CN105070337A - 一种具有内插式中子吸收装置的乏燃料贮存系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有内插式中子吸收装置的乏燃料贮存系统，包括具有仪表导向管的燃料组件、用于贮存所述燃料组件的乏燃料贮存格架、中子吸收装置，所述中子吸收装置插入在所述燃料组件的仪表导向管中。本发明公开的乏燃料贮存系统，该乏燃料贮存格架方案能够实现更密集的乏燃料贮存，具有更高的临界安全性以及较低的制造成本，同时可对中子吸收材料进行更换。燃料贮存腔之间的间距更小。

Description

一种具有内插式中子吸收装置的乏燃料贮存系统

技术领域

本发明涉及乏燃料贮存领域，具体地涉及一种具有内插式中子吸收装置的乏燃料贮存系统。

背景技术

核电厂乏燃料贮存格架安装于燃料厂房的乏燃料水池内，是核电厂中燃料操作与贮存系统的重要设备，其主要功能是安全地贮存燃料组件，具体包括从反应堆卸出的已辐照的暂存倒料组件、不再入堆的乏燃料组件、破损燃料组件以及新燃料组件。所贮存的燃料组件富集度和在堆内运行工况的不同，对贮存格架的结构形式、栅距以及中子吸收体材料的含量都提出了不同的要求。

现有的核电厂乏燃料贮存格架有多种结构形式，核电厂中广泛应用的镉乏燃料贮存格架由底板、上支撑板、外围板、贮存套管等部件组成。但上述格架的底板与上支撑板的加工难度较大，并且格架的结构形式决定了其栅距不能太小。

乏燃料贮存格架位于乏燃料贮存水池内，为卸出堆芯的乏燃料组件提供贮存空间，并保证对于核电站寿期内所有可能的运行或事故工况，乏燃料组件均能满足次临界存放的要求。从堆芯卸出的乏燃料组件具有很强的放射性并继续释放热量，需要在乏燃料水池中贮存一定年限(一般为10年)后才能外运到乏燃料后处理厂进行处理。由于核电厂内乏燃料贮存空间有限，为了增加乏燃料组件贮存量，目前核电厂内普遍采用密集型贮存方式，即：尽可能减小乏燃料贮存格架燃料贮存腔之间的间距，以便贮存更多的乏燃料组件。密集型乏燃料贮存格架必须放置中子吸收材料以防止乏燃料组件的临界。现有技术中的乏燃料贮存格架均在格架制造阶段即装入了中子吸收材料，造成乏燃料贮存腔之间的间距较大且很难进一步缩小，无法实现更加密集的贮存。

通过以上的描述可知，对于乏燃料贮存格架来说，有两个最重要的因素：一是解决乏燃料组件密集化贮存的问题，以便尽量多的贮存乏燃料组件；二是解决中子吸收体的问题，尽量使中子吸收体有较高的中子吸收能力，且要实现制造尽量简单、成本低廉。但是，现有的乏燃料贮存格架不是密集化程度不够，就是中子吸收体的制造复杂且成本较高。因此，制造成本较低的高密集度乏燃料贮存格架成为乏燃料贮存中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的采用内插式中子吸收装置的乏燃料贮存方案，在格架制造阶段不装入中子吸收材料，而是将中子吸收材料以内插件形式插入燃料组件的仪表导向管中，确保乏燃料贮存格架的临界安全性。

在一个实施例中，本发明提供一种乏燃料贮存系统，其特征在于，包括具有仪表导向管的燃料组件、用于贮存所述燃料组件的乏燃料贮存格架、中子吸收装置，所述中子吸收装置插入在所述燃料组件的仪表导向管中。

进一步地，所述乏燃料贮存格架不含有中子吸收材料，所述乏燃料贮存格架包括底板、围板、用于贮存燃料组件的燃料贮存腔。所述乏燃料贮存格架包括支撑所述乏燃料贮存格架的底板的支座。

在又一个实施例中，所述中子吸收装置包括连接柄、中子吸收棒，所述中子吸收棒与连接柄通过锁紧螺母连接。所述中子吸收棒的总长度覆盖所述燃料组件的活性区域。

在又一个实施例中，所述中子吸收棒的中子吸收材料包括碳化硼、碳化硼颗粒增强铝基复合材料、硼不锈钢、镉不锈钢中的一种或多种一种。

本乏燃料贮存方案的燃料贮存腔之间的间距得到进一步缩小，结构紧凑，提高了乏燃料贮存容量和临界安全性，并且制造成本较低。

附图说明

图1a是具有中子吸收板的乏燃料贮存格架的立体图；

图1b是本发明中的无中子吸收板的乏燃料贮存格架的立体图；

图2是本发明中的燃料组件示意图；

图3是本发明中的中子吸收装置的示意图；

图4是本发明中的中子吸收装置与燃料组件的装配示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1a是具有中子吸收板的乏燃料贮存格架的立体图；如图1a所示，包括底板4、围板2、燃料贮存腔1，在底板下方具有支撑燃料贮存格架的支座3，在燃料贮存腔周围具有中子吸收板5。图1b是本发明中的无中子吸收板的乏燃料贮存格架的立体图；如图1b所示，包括底板4、围板2、燃料贮存腔1，在底板下方具有支撑燃料贮存格架的支座3，在燃料贮存腔周围无中子吸收板5。

图2是本发明中的燃料组件示意图；如图2所示，为压水堆核电厂的燃料组件为细长棒状，内部设有仪表导向管；图3是本发明中的中子吸收装置的示意图；如图3所示，中子吸收装置包括连接柄6、中子吸收棒8，中子吸收棒8与连接柄6通过锁紧螺母7连接，确保中子吸收棒8的总长能够覆盖燃料组件的活性区域，构成中子吸收棒8的中子吸收材料根据需要可以选用碳化硼、碳化硼、碳化硼颗粒增强铝基复合材料、硼不锈钢、镉不锈钢等；图4是本发明中的中子吸收装置与燃料组件的装配示意图。如图4所示，内插式中子吸收装置的中子吸收棒通过燃料组件上管座9插入到燃料组件的仪表导向管中，确保燃料组件处于次临界状态；燃料组件与内插式中子吸收装置一块被存放在乏燃料贮存格架的燃料贮存腔中。

本发明提出的具有内插式中子吸收装置的乏燃料贮存系统，中子吸收材料以内插件形式插入燃料组件的仪表导向管中，乏燃料贮存格架燃料贮存腔四周不含中子吸收板，该乏燃料贮存系统能够实现更密集的乏燃料贮存，具有更高的临界安全性以及较低的制造成本，同时可对中子吸收材料进行更换。燃料贮存腔之间的间距更小，乏燃料贮存格架的贮存容量大；中子吸收材料直接插入到燃料组件的仪表导向管中，临界安全性更高；乏燃料贮存格架与中子吸收材料采用装配结构，便于中子吸收材料的监测与更换；乏燃料贮存格架的制造难度降低；内插式中子吸收装置可以随乏燃料组件一块外运，乏燃料运输容器无需额外安装中子吸收材料。

虽然已经附图全面描述例子，但各种示图可示出本公开的示例架构或其他配置，其用来帮助理解可在本公开中包括的特征和功能。本公开不限于示出的示例性架构或配置，而是可用各种替代性架构和配置被实现。另外，虽然以上关于各种例子和实现描述了本公开，但应理解，在例子中的一个或更多个描述的各种特征和功能在它们的适用性方面不限于描述它们的特定例子。而是，对于本公开的其他例子中的一个或更多了，它们可单独地或者以某种组合被应用，不管这样的例子是否被描述，并且不管这样的特征作为描述的例子的一部分被该处。再次，本公开的范围不应被上述例子的任一个限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种乏燃料贮存系统，其特征在于，包括具有仪表导向管的燃料组件、用于贮存所述燃料组件的乏燃料贮存格架、中子吸收装置，所述中子吸收装置插入在所述燃料组件的仪表导向管中。

2.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述乏燃料贮存格架不含有中子吸收材料。

3.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述乏燃料贮存格架包括底板、围板、用于贮存燃料组件的燃料贮存腔。

4.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述乏燃料贮存格架包括支撑所述乏燃料贮存格架的底板的支座。

5.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述中子吸收装置包括连接柄、中子吸收棒，所述中子吸收棒与连接柄通过锁紧螺母连接。

6.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述中子吸收棒的总长度覆盖所述燃料组件的活性区域。

7.如权利要求1所述的乏燃料贮存系统，其特征在于，所述中子吸收棒的中子吸收材料包括碳化硼、碳化硼颗粒增强铝基复合材料、硼不锈钢、镉不锈钢中的一种或多种。