CN104240783A - 一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核电装备领域的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，包括运输容器筒体、运输容器盖、贮存容器筒体、贮存容器盖和集束管组件，运输容器盖将运输容器筒体的顶部封闭，集束管组件置于贮存容器筒体内，贮存容器盖将贮存容器筒体的顶部封闭；运输容器筒体的内筒体和外筒体之间填充筒体缓冲层，筒体缓冲层的顶部通过一环形的顶部法兰封闭，围绕顶部法兰顶面的外圆周设有顶部缓冲筋板，围绕运输容器筒体的外筒体，设有筒外缓冲筋板；运输容器盖，包括运输容器盖体和填充在运输容器盖体内的盖体缓冲层；贮存容器筒体，包括吊篮筒体，以及径向由内向外依次设置的环形的吊篮筒体、中子吸收板和保护板，底部支承板将吊篮筒体的底部封闭。

Description

一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器

技术领域

本发明涉及核电设备领域的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器。

背景技术

高温气冷堆新燃料元件是指将要装入高温气冷堆进行裂变，为高温气冷堆核电站提供动力的核燃料球。目前高温气冷堆新燃料元件多呈圆球形。高温气冷堆新燃料元件的安全运输贮存是核能和核电应用过程中的一个重要问题。高温气冷堆新燃料元件在运输贮存过程中必须保持密闭，以防止高温气冷堆新燃料元件在运输贮存过程中发生遗失泄漏，或者对外界环境造成辐射，以及由此引发的公共安全事件。同时，高温气冷堆新燃料元件在运输贮存过程中，必须减少震动，以防止相互碰撞而引起的高温气冷堆新燃料元件的损坏，防止损坏的高温气冷堆新燃料元件为核电站的安全运行埋下隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其可以保证在高温气冷堆新燃料元件运输的过程中，其内部的高温气冷堆新燃料元件始终处于次临界状态，又可以保证无论是在其反向跌落或水平跌落时，都能对其内部的高温气冷堆新燃料元件起到减震缓冲的作用，保护其内部的高温气冷堆新燃料元件不损坏。

实现上述目的的一种技术方案是：一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，包括运输容器筒体、运输容器盖、贮存容器筒体、贮存容器盖和集束管组件，所述运输容器盖将所述运输容器筒体的顶部封闭，所述集束管组件置于所述贮存容器筒体内，所述贮存容器盖将所述贮存容器筒体的顶部封闭；

所述运输容器筒体，包括外筒体、外筒底板、内筒体和内筒底板，所述外筒底板将所述外筒体的底部封闭，所述内筒底板将所述内筒体的底部封闭，所述内筒体同轴套接在所述外筒体径向内侧，所述外筒体与所述内筒体径向之间，以及所述外筒底板与所述内筒底板之间设有连续的筒体缓冲层；

所述筒体缓冲层的顶部通过一环形的顶部法兰封闭，围绕所述顶部法兰顶面的外圆周设有顶部缓冲筋板，所述外筒体上，从上至下，设有若干围绕所述外筒体外圆周的筒外缓冲筋板；

所述运输容器盖，包括运输容器盖体和填充在所述运输容器盖体内的盖体缓冲层；

所述贮存容器筒体，包括底部支承板，以及径向由内向外依次设置的环形的吊篮筒体、中子吸收板和保护板，所述底部支承板将所述吊篮筒体的底部封闭，所述保护板的上下两端分别与所述吊篮筒体的外圆周焊接固定，将所述中子吸收板包裹在所述吊篮筒体外圆周和所述保护板内圆周的径向之间。

进一步的，所述内筒体的顶面低于所述外筒体的顶面，所述内筒体的顶部设有围绕所述内筒体外侧壁焊接的，水平的筒体上环板，围绕所述筒体上环板的外圆周，焊接有竖直的筒体上围板，所述筒体上围板的顶面与所述外筒体的顶面等高，所述顶部法兰插入所述筒体上围板的外圆周与所述外筒体内圆周之间的间隙中，将所述筒体缓冲层的顶部封闭。

再进一步的，所述筒体缓冲层的顶部，插接有若干沿所述筒体缓冲层圆周均布的,竖直的,顶部加强筋板，所述顶部加强筋板的内圆周与所述内筒体的外圆周、所述筒体上环板的底面，以及所述筒体上围板的外圆周卡接，所述顶部加强筋板的顶面与所述顶部法兰接触，所述顶部加强筋板的底面与所述筒体缓冲层接触。

再进一步的，所述筒体缓冲层的底部，插接有若干沿所述筒体缓冲层的圆周均布的,竖直的,底部加强筋板，所述底部加强筋板的内圆周与所述内筒体的外圆周，以及所述内筒底板的底面卡接，所述底部加强筋板的顶面与所述筒体缓冲层接触。

进一步的，所述高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的底部设有若干与所述外筒体的外圆周以及所述外筒底板底面固定的运输容器支腿，所述运输容器支腿为一柱状体，其截面形状为四分之三圆环。

进一步的，所述中子吸收板的上下两端分别通过一块环形的限位板固定。

进一步的，所述贮存容器筒体的顶部设有与所述吊篮筒体内圆周固定的，水平的，环形的顶部支承板，所述顶部支承板与所述底部支承板之间，设有与所述吊篮筒体内圆周固定的，水平的，环形的中间支承板。

再进一步的，所述顶部支承板和所述底部支承板之间通过若干根竖直贯穿所述中间支承板的T型钢连接。

进一步的，所述集束管组件是由在同一水平面上呈蜂窝状排列的多根铝管组成的。

进一步的，所述底部支承板的底面上固定有多根贮存容器支腿，所述贮存容器支腿为一柱状体，其截面形状为二分之一圆环。

采用了本发明的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的技术方案，即包括运输容器筒体、运输容器盖、贮存容器筒体、贮存容器盖和集束管组件，运输容器盖将运输容器筒体的顶部封闭，集束管组件置于贮存容器筒体内，贮存容器盖将贮存容器筒体的顶部封闭；运输容器筒体的外筒体和内筒体之间填充筒体缓冲层，筒体缓冲层的顶部通过一环形的顶部法兰封闭，围绕顶部法兰顶面的外圆周设有顶部缓冲筋板，外筒体上，围绕外筒体外圆周设有筒外缓冲筋板；运输容器盖，包括运输容器盖体和填充在运输容器盖体内的盖体缓冲层；贮存容器筒体，包括底部支承板，以及径向由内向外依次设置的环形的吊篮筒体、中子吸收板和保护板，底部支承板将吊篮筒体的底部封闭，中子吸收板包裹在吊篮筒体外圆周和保护板内圆周的径向之间的高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的技术方案。

其技术效果是：通过中子吸收板对其内部高温气冷堆新燃料元件所释放的中子进行吸收，从而保证在高温气冷堆新燃料元件运输的过程中，其内部的高温气冷堆新燃料元件始终处于次临界状态，又通过筒体缓冲层、盖体缓冲层、顶部缓冲筋板以及筒外缓冲筋板对于冲击能量进行吸收，可以保证无论是在其反向跌落或水平跌落时，都能对其内部的高温气冷堆新燃料元件起到减震缓冲的作用，保护其内部的高温气冷堆新燃料元件不损坏。

附图说明

图1为本发明的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的主视图。

图2为图1的A向视图。

图3为图2的E-E向剖视图。

图4为图3的C-C向剖视图。

图5为图3的D-D向剖视图。

图6为本发明的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器中的高温气冷堆新燃料元件运输容器的E-E向剖视图。

图7为本发明的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器中的高温气冷堆新燃料元件贮存容器的俯视图。

图8为图7的B向剖视图。

图9为图7中Ⅰ部分的放大示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图9，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1至图5，本发明的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，分为高温气冷堆新燃料元件运输容器和高温气冷堆新燃料元件贮存容器,高温气冷堆新燃料元件运输容器包括运输容器筒体1和运输容器盖2,高温气冷堆新燃料元件贮存容器包括贮存容器筒体3、贮存容器盖4以及位于贮存容器筒体3内的集束管组件5。高温气冷堆新燃料元件贮存容器同轴套接在高温气冷堆新燃料元件运输容器径向内侧。

请参阅图6，运输容器筒体1包括内筒体11、内筒底板12、外筒体13和外筒底板14。内筒底板12将内筒体11的底部封闭。外筒底板14将外筒体13的底部封闭。

内筒体11同心套接在外筒体13径向内侧。其中，外筒底板14的顶面与内筒底板12底面之间,以及内筒体11和外筒体13的径向之间,设有连续的筒体缓冲层15,筒体缓冲层15是由具有阻燃作用的聚氨酯泡沫塑料制成的。

内筒体11的顶面低于外筒体13的顶面，因此，在内筒体11顶部设有围绕内筒体11外侧壁焊接的，水平的筒体上环板16，在筒体筒体上环板16的径向外侧，围绕筒体筒体上环板16的外圆周，焊接有竖直的筒体上围板17，筒体上围板17的顶面与外筒体13的顶面等高，筒体上围板17的外圆周与外筒体13的内圆周之间插接有环形的顶部法兰18，筒体上环板16、筒体上围板17和顶部法兰18将筒体缓冲层15的顶部封闭。

筒体缓冲层15中插接有若干沿筒体缓冲层15圆周均布的,竖直的,顶部加强筋板15a和若干沿筒体缓冲层15圆周均布的,竖直的底部加强筋板15b。顶部加强筋板15a和底部加强筋板15b的截面形状均为L形。其中底部加强筋板15b位于筒体缓冲层15的底部，底部加强筋板15b的顶面和底面均与筒体缓冲层15接触,内圆周与内筒体11的外圆周，以及内筒底板12的底面卡接。顶部加强筋板15a位于筒体缓冲层15的顶部，顶部加强筋板15a的底面与筒体缓冲层15接触，内圆周与内筒体11的外圆周、筒体上环板16的底面以及筒体上围板17的外圆周卡接，顶面与顶部法兰18的底面接触。顶部加强筋板15a和底部加强筋板15b的作用在于加强筒体缓冲层15的抗冲击能力。

在顶部法兰18的顶面上，围绕顶部法兰18圆周，均布四个提升吊耳19，提升吊耳19通过焊接固定在顶部法兰18的顶面上，用于将高温气冷堆新燃料元件运输容器筒体1与提升吊绳固定，提升高温气冷堆新燃料元件运输容器筒体1到指定位置。

同时，在四个提升吊耳19的径向外侧，围绕顶部法兰18顶面的外圆周，设有顶部缓冲筋板110，即在顶部法兰18的顶面上，四个提升吊耳19均位于顶部缓冲筋板110的径向内侧。顶部缓冲筋板110的作用在于整个高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器反向竖直跌落时，对运输容器筒体1、运输容器盖2、贮存容器筒体3、贮存容器盖4、集束管组件5以及其内部的高温气冷堆新燃料元件起到保护作用。

在高温气冷堆新燃料元件运输容器的底部，设有若干与外筒体11的外圆周以及外筒底板12的底面固定的运输容器支腿112,运输容器支腿112为一柱状体，其截面形状为四分之三圆环，即运输容器支腿112为整根钢管围圆后切割成四分之三。运输容器支腿112是通过焊接固定在外筒体11的外圆周以及外筒底板12的底面上的。这样的设计降低了运输容器支腿112的空间距离，同时又对高温气冷堆新燃料元件运输容器起到了很好的支撑作用。

围绕外筒体11的外圆周，设有若干沿竖直方向排列的筒外缓冲筋板111，筒外缓冲筋板111的作用在于：在高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器水平跌落时，对高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器和高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器内的高温气冷堆新燃料元件起到缓冲减震作用。

运输容器盖2包括运输容器盖体21和填充在运输容器盖体21内的盖体缓冲层22。盖体缓冲层22的作用在于第一，对高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器内的高温气冷堆新燃料元件起到缓冲减震作用。第二，对高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器内的高温气冷堆新燃料元件起到隔热作用，其均是为了保护高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器和其内部球形的高温气冷堆新燃料元件。盖体缓冲层22也是由具有阻燃作用的聚氨酯泡沫塑料制成的。

运输容器盖2的底部与运输容器筒体1的上环板16的顶面通过焊接固定。运输容器盖2的顶面上，围绕运输容器盖2的圆周，均布四个卡接口23，供环形法兰18顶面的四个提升吊耳19卡接。运输容器盖2上，在任意相邻的两个卡接口23之间，还均布有若干第一螺栓孔24，供运输容器盖2与运输容器筒体1的顶部法兰18通过双头螺柱、螺母和垫片固定。

运输容器盖2顶面的中心，还固定有加速度计支架25，以及与加速度计支架25固定的加速度计26，加速度计支架25是通过销钉固定在运输容器盖2顶面的中心的。

同时，运输容器盖2的顶面上，均布了四个呈圆周排列的顶部卸压装置27，外筒底板14的底面上均布了四个底部卸压装置(图中未显示)，围绕外筒体13的外圆周，分三层均布了十二个圆周卸压装置(图中未显示)，用于高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器内部压力的调整。

本实施例中，内筒体11、内筒底板12、外筒体13、外筒底板14、顶部加强筋板15a、底部加强筋板15b、筒体上环板16、筒体上围板17、顶部法兰18、提升吊耳19、顶部缓冲筋板110、筒外缓冲筋板111、运输容器支腿112，以及运输容器盖体21均是由不锈钢制成的，以增强整个高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的强度，不锈钢优选06Cr19Ni10不锈钢。

请参阅图7～9，贮存容器筒体3包括吊篮筒体31，吊篮筒体31的底部通过底部支承板32封闭，吊篮筒体31的顶部设有一块水平的，环形的顶部支承板33。顶部支承板33通过焊接与吊篮筒体31的内圆周固定，顶部支承板33和底部支承板32之间，设有一块水平的环形的中间支承板34。中间支承板通过焊接与吊篮筒体31的内圆周固定。在竖直方向上，顶部支承板33和底部支承板32之间通过十二根竖直贯穿中间支承板34的T型钢35连接。十二根T型钢35以两根为一组，按组围绕吊篮筒体31的内圆周均布。任意一组T型钢35内的两根T型钢35之间的夹角θ1为15°，任意相邻两组T型钢35之间的夹角θ2为60°。T型钢35起到固定顶部支承板33、底部支承板32和中间支承板34的作用。

集束管组件5置于高温气冷堆新燃料元件贮存容器内，集束管组件5的底部通过底部支承板32支撑，集束管组件5在水平方向上通过顶部支承板33和中间支承板34固定，防止集束管组件5在水平方向上发生移动。集束管组件5是由在同一水平面上呈蜂窝状排列的多根铝管组成的，即除了位于集束管组件5边缘的铝管外，其它铝管都有六根相邻的铝管。任意相邻的两根铝管的上下两端对应通过点焊焊接固定。本实施例中，集束管组件5一共由一百五十一根铝管组成，任意一根铝管中可填充二十枚球状的高温气冷堆新燃料元件。集束管组件5中一共可填装三千零二十枚球状的高温气冷堆新燃料元件。

为了保护集束管组件5以及其中的高温气冷堆新燃料元件，中间支承板34是由三层不锈钢板层叠焊接而成的。

底部支承板32、中间支承板34，顶部支承板33以及T型钢35均是由不锈钢制成的，以增强整个高温气冷堆新燃料元件运输容和贮存容器的强度，不锈钢优选06Cr19Ni10不锈钢。

围绕吊篮筒体31外圆周包裹有保护板36，吊篮筒体31的上端与保护板36的上端之间，吊篮筒体31的下端与保护板36的下端之间分别通过焊接固定。吊篮筒体31和保护板36都是由不锈钢制成的，优选06Cr19Ni10不锈钢。其中吊篮筒体31的厚度部为4mm，保护板36的厚度为2mm。吊篮筒体31外圆周与保护板36的内圆周之间包裹有环形的中子吸收板37，中子吸收板37的作用保护集束管组件5和集束管组件5中的高温气冷堆新燃料元件，吸收集束管组件5中的高温气冷堆新燃料元件所释放出的中子，保证高温气冷堆新燃料元件在运输贮存过程中始终处于次临界状态。中子吸收板37是由硼铝合金制成的。中子吸收板37的厚度为2mm。吊篮筒体31、中子吸收板37和保护板36形成了材料依次为不锈钢、硼铝合金和不锈钢的三层夹心结构的贮存容器筒体3，起到了很好的中子吸收的效果。采用三层夹心结构的原因在于：硼铝合金与其它材料的可焊接性较差，故通过内部4mm厚的吊篮筒体31和外部2mm厚的保护板36将中子吸收板37保护在其中。中子吸收板37的上下两端通过环形的限位板310固定。

底部支承板32的底面上固定有贮存容器支腿38，贮存容器支腿38为一柱状体，截面形状为二分之一圆环，即整根钢管围圆后切割成1/2的圆管焊接到底部支承板32的底面上。这样的设计降低了贮存容器支腿38的高度，同时又起到了对高温气冷堆新燃料元件贮存容器很好的支撑作用。

贮存容器盖4的顶面上，围绕贮存容器盖4的圆周，均布十二个顶部第二螺栓孔41，用于将贮存容器盖4与贮存容器筒体3的顶面,通过双头螺柱、螺母和垫片固定。同时贮存容器盖4与顶部支承板33的顶面之间还设有限位垫39，用于保护高温气冷堆新燃料元件贮存容器内的高温气冷堆新燃料元件。

同时贮存容器盖4的顶面上，围绕贮存容器盖4的圆周，还设有两个销钉孔42，使贮存容器盖4与贮存容器筒体3的顶面进一步固定。

贮存容器盖4的顶面上还均布有四个贮存容器泄压装置43，用于调整高温气冷堆新燃料元件贮存容器内的压力。

高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器的设计满足GB 11806-2004《放射性物质安全运输规程》对运输放射性材料的要求。容器对其内部的高温气冷堆新燃料元件提供在正常运输条件和假想事故条件下的保护。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，包括运输容器筒体、运输容器盖、贮存容器筒体、贮存容器盖和集束管组件，所述运输容器盖将所述运输容器筒体的顶部封闭，所述集束管组件置于所述贮存容器筒体内，所述贮存容器盖将所述贮存容器筒体的顶部封闭；其特征在于：

所述运输容器筒体，包括外筒体、外筒底板、内筒体和内筒底板，所述外筒底板将所述外筒体的底部封闭，所述内筒底板将所述内筒体的底部封闭，所述内筒体同轴套接在所述外筒体径向内侧，所述外筒体与所述内筒体径向之间，以及所述外筒底板与所述内筒底板之间设有连续的筒体缓冲层；

所述筒体缓冲层的顶部通过一环形的顶部法兰封闭，围绕所述顶部法兰顶面的外圆周设有顶部缓冲筋板，所述外筒体上，从上至下，设有若干围绕所述外筒体外圆周的筒外缓冲筋板；

所述运输容器盖，包括运输容器盖体和填充在所述运输容器盖体内的盖体缓冲层；

所述贮存容器筒体，包括底部支承板，以及径向由内向外依次设置的环形的吊篮筒体、中子吸收板和保护板，所述底部支承板将所述吊篮筒体的底部封闭，所述保护板的上下两端分别与所述吊篮筒体的外圆周焊接固定，将所述中子吸收板包裹在所述吊篮筒体外圆周和所述保护板内圆周的径向之间。

2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述内筒体的顶面低于所述外筒体的顶面，所述内筒体的顶部设有围绕所述内筒体外侧壁焊接的，水平的筒体上环板，围绕所述筒体上环板的外圆周，焊接有竖直的筒体上围板，所述筒体上围板的顶面与所述外筒体的顶面等高，所述顶部法兰插入所述筒体上围板的外圆周与所述外筒体内圆周之间的间隙中，将所述筒体缓冲层的顶部封闭。

3.根据权利要求2所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述筒体缓冲层的顶部，插接有若干沿所述筒体缓冲层圆周均布的,竖直的,顶部加强筋板，所述顶部加强筋板的内圆周与所述内筒体的外圆周、所述筒体上环板的底面，以及所述筒体上围板的外圆周卡接，所述顶部加强筋板的顶面与所述顶部法兰接触，所述顶部加强筋板的底面与所述筒体缓冲层接触。

4.根据权利要求2所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述筒体缓冲层的底部，插接有若干沿所述筒体缓冲层的圆周均布的,竖直的,底部加强筋板，所述底部加强筋板的内圆周与所述内筒体的外圆周，以及所述内筒底板的底面卡接，所述底部加强筋板的顶面与所述筒体缓冲层接触。

5.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：其底部设有若干与所述外筒体的外圆周以及所述外筒底板底面固定的运输容器支腿，所述运输容器支腿为一柱状体，其截面形状为四分之三圆环。

6.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述中子吸收板的上下两端分别通过一块环形的限位板固定。

7.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述贮存容器筒体的顶部设有与所述吊篮筒体内圆周固定的，水平的，环形的顶部支承板，所述顶部支承板与所述底部支承板之间，设有与所述吊篮筒体内圆周固定的，水平的，环形的中间支承板。

8.根据权利要求7所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述顶部支承板和所述底部支承板之间通过若干根竖直贯穿所述中间支承板的T型钢连接。

9.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述集束管组件是由在同一水平面上呈蜂窝状排列的多根铝管组成的。

10.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆新燃料元件运输贮存容器，其特征在于：所述底部支承板的底面上固定有多根贮存容器支腿，所述贮存容器支腿为一柱状体，其截面形状为二分之一圆环。