CN104157317B - 整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，属于裂变聚变混合堆的设备技术领域。本发明在真空壳内层的壁上设有支撑内外包层的支撑骨架，支撑骨架包括两组纵骨组，每组纵骨组由两根平行的弧形纵骨通过若干并排布置的水平筋骨连接而成，两组纵骨组中外侧的纵骨通过若干并排的周向筋骨连接，周向筋骨与水平筋骨交接于纵骨处可设置连接内外包层的键，两组纵骨组中内侧的纵骨通过若干筋板连接，筋板上均布有若干冷却管管孔；真空壳的内底部可铺设有轨道，轨道上匹配有用于拆装的换料机器人。本发明使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性；缩短了换料周期，提高工作效率，节约了成本。

Description

整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法
技术领域
本发明涉及裂变聚变混合堆的设备技术，尤其是一种基于ITER装置的整体式内置次临界包层支撑结构及其装拆方法。
背景技术
基于国际热核实验反应堆(The International Thermonuclear ExperimentalReactor，简称ITER)磁约束核聚变驱动的聚变-裂变混合能源系统利用Tokamak装置产生氘氚聚变高能中子，驱动次临界能源包层和氚增殖包层以实现能源生产和氚自持。
ITER装置包层在结构上为模块式结构，从功能上区分主要有两种即屏蔽和TBM实验模块，这些模块的结构支撑主要是与真空壳的弹性结构和键连接和固定，包层的冷却剂管道和真空壳的PHTS冷却管道串联，从而实现包层的结构支撑、核屏蔽和热量带出。总模块数量为421块，模块重量为1.53吨，最大重量小于4.5吨，极向有17段包层，环向长度从1.25～1.95m不等，极向长度0.85～1.24m不等，一个典型的模块几何尺寸为1415×1095×450mm。针对小模块包层结构，由于它的尺寸小重量轻，所以其现有的支撑和装拆结构相对于整体式内置次临界包层支撑和装拆方式无法直接移植借用。另外，小模块包层结构数量多，共有421个单模块，装拆工作量大。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，做到了尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性；采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，在真空壳内层的壁上设有支撑内外包层的支撑骨架，其中所述支撑骨架包括两组纵骨组，每组纵骨组由两根平行的弧形纵骨通过若干并排布置的水平筋骨连接而成，两组纵骨组中位于外侧的纵骨通过若干并排的周向筋骨连接，所述周向筋骨与水平筋骨交接于纵骨处可设置连接内外包层的键，两组纵骨组中位于内侧的纵骨通过若干筋板连接，所述筋板上均布有若干冷却管管孔；所述真空壳的内底部可铺设有轨道，所述轨道上匹配有用于拆装的换料机器人。
由于采用了上述结构，内外包层可通过键与键槽的方式固定于纵骨上，从而使得该支撑骨架对内外包层起到支撑的作用；该支撑骨尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性。轨道与换料机器人相匹配，使换料机器人可在轨道上自由行进，本发明采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期。
本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述纵骨的截面直径为30mm；所述筋板的厚度为30mm；同一组纵骨组中的两弧形纵骨连接有13根水平筋骨；其中所述筋板随纵骨的弧形倾斜布置，使位于边界处两筋板之间形成一定的夹角。
由于采用了上述结构，为了确保对内外包层的支撑效果，使该支撑骨架满足强度要求，同时能够根据真空壳内的尺寸进行位置布置，保证其满足真空壳的内部结构。
本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述支撑骨架分为与内包层匹配的内包层骨架、以及与外包层匹配的外包层骨架；其中内包层骨架上设有相互对应的15根筋板和15根周向筋骨，所述内包层骨架上位于边界处的两个筋板之间形成9.72° 的夹角；所述外包层骨架上设有相互对应得13根筋板和13根周向筋骨，所述外包层骨架上的位于边界处的两个筋板之间形成9.88°的夹角。
本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述换料机器人包括车座，所述车座的底部设有车轮，所述车座上设有液压升降平台，所述液压升降平台上方设有横向移动板，所述横向移动板上安装有外包层液压支撑杆和内包层液压支撑杆，其中所述外包层液压支撑杆上设有三向夹。
由于采用了上述结构，可通过该换料机器人及其上的液压支撑杆，支撑并固定内外包层，便于在拆装时，将内外包层安装于固定位置，或者将内外包层取出，同时可以满足远程操作的要求，保证操作人员的安全。
本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述三向夹包括连接于外包层液压支撑杆上的两个夹板一，所述夹板一上通过销连接有夹板二。
由于采用了上述结构，通过该三向夹可对外包层起到夹持的作用，同时可通过换料机器人的移动以及外包层液压支撑杆的伸缩，将外包层固定到预定位置，或者从预定位置移动出。
本发明的整体式内置次临界包层的装拆方法，包括以下步骤：
其中整体式内置次临界包层的安装步骤为：
步骤1、将真空壳外的低温保持器向外移，再向上提起，拆除低温保持器；
步骤2、拆除真空壳上的环向磁铁以及12组矫正线圈；
步骤3、拆除真空壳上的6块中心磁芯；
步骤4、在真空壳上切割出中心夹角为40°的缺口区域；
步骤5、在真空壳上被切割出的40°缺口处内放置换料机器人，并将内外包层分别吊装定位在换料机器人对应的液压支撑杆上，换料机器人将内外包层移到相应位置；
步骤6、换料机器人的液压支撑杆将内外包层压向真空壳内壁并紧密贴合；
步骤7、将内外包层通过键与键槽配合固定于真空壳上；
步骤8、其余内外包层依照上述步骤逐步固定完成；
步骤9、将步骤4中被切除的真空壳部分焊接于真空壳上形成整体；
步骤10、安装6块中心磁芯于真空壳上；
步骤11、安装12组矫正线圈以及环向磁铁于真空壳上；
步骤12、安装低温保持器于真空壳上；
其中整体式内置次临界包层的拆卸步骤为：
步骤1、将真空壳外的低温保持器向外移，再向上提起，拆除低温保持器；
步骤2、拆除真空壳上的环向磁铁以及12组矫正线圈；
步骤3、拆除真空壳上的6块中心磁芯；
步骤4、在真空壳上切割出中心夹角为40°的缺口区域；
步骤5、在真空壳上被切割出的40°缺口处内放置换料机器人，将换料机器人移动至需拆卸的相应内外包层处，撑开换料机器人上的对应的液压支撑杆顶住内外包层，缓慢松开液压支撑杆将包层拆下，将拆下的包层放于换料机器人上的支撑座；
步骤6、换料机器人将内外包层沿轨道运输到40°缺口处，由吊车将内外包层吊出。
由于采用了上述方法，构思独特，巧妙灵活，可方便快捷地对内外包层进行操作，实现对内外包层的拆装效果，可缩短装拆整体式内置次临界包层的换料周期，提高工作效率，节约了成本。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，做到了尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性；
2、本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期，提高工作效率，节约了成本。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明中支撑结构的示意图。
图2是本发明中切割40°真空壳的示意图。
图3是本发明中切开40°放入包层的装配图。
图4是本发明中换料机器人的外包层液压支撑杆的结构示意图；
图5是本发明的固定就位的内外包层的示意图。
图中标记：1-纵骨，2-周向筋骨，3-水平筋骨，4-筋板，5-管孔，6-真空壳，7-内包层，8-外包层，9-轨道，10-换料机器人，11-车轮，12-液压升降平台，13-横向移动板，14-外包层液压支撑杆，15-内包层液压支撑杆，16-夹板一，17-夹板二，18-销。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1至图5所示，本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，在真空壳6内层的壁上设有支撑内外包层的支撑骨架，其中所述支撑骨架包括两组纵骨组，每组纵骨组由两根平行的弧形纵骨1通过若干并排布置的水平筋骨3连接而成，两组纵骨组中位于外侧的纵骨1通过若干并排的周向筋骨2连接，所述周向筋骨2与水平筋骨3交接于纵骨1处可设置连接内外包层的键，两组纵骨组中位于内侧的纵骨1通过若干筋板4连接，所述筋板4上均布有若干冷却管管孔5。其中所述纵骨1的截面直径为30mm；所述筋板4的厚度为30mm；同一组纵骨组中的两弧形纵骨1连接有13根水平筋骨3；其中所述筋板4随纵骨1的弧形倾斜布置，使位于边界处两筋板4之间形成一定的夹角。所述支撑骨架分为与内包层匹配的内包层骨架、以及与外包层匹配的外包层骨架；其中内包层骨架上设有相互对应的15根筋板4和15根周向筋骨2，所述内包层骨架上位于边界处的两个筋板4之间形成9.72° 的夹角；所述外包层骨架上设有相互对应得13根筋板4和13根周向筋骨2，所述外包层骨架上的位于边界处的两个筋板4之间形成9.88°的夹角。
在所述真空壳6的内底部可铺设有轨道9，所述轨道9上匹配有用于拆装的换料机器人10，所述换料机器人10包括车座，所述车座的底部设有车轮11，所述车座上设有液压升降平台12，所述液压升降平台12上方设有横向移动板13，所述横向移动板13上安装有外包层液压支撑杆14和内包层液压支撑杆15，其中所述外包层液压支撑杆14上设有三向夹。所述三向夹包括连接于外包层液压支撑杆14上的两个夹板一16，所述夹板一16上通过销18连接有夹板二17。
本发明的整体式内置次临界包层的装拆方法，包括以下步骤：
其中整体式内置次临界包层的安装步骤为：
步骤1、将真空壳6外的低温保持器向外移，再向上提起，拆除低温保持器；
步骤2、拆除真空壳6上的环向磁铁以及12组矫正线圈；
步骤3、拆除真空壳6上的6块中心磁芯；
步骤4、在真空壳6上切割出中心夹角为40°的缺口区域；
步骤5、在真空壳6上被切割出的40°缺口处内放置换料机器人10，并将内外包层分别吊装定位在换料机器人10对应的液压支撑杆上，换料机器人10将内外包层移到相应位置；
步骤6、换料机器人10的液压支撑杆将内外包层压向真空壳6内壁并紧密贴合；
步骤7、将内外包层通过键与键槽配合固定于真空壳6上；
步骤8、其余内外包层依照上述步骤逐步固定完成；
步骤9、将步骤4中被切除的真空壳部分焊接于真空壳6上形成整体；
步骤10、安装6块中心磁芯于真空壳6上；
步骤11、安装12组矫正线圈以及环向磁铁于真空壳6上；
步骤12、安装低温保持器于真空壳6上；
其中整体式内置次临界包层的拆卸步骤为：
步骤1、将真空壳6外的低温保持器向外移，再向上提起，拆除低温保持器；
步骤2、拆除真空壳6上的环向磁铁以及12组矫正线圈；
步骤3、拆除真空壳6上的6块中心磁芯；
步骤4、在真空壳6上切割出中心夹角为40°的缺口区域；
步骤5、在真空壳6上被切割出的40°缺口处内放置换料机器人10，将换料机器人10移动至需拆卸的相应内外包层处，撑开换料机器人上的对应的液压支撑杆顶住内外包层，缓慢松开液压支撑杆将包层拆下，将拆下的包层放于换料机器人10上的支撑座；
步骤6、换料机器人10将内外包层沿轨道运输到40°缺口处，由吊车将内外包层吊出。
综上所述，本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，做到了尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性；采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期，提高工作效率，节约了成本。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，在真空壳（6）内层的壁上设有支撑内外包层的支撑骨架，其特征在于：其中所述支撑骨架包括两组纵骨组，每组纵骨组由两根平行的弧形纵骨（1）通过若干并排布置的水平筋骨（3）连接而成，两组纵骨组中位于外侧的纵骨（1）通过若干并排的周向筋骨（2）连接，所述周向筋骨（2）与水平筋骨（3）交接于纵骨（1）处可设置连接内外包层的键，内外包层通过键与键槽的方式固定于纵骨（1）上，两组纵骨组中位于内侧的纵骨（1）通过若干筋板（4）连接，所述筋板（4）上均布有若干冷却管管孔（5）；所述真空壳（6）的内底部铺设有轨道（9），所述轨道（9）上匹配有用于拆装的换料机器人（10）。
2.如权利要求1所述的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，其特征在于：所述纵骨（1）的截面直径为30mm；所述筋板（4）的厚度为30mm；同一组纵骨组中的两弧形纵骨（1）连接有13根水平筋骨（3）；其中所述筋板（4）随纵骨（1）的弧形倾斜布置，使位于边界处两筋板（4）之间形成一定的夹角。
3. 如权利要求2所述的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，其特征在于：所述支撑骨架分为与内包层匹配的内包层骨架、以及与外包层匹配的外包层骨架；其中内包层骨架上设有相互对应的15根筋板（4）和15根周向筋骨（2），所述内包层骨架上位于边界处的两个筋板（4）之间形成9.72° 的夹角；所述外包层骨架上设有相互对应得13根筋板（4）和13根周向筋骨（2），所述外包层骨架上的位于边界处的两个筋板（4）之间形成9.88°的夹角。
4.如权利要求1或2或3所述的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，其特征在于：所述换料机器人（10）包括车座，所述车座的底部设有车轮（11），所述车座上设有液压升降平台（12），所述液压升降平台（12）上方设有横向移动板（13），所述横向移动板（13）上安装有外包层液压支撑杆（14）和内包层液压支撑杆（15），其中所述外包层液压支撑杆（14）上设有三向夹。
5.如权利要求4所述的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，其特征在于：所述三向夹包括连接于外包层液压支撑杆（14）上的两个夹板一（16），所述夹板一（16）上通过销（18）连接有夹板二（17）。
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