸到运输容器内室，在运输容器与反应堆容器之间设有一台鼓风机，其吸入管与运输容器内室相连，其压力管道通入装有球料堆的反应堆容器内。

持续运行的气流将球形运行元件携带入运输容器内。其中可垂直移动的输送球形供料的管道保证其伸入反应堆容器内的端部总是直接靠近球料堆的表面。

为了使气流能容易夹带球形运行元件，宜将输送球形料的管朝向料堆的端面，使其具有偏离水平面的轮廓并可绕其轴线转动

宜把输送球形料的管道制成内侧带纵向肋条的加肋管结构。

为了顺利地将运输容器中的装载物料加满到紧靠其顶盖之下，可从运输容器底部向其内室垂直伸入一根手杖形状的导管，该导管一直伸到运输容器顶盖附近，输送球形料的管伸入该导管并可在其内垂直移动。

该导管不仅可导入输送球形料的管，而且也可导入球形料，以使从上面填装运输容器。

运输容器底板上钻有一个穿进手杖形导管的同心孔，还有一个接纳鼓风机吸入管的孔。装料过程结束后，这些开口可用球伐封闭并可用装在封盖上的屏蔽塞密封。

为使吸入管不从运输容器吸入灰尘，在一个优选实施方案中，运输容器设有一块作为过滤器的中间隔板来支撑运行元件，吸入管终端接在该隔板之下。

最好在建筑物内设置一个带有液压提升装置的可运行门型吊车支架，由它在入口上部的加料部位和位于建筑物外面的运输车辆之间搬运运输容器。由此省去了固定的提升机和相应昂贵的建筑投资。

输送球形料的管附有一个转动及推进部件以使进行垂直运动和转动，该部件最好固定在一个附属于反应堆容器的屏蔽滑阀的建筑构件上。

该转动和推进部件的优选结构可由其它从属权利要求得知。

在按照权利要求1的核反应堆装置中，更换运行元件的方法可以如下进行，使一次循环回路在不加压条件下运行，并使冷却气储于其间;用运输容器和反应堆容器之间的循环气流将运行元件输送到运输容器中;当运输容器装满燃尽的运行元件后就与循环气流隔开;将一个装有新燃料元件的容器与循环气流连通;运行元件靠自身重力通过输送球形料的管道进入反应堆容器，其中通过调整鼓风机的功率对下落的球形料施加止动作用;使输送球形球的管子的朝向球形料堆的端部始终保持在球形料堆表面的位置上;使冷却气从中间储罐返回到一次回路，并由储气罐补充损失的气体。

这种方法的优点特别在于可在常压核反应堆中更换运行元件，省去了寰换爸茫捎昧嘶爸茫虼丝山溆糜诙嘀肿爸谩?

借助于附图1至6和实施例描述本发明的核反应堆装置和该核反应堆装置运行元件的更换方法。

其中：

图1为更换运行元件的过程示意图;

图2以较大比例表示核反应堆装置的一部分;

图2a是球形料堆的部分视图;

图2b是沿图2a中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图;

图3以较大比例表示图2的一部分;

图4以较大比例表示图2的另一部分;

图5是沿图4中Ⅴ-Ⅴ线的剖视图;

图6是图5中部件“Ⅵ”的详图。

由图1可知把球形运行元件填装或卸空反应堆容器1的结构示意图。地下室2包含有反应堆容器1。地下室顶盖3被用4所表示的建筑物围住，建筑物有一大门5，经该大门一个可移动的门型吊车支架6驶进或驶出建筑物。可移门型吊车通过一个液压提升装置7搬动运输容器8，因此不再需要在建筑物4中安装固定的提升机。一个没有进一步示出的自动吊车接过运输容器，并在到达水平位置9后将其放在一个运输车辆10上。

图2表示参与对球形运行元件11操纵处理的核反应堆装置部分。球形运行元件11的料堆12由反射体13所围绕，反射体具有内装吸收棒15的通道14。固定的料堆可负载运行多年。运行期满后，要从反应堆容器1内除去所有运行元件并更换新的。为此，将运输容器8放在地下室的顶盖3上，使其底面16与顶盖3的入口17重迭。在放置运输容器之前，必须卸下一个用螺钉18固定在运输容器上的封密盖19（图3），以使打开在用螺钉20所固定的部件21、21a中钻的孔22、22a。为了保证屏蔽作用，密封屏蔽盖19带有两个屏蔽塞23，盖上密封盖时屏蔽塞伸进孔22、22a中。在部件21、21a上面各有一个可从运输容器侧面操作的球阀24放入由螺钉25固定的底板16中，使得能够关闭通向孔22、22a上面的底板通孔。一个通气量可调的鼓风机26经中间放置的支架27放在反应堆容器1上。一根带有关闭阀件28的吸入管29通向底板16的孔22a，在球阀24打开时从运输容器8抽气。为了不从运输容器抽出灰尘颗粒，接纳吸入管的底板通孔终止在作为过滤器的中间隔板30下面。另外，中间隔板还相当结实，以便能够承受达到线31处的球形料的重量。在后面运输容器卸料时，中间隔板30上设有的一个堵头64可打开卸出燃尽运行元件用的出口。鼓风机26的压送管32将吸入的气体经过一个装在反应堆容器上的关闭滑板闸33沿箭头方向34送入反应堆容器1的球形料堆12。借助于一个固定在关闭滑板闸33上的转动和推动部件35，输送球形料的管36的朝向料堆12的端部始终保持在料堆表面的位置上，并绕其轴线转动。由图2a和2b可以看到，输送球形料的管36的结构为内侧带有纵向肋条37的加肋管。由于这一措施，与光滑管相比，可更好地导入并更快地输送运行元件11。输送球形料的管36的朝向料堆12的端面是倾斜的，因而其外形偏离于水平面。当输送球形料的管36沿箭头方向38绕其轴线39来回摇摆转动时，运行元件11可更容易进入输送球形料的管36的倾斜开口，因而提高了输送效率，避免了堵口现象。输送球形料的管36同心地穿过转动和推进部件35，并在球阀24打开时到达手杖形导管40。导管40固定在底板16内侧，向上垂直延伸，其弯曲的端部直至运输容器8的顶盖附近。在转动和推进部件35与底板16之间，一根同心地围绕着输送球形料的管36的空心管41被用螺钉42固定在底板下侧。用一波纹管43使该管与转动和推进部件35防尘连接。为了能够安装输送球形料的管36，它在切断处44的范围内合缝。弹簧45将空心管41夹持在应有位置，以使稳定经波纹管43的连接。

图4至6表示转动和推进部件35的构造。输送球形料的管36穿过中心通管46延伸，并经辊轮47滑动。夹紧装置48与转动和推移部件的外壳49刚性连接。通过气流冲击调节元件52的压力介质出口51，卡爪50可压紧在输送球形料的管36上。在夹紧状态下，通过与壳体49相连的齿轮54相啮合的旋转驱动器53来转动输送球形料的管36。齿轮54借助于纹槽轴承55放置在支承元件56上。支承元件56由螺钉57固定在屏蔽滑板闸33上。一个步进式活塞58由螺钉61连接谑渌妥爸?2上，其中由压力介质接管59、60可使活塞上升大约30mm的高度。输送装置配备有由压力管63操作的同种夹爪50a，该夹爪与夹紧装置48的夹爪一样。夹紧装置48放开输送球形料的管36以后，输送装置62可进行同样的动作，在步进活塞58的冲程内垂直移动该输送球形料的管。

当应该从反应堆容器内1取出球形料12时，先卸下运输容器8的密封盖19并打开球阀24，然后将运输容器放在地下室2顶盖3上的装载位置。使核反应堆装置进入无压运行状态，使冷却气进入中间储罐，待新料装载后再送至一次冷却回路。将鼓风机吸气段与运输容器8连通以及鼓风机压送段与反应堆容器1连通之后，持续运行的气流即将球形料携带入运输容器。利用转动和推进部件35使输送球料的管36始终保持在料堆12的表面位置上，并在必要时使其摆动旋转。装载新的运行元件时使用相同的装置。但不再使用那样的厚壁容器。而且容器不含有导管，所以运行元件可以自由落入反应堆容器内。当降低气流的流动速度时会对下落的球料起止动的作用。

符号表

1    反应堆容器

2    地下室

3    顶盖

4    建筑物

5    大门

6    门型吊车支架

7    提升装置

8    运输容量

9    位置

10    运输车

11    运行元件

12    球形料堆

13    反射体

14    通道

15    吸收棒

16    底板

17    入口孔

18、20、25、42、57、61    螺栓

19    密封盖

21、21a    部件

22、22a    孔

23    屏蔽塞

24    球阀

26    鼓风机

27    支撑架

28    关闭阀件

29    吸入管

30    中间隔板

31    线

32    压送管

33    屏蔽滑阀

34、38    箭头方向

35    转动和推进部件

36    输送球形料的管

37    纵向肋条

39    轴线

40    导管

41    空心管

43    波纹管

44    分隔处

45    弹簧

46    通道

47    辊轮

48    夹紧装置

49    壳体

50、50a    卡爪

51、59、60、63    压力介质接头

52    调节元件

53    转动驱动装置

54    齿轮

55    纹槽轴承

56    支承元件

58    步进式活塞

62    输送装置

Claims (16)

1、带有反应堆运行时在反应堆容器(1)内静止不动的球形运行元件(11)料堆(12)的低容量气冷核反应堆装置，其中反应堆容器位于一个地下室(2)内，地下室顶盖(3)有一入口孔(17)，还具有一个至少重迭在地下室顶盖之上的、用于操作运行元件的建筑物体(4)，其特征是，在地下室(2)顶盖(3)上方放有一个运输容器(8)，其底板(16)与地下室顶盖的入口孔(17)重迭，一根可垂直移动的输送球形料的管(36)从球料堆(12)表面穿过运输容器(8)的底板(16)一直延伸到运输容器内室，在运输容器(8)与反应堆容器(1)之间安装有一台鼓风机(26)，其吸入管(29)与运输容器内室相连通，其压送管(32)则通入放有球料堆的反应堆容器(1)内。

2、按照权利要求1的气冷核反应堆装置，其特征是，输送球形料的管（36）朝向料堆（12）的端面，具有偏离于水平面的轮廓，并可绕其轴线（39）转动。

3、按照权利要求1或2的气冷核反应堆装置，其特征是，输送球形料的管（36）是一根内侧带有纵向肋条（37）的加肋管。

4、按照权利要求1的气冷核反应堆装置，其特征是，一根手杖形导管（40）基本垂直地从运输容器（8）底板（16）伸进其内室，导管一直达到运输容器顶盖附近，输送球形料的管（36）通入导管（40）并可在其内垂直移动。

5、按照权利要求1或4的气冷核反应堆装置，其特征是，运输容器（8）的底板（16）钻有与导管（40）同心的孔（22），该孔可由球阀（24）关闭。

6、按照权利要求1的气冷核反应堆装置，其特征是，运输容器底板上开有一个穿入吸入管的孔（22a），该孔可由球阀（24）关闭。

7、按照权利要求1、5或6的气冷核反应堆装置，其特征是，底板（16）下面可附上一个密封盖（19），该密封盖带有伸入底板孔（22、22a）中的屏蔽塞（23）。

8、按照权利要求5或6的气冷核反应堆装置，其特征是使球阀（24）可以进入安装在底板（16）的部件（21、21a）上。

9、按照权利要求1的气冷核反应堆装置，其特征是，运输容器（8）有一个作为过滤器的用于支撑运行元件（11）的中间隔板（30），吸入管（29）接在隔板下面。

10、按照权利要求1的气冷核反应堆装置，其特征是，建筑物（4）内设有一带有液压提升装置（7）的可运行门型吊车支架（6），该吊车在入口孔（17）上面的装料位置和建筑物（4）外面的运输车辆（10）之间搬运运输容器（8）。

11、按照权利要求1至5中之一的气冷核反应堆装置，其特征是，输送球形料的管线（36）在运输容器（8）和反应堆容器（1）之间有一个转动和推进部件（35）。

12、按照权利要求11的气冷核反应堆装置，其特征是，转动和推进部件（35）固定在一个反应容器（1）带有的关闭滑板闸（33）的壳体上。

13、按照权利要求11或12的气冷核反应堆装置，其特征是，在转动和推进部件（35）与运输容器底板（16）之间有一根空心管（41），该管同心地围绕输送球形料的管（36）并留有一定间隙。

14、按照权利要求11、12或13的气冷核反应堆装置，其特征是，转动和推进部件（35）同心围绕输送球形料的管（36），它有一个可在轴向与输送球形料的管一起或自身单独移动的气动控制的步进式活塞（58）、一个输送球形料的管（36）的夹紧装置（48），以及一个使夹紧装置和输送球形料的管一起转动的驱动装置（53）。

15、按照权利要求14的气冷核反应堆装置，其特征是，步进式活塞（58）和夹紧装置（48）在朝向输送球形料的管36的圆周面上装有多个夹爪（50、50a），通过气动控制的调节元件（52）可使夹爪压紧在输球管上，夹紧装置和步进式活塞轮流与输送球形料的管（36）动力啮合。

16、在权利要求1的核反应堆装置中更换运行元件的方法，其特征是，使一次冷却回路进入不加压运行并将冷却气储于中间储罐，用运输容器（8）与反应堆容器（1）之间的循环气流将运行元件（11）送入运输容器，使运输容器在装满燃尽的运行元件（11）后与循环气流断开，将装有新的运行元件的容器与循环气流接通，运行元件靠重力经输送球形料的管（36）进入反应堆容器（1），同时通过调节鼓风机功率对下落的球体施加止动作用，输送球形料的管（16）朝向球料堆（12）的端部始终保持在球料堆表面的位置上，使冷却气从中间储罐返回一次冷却回路，并由储气罐平衡补充损失的气体。

Images