CN104733063B - 一种封闭式破损燃料贮存装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封闭式破损燃料贮存装置，包括外筒(1)和设在外筒(1)中的上、下部开口的内筒(3)，内筒(3)上壁面上均匀地开有孔，外筒(1)的顶部开口且开口处密封设有顶盖，外筒(1)的顶盖内设有安全阀(8)，外筒(1)的底部密封设有稳压阀(18)。本发明提供的装置能实现了破损燃料组件的封闭式贮存，由于安全阀可用于泄压，稳压阀可用于补压，故能自动保证贮腔内稳定的压力，安全可靠；内筒优选采用独特的中子毒物材料制成，保证了高密度贮存的临界安全；外筒与内筒之间均匀分布的冷却管保证了在封闭腔内流体的冷却；另外整个装置结构对称，具有良好的抗震性。

Description

一种封闭式破损燃料贮存装置
技术领域
本发明属于破损燃料贮存技术领域，具体涉及一种封闭式破损燃料贮存装置。
背景技术
核电站运行期间，破损乏燃料组件需要专门的装置贮存，贮存时不得发生临界事故，结构应能满足抗震、热工的要求，传统的现有大多数破损燃料组件贮存在乏燃料贮存格架或附近格架中，有些贮存装置不带中子毒物材料，间距较大，大多为开放式的贮存格架，无法减少放射性物质外泄。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种贮存安全、能更好地减少放射性物质外泄并满足临界、抗震、热工要求的封闭式破损燃料贮存装置。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种封闭式破损燃料贮存装置，包括外筒和设在外筒中的上、下部开口的内筒，内筒的壁面上均匀地开有孔，外筒的顶部开口且开口处密封设有顶盖，外筒的顶盖内设有安全阀，外筒的底部密封设有稳压阀。
进一步，所述安全阀包括固定在顶盖中心处孔中的安全阀壳体以及可在安全阀壳体内上、下移动的安全阀阀杆；安全阀壳体的底部开有与外筒内部空间连通的流体排出孔，安全阀壳体内设有与安全阀壳体底面平行的泄压盘，泄压盘上设有泄压孔；安全阀阀杆的下部依次穿过安全阀壳体顶部和泄压盘伸入安全阀壳体中且其底端抵在安全阀壳体底部的流体排出孔处；安全阀阀杆的顶部固定有阀杆帽，阀杆帽底面与安全阀壳体顶部之间连接有对称的安全阀连杆，安全阀连杆的上、下连接点之间设有套装在安全阀阀杆的连杆弹簧；安全阀阀杆底端上部设有弹簧挡块，弹簧挡块和泄压盘之间设有套装在安全阀阀杆的安全阀弹簧。
再进一步，外筒的顶盖由顶部开口的帽状外盖以及密封套装在外盖帽体内的内盖组成，外盖和外筒内壁密封配合；外盖和内盖的中心处均开有用于容置安全阀的孔；安全阀壳体的下部固定在内盖中心处孔中。
进一步，所述稳压阀包括固定在外筒底部开孔中的稳压阀壳体以及设在稳压阀壳体中并可在稳压阀壳体内上、下移动的稳压阀阀杆；稳压阀壳体的底部开有流体排入孔Ⅰ，稳压阀壳体顶部开有流体排入孔Ⅱ且其顶部中心处开有与外筒内部空间连通的孔，稳压阀阀杆的顶端伸入稳压阀壳体顶部中心处孔中，稳压阀阀杆的底端抵在稳压阀壳体底部的流体排入孔Ⅰ；稳压阀壳体内设有固接在稳压阀阀杆上并与稳压阀壳体底面平行的流体排入分布盘，流体排入分布盘设有流体排入分布孔，稳压阀壳体顶部内表面与分布盘之间设连接有套装在稳压阀阀杆上的稳压阀弹簧。
进一步，外筒与内筒之间设有若干与外筒中心轴平行的冷却管，内筒外壁上沿轴向连接有若干平行于外筒底面的冷却管支板，冷却管贯穿冷却管支板且冷却管的两端延伸到外筒外部。
进一步，外筒上部、底部的壁面上分别连接有内筒上支板和内筒下支板，内筒的上、下端分别与内筒上支板和内筒下支板相连。
进一步，外筒的底部设有排污孔，排污孔内设有孔塞。
进一步，外筒的底部延伸出安装定位凸盘，外筒的底部还连接有凸出的安装定位销。
进一步，内筒的横截面为六角形、四方形或其他形状；外筒本体上部具有横截面与内筒的横截面形状一致的颈部。
进一步，内筒(3)是由中子毒物材料制成的内筒。
本发明提供的装置能实现了破损燃料组件的封闭式贮存，由于安全阀可用于泄压，稳压阀可用于补压，故能自动保证贮腔内稳定的压力，安全可靠；内筒优选采用独特的中子毒物材料制成，保证了高密度贮存的临界安全；外筒与内筒之间均匀分布的冷却管保证了在封闭腔内水的冷却；另外整个装置结构对称、定位稳定，具有良好的抗震性。
附图说明
图1是本发明提供的一种封闭式破损燃料贮存装置的纵剖视图；
图2是图1装置沿B-B向的剖视图；
图3是图1装置沿图1中D-D向的剖视图；
图4是图1装置的仰视图；
图5是图4中沿A-A向的局部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明所提供的一种封闭式破损燃料贮存装置，包括外筒1和设在外筒1中的上、下部开口的内筒3，内筒3上壁面上均匀地开有孔，以利于装在其中的燃料组件冷却，外筒1的顶部开口且开口处密封设有顶盖，外筒1的顶盖内密封设有安全阀8，外筒1的底部密封设有稳压阀18。显然，本发明中，外筒1由顶盖和两端的安全阀8、稳压阀18形成封闭空间。外筒1和内筒3最好同轴设置，这样装置结构对称，具有良好的抗震性。
本发明中，内筒3可以为圆柱体形，内筒3的横截面可以为六角形、四方形或其他形状，即与燃料组件的外形一致。优选地，外筒1本体上部具有横截面与内筒的横截面形状一致的颈部，在装入燃料组件时起到导向作用。
在优选的实施方案中，安全阀8可以包括固定在顶盖中心处孔中的安全阀壳体8-5以及可在安全阀壳体8-5内上下移动的安全阀阀杆8-1。其中，安全阀壳体8-5的底部开有与外筒1内部空间连通的流体排出孔8-9，安全阀壳体8-5上部内壁上连接有与安全阀壳体8-5平行的泄压盘8-6，泄压盘8-6上设有泄压孔，安全阀阀杆8-1的下部依次穿过安全阀壳体8-5顶部和泄压盘8-6伸入安全阀壳体8-5中且其底端抵在安全阀壳体8-5底部的流体排出孔处，这样在正常工作状态下(外筒内部压力低于外部压力一定值时)，可通过安全阀阀杆8-1的底端将安全阀壳体8-5底部的流体排出孔封闭，在外筒内部压力高于外部压力一定值时，流体将安全阀阀杆8-1的底端的向上顶起，流体可通过安全阀壳体8-5底部的流体排出孔8-9以及安全阀阀杆(8-1)与安全阀壳体(8-5)顶部之间的缝隙向外排出，也可以在安全阀壳体(8-5)上部增加侧开孔排出流体；为使安全阀阀杆8-1能在安全阀壳体8-5内上下移动，可在安全阀阀杆8-1的顶部固定阀杆帽8-2，在阀杆帽8-2底面与安全阀壳体8-5顶部之间连接对称的安全阀连杆8-4，安全阀连杆8-4的上、下连接点之间设有套装在安全阀阀杆8-1的连杆弹簧8-3；另外，可在安全阀阀杆8-1底端上部设弹簧挡块8-8，并在弹簧挡块8-8和泄压盘8-6之间设置套装在安全阀阀杆8-1的安全阀弹簧8-7。通常情况下，连杆弹簧8-3和安全阀弹簧8-7都处于压缩状态，但连杆弹簧8-3所受的压缩力应小于安全阀弹簧8-7所受的压缩力，由连杆弹簧8-3保证安全阀连杆8-4的位置固定。
外筒1的顶盖可以由顶部开口的帽状外盖7以及密封套装在外盖7帽体内的内盖6组成，外盖7和内盖6的中心处均开有用于容置安全阀8的孔，具体地，安全阀8的安全阀壳体8-5的下部固定在内盖6中心处孔中。外筒1上部侧面可开两至三个L形旋槽，可与插在外盖7内的销9相配合锁紧。安装时，销9预先装在外盖7上，外盖7就位时可先垂直进入L型槽的垂直段，再旋转进入水平段的顶端并靠紧。内盖6和外盖7的侧面开有孔，并通过螺钉定位固定连接在一起。
外盖7、内盖6和外筒1内壁之间应密封配合，例如，可通过套装内盖6外表面且叠加在一起的密封圈Ⅱ5、密封圈Ⅰ4实现，密封圈Ⅱ5同时与外盖7底端和外筒1内壁接触，密封圈Ⅰ4设在密封圈Ⅱ5下方并与外筒1内壁接触。
在更优选的实施方案中，稳压阀18可以包括固定在外筒1底部开孔中的稳压阀壳体18-1以及设在稳压阀壳体18-1中并可在稳压阀壳体18-1上、下移动的稳压阀阀杆18-2。其中，稳压阀壳体18-1的底部开有流体排入孔Ⅰ18-5，稳压阀壳体18-1的顶部开有流体排入孔Ⅱ18-6且其顶部中心处开有与外筒1内部空间连通的孔，稳压阀阀杆18-2的顶端伸入稳压阀壳体18-1顶部中心处孔中，稳压阀阀杆18-2的底端抵在稳压阀壳体18-1底部的流体排入孔Ⅰ18-5处，这样在正常工作状态下(内部压力高于外部压力一定值时)，可通过稳压阀阀杆18-2的底端将稳压阀壳体18-1底部的流体排入孔Ⅰ18-5封闭；另外，稳压阀壳体18-1内设有固接在稳压阀阀杆18-2上且与稳压阀壳体18-1底面平行的流体排入分布盘18-3，流体排入分布盘18-3上设有流体排入分布孔，稳压阀壳体18-1顶部内表面与流体排入分布盘18-3之间连接有套装在稳压阀阀杆18-2上的稳压阀弹簧18-4。
本发明中，安全阀8中安全阀阀杆8-1与安全阀壳体8-5顶部以及稳压阀18中稳压阀壳体18-1与稳压阀壳体18-1顶部均为间隙配合。
在此简要说明本发明中安全阀8和稳压阀18的工作原理。当外筒1内压力上升到一定值时，安全阀阀杆8-4上移，安全阀壳体8-5底部的流体排入孔8-9被打开，安全阀8被打开，连杆弹簧8-3增长，泄压后安全阀8被关闭，连杆弹簧8-3协助安全阀连杆8-4回位；当外筒1内的压力低于外界压力时，压差达到一定值，稳压阀18的稳压阀弹簧18-4被压缩，稳压阀阀杆18-2上移，从而打开稳压阀壳体18-1底部的流体排入孔Ⅰ18-5，流体通过稳压阀壳体18-1的底部流体排入孔Ⅰ18-5进入稳压阀壳体18-1内，并依次通过流体排入分布盘18-3上的流体排入分布孔和稳压阀壳体18-1的顶部的流体排入孔Ⅱ18-6进入外筒1中(部分流体也可通过稳压阀阀杆18-2和稳压阀壳体18-1顶部之间的缝隙排入外筒1中)，当外筒1的内、外压力相等时，稳压阀弹簧18-4恢复原长，稳压阀18关闭，实现补压。顶部安全阀8的安全泄放和底部稳压阀18的补压使贮存装置的内部压力保持在一定范围值。
另外，为实现外筒1封闭空间内流体的冷却，外筒1与内筒3之间设有若干与外筒1中心轴平行的冷却管2，冷却管2内流通着冷却流体，外筒1内的热流体向上流，进入冷却管2内的冷流体向下流，形成冷却流体自然循环，这样可通过冷却循环冷却内筒3内的组件。
为便于固定冷却管2，内筒3外壁上沿轴向连接有若干平行于外筒1底面的冷却管支板15，冷却管2贯穿冷却管支板15且冷却管2的两端延伸到外筒1外部，具体地，冷却管2的一端可从外筒1的颈肩处伸出，另一端可从外筒1底部伸出，并与外筒1焊接在一起。冷却管支板15固定在内筒3外壁上。冷却管支板15可以是扇形，相邻的冷却管支板15可交错分布，不影响水的上下对流，如图2、3所示。
为便于固定内筒3，可在外筒1上部、底部的壁面上分别连接内筒上支板14和内筒下支板16，内筒3的上、下端分别与内筒上支板14和内筒下支板16相连。
进一步，外筒1的底部设有排污孔17，排污孔17内设有孔塞19，可与外筒1底部排污孔17以螺纹连接。孔塞19可用于压力试验或制造完工清洁后排水。
另外，为便于将本装置安装到燃料格架中，外筒1的底部中心处可延伸出安装定位凸盘21，外筒1的底部还可连接一个凸出的安装定位销20。安装时，将安装定位凸盘21和安装定位销20共同插入燃料格架底板相应的配合开孔中即可。
在优选的实施方案中，内筒3是由中子毒物材料制成的内筒，这样可保证密集贮存下的临界安全要求。
本发明所述结构并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，包括外筒(1)和设在外筒(1)中的上、下部开口的内筒(3)，内筒(3)上壁面上均匀地开有孔，外筒(1)的顶部开口且开口处密封设有顶盖，外筒(1)的顶盖内设有安全阀(8)，外筒(1)的底部密封设有稳压阀(18)，安全阀(8)用于泄压，稳压阀(18)用于补压，外筒(1)与内筒(3)之间设有若干与外筒(1)中心轴平行的冷却管(2)。
2.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，所述安全阀(8)包括固定在顶盖中心处孔中的安全阀壳体(8-5)以及可在安全阀壳体(8-5)内上、下移动的安全阀阀杆(8-1)；
安全阀壳体(8-5)的底部开有与外筒(1)内部空间连通的流体排出孔(8-9)，安全阀壳体(8-5)内设有与安全阀壳体(8-5)底面平行的泄压盘(8-6)，泄压盘(8-6)上设有泄压孔；安全阀阀杆(8-1)的下部依次穿过安全阀壳体(8-5)顶部和泄压盘(8-6)并伸入安全阀壳体(8-5)中且其底端抵在安全阀壳体(8-5)底部的流体排出孔(8-9)处；
安全阀阀杆(8-1)的顶部固定有阀杆帽(8-2)，阀杆帽(8-2)底面与安全阀壳体(8-5)顶部之间连接有对称的安全阀连杆(8-4)，安全阀连杆(8-4)的上、下连接点之间设有套装在安全阀阀杆(8-1)的连杆弹簧(8-3)；安全阀阀杆(8-1)底端上部设有弹簧挡块(8-8)，弹簧挡块(8-8)和泄压盘(8-6)之间设有套装在安全阀阀杆(8-1)的安全阀弹簧(8-7)。
3.根据权利要求2所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，外筒(1)的顶盖由顶部开口的帽状外盖(7)以及密封套装在外盖(7)帽体内的内盖(6)组成，外盖(7)和外筒(1)内壁密封配合；外盖(7)和内盖(6)的中心处均开有用于容置安全阀(8)的孔；安全阀壳体(8-5)的下部固定在内盖(6)中心处孔中。
4.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，
所述稳压阀(18)包括固定在外筒(1)底部开孔中的稳压阀壳体(18-1)以及设在稳压阀壳体(18-1)中并可在稳压阀壳体(18-1)内上、下移动的稳压阀阀杆(18-2)；
稳压阀壳体(18-1)的底部开有流体排入孔Ⅰ(18-5)，稳压阀壳体(18-1)顶部开有流体排入孔Ⅱ(18-6)且其顶部中心处开有与外筒(1)内部空间连通的孔，稳压阀阀杆(18-2)的顶端伸入稳压阀壳体(18-1)顶部中心处孔中，稳压阀阀杆(18-2)的底端抵在稳压阀壳体(18-1)底部的流体排入孔Ⅰ(18-5)；
稳压阀壳体(18-1)内设有固接在稳压阀阀杆(18-2)上并与稳压阀壳体(18-1)底面平行的流体排入分布盘(18-3)，流体排入分布盘(18-3)设有流体排入分布孔，稳压阀壳体(18-1)顶部内表面与分布盘(18-3)之间设连接有套装在稳压阀阀杆(18-2)上的稳压阀弹簧(18-4)。
5.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，内筒(3)外壁上沿轴向连接有若干平行于外筒(1)底面的冷却管支板(15)，冷却管(2)贯穿冷却管支板(15)且冷却管(2)的两端延伸到外筒(1)外部。
6.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，外筒(1)上部、底部的壁面上分别连接有内筒上支板(14)和内筒下支板(16)，内筒(3)的上、下端分别与内筒上支板(14)和内筒下支板(16)相连。
7.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，外筒(1)的底部设有排污孔(17)，排污孔(17)内设有孔塞(19)。
8.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，外筒(1)的底部延伸出安装定位凸盘(21)，外筒(1)的底部还连接有凸出的安装定位销(20)。
9.根据权利要求1所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，内筒(3)的横截面为六角形或四方形；外筒(1)本体上部具有横截面与内筒(3)的横截面形状一致的颈部。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种封闭式破损燃料贮存装置，其特征在于，内筒(3)是由中子毒物材料制成的内筒。
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