CN105225713B - 分子筛替代装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电领域，特别是涉及一种高温气冷堆取样用的分子筛替代装置。一种分子筛替代装置，所述分子筛替代装置包括：整体上呈长形的壳体，具有沿其长度方向延伸的侧壁，所述壳体沿所述长度方向分布有壳体前端和壳体后端；其中，所述分子筛替代装置设置为，当对所述高温氦气完成取样后，通过一执行机构将所述分子筛替代装置放置于所述取样桶中来对反应堆密封；当对所述高温氦气进行取样时，通过所述执行机构将所述分子筛替代装置从所述取样桶拖离。本发明的该分子筛替代装置能在高温氦气完成取样后将反应堆密封，防止了高温氦气逸出到空气中。

Description

分子筛替代装置

技术领域

本发明涉及核电领域，特别是涉及一种高温气冷堆取样用的分子筛替代装置。

背景技术

从20世纪60年代开始，英国、美国和德国开始研发高温气冷堆。1964年，英国与欧共体合作建造的世界第一座高温气冷堆龙(Dragon，20MWth)堆建成临界。其后，德国建成了15MWe的高温气冷试验堆AVR和300MWe的核电原型堆THTR-300。美国建成了40MWe的实验高温气冷堆桃花谷(Peach-Bottom)堆和330MWe的圣符伦堡(Fort.St.Vrain)核电原型堆。2002年底，“第四代核能系统国际论坛”和美国能源部联合发布了《第四代核能系统技术路线图》，选取了包括超高温气冷堆在内的六中核反应堆型作为未来的研究重点。高温气冷堆是国际公认的一种安全堆型，是未来陷阱核能系统的一个重要发展方向，2006年初，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中将大型压水堆及高温气冷堆核电站列为重大科技专项之一，高温气冷堆是具有第四代核能安全特性的核电技术，被国际认为是第四代核能系统中最有可能率先实现商业化的技术。

高温气冷堆是具有第四代特征的先进堆型，由于其冷却剂中载带数量可观的石墨粉尘，石墨粉尘上富集大量放射性核素，是高温气冷堆放射性产生的源头。如果能对其进行直接测量，即相当于得到了高温气冷堆放射性水平的第一手数据，为研究高温气冷堆的辐射安全特性提供第一手材料，对于掌握这种第四代反应堆在各种工况下的整体辐射特点有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种分子筛替代装置，用于在分子筛装置取样完成而被从取样桶取出后，该分子筛替代装置能防止高温氦气从反应堆经逸出到空气中。

特别地，本发明提供了一种分子筛替代装置，所述分子筛替代装置包括：

整体上呈长形的壳体，具有沿其长度方向延伸的侧壁，所述壳体沿所述长度方向分布有壳体前端和壳体后端；

所述壳体前端在所述长度方向上连接有用于与所述反应堆进行密封的密封装置，所述密封装置包括密封插件，所述密封插件能与一密封座密封连接；所述密封座内具有供所述高温氦气流出的气体通道，所述密封座与所述反应堆固定连接，所述反应堆的出气通口置于所述密封座之内；所述密封插件与所述壳体前端固定连接。

其中，所述分子筛替代装置设置为，当对所述高温氦气完成取样后，通过一执行机构将所述分子筛替代装置放置于所述取样桶中通过所述密封座与密封插件的配合来对反应堆密封；当对所述高温氦气进行取样时，通过所述执行机构将所述分子筛替代装置从所述取样桶拖离。

优选地，所述气体通道内具有阀门，所述阀门设置为当所述阀门开启时，所述高温氦气通过所述气体通道，当所述阀门关闭时，所述高温氦气被所述阀门阻止通过所述气体通道进入所述取样桶；

所述阀门为由压力驱动的单向阀，所述单向阀基于所述高温氦气的压力来将所述气体通道密封；所述密封插件提供较所述高温氦气小的压力来防止将所述单向阀打开。

优选地，所述密封插件的侧面上设置有密封槽，所述密封槽内能安置密封片，通过所述密封片来将所述密封插件和所述密封座密封连接；

优选地，所述密封座在密封处设置为倒角，所述密封插件在密封处设置为斜面。

优选地，所述壳体形成有：

在所述侧壁上分布的、凹入所述侧壁的定位孔，所述定位孔能和与其相配的定位件相配合来将所述连接器锁死；

优选地，所述定位孔周向外部围绕有部分覆盖所述定位孔的外圈，所述定位件具有大于所述外圈厚度的定位槽，当所述壳体后移时所述定位槽通过与所述外圈及所述定位孔相抵触来将所述连接器锁死。

优选地，所述壳体后端连接有用于与所述执行机构连接的连接器；

优选地，所述连接器的后端设置有螺纹孔，所述执行机构通过螺纹与所述螺纹孔可拆卸地连接；

优选地，所述连接器前端设置有凹槽，所述分子筛的后端插入所述凹槽中并通过螺栓与其可拆卸地连接；

优选地，所述螺纹孔的前端呈缩口状。

优选地，所述螺纹孔后端经过倒角处理。

优选地，所述壳体上形成有：

在所述侧壁上分布的、凹入所述侧壁的多个密封环，所述密封环均能通过嵌入的密封条与所述取样桶密封；

进一步优选地，所述密封环均位于所述所述连接器上；

进一步优选地，所述环槽、所述定位孔、所述密封环沿所述长度方向依次排列。

优选地，所述壳体整体为长形的圆柱状；

优选地，所述壳体为经过倒角的长方体。

本发明的该分子筛替代装置能在高温氦气完成取样后将反应堆密封，防止了高温氦气逸出到空气中。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例分子筛替代装置的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例分子筛替代装置的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例分子筛替代装置的剖视图；

图4是根据本发明再一个实施例分子筛替代装置的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例分子筛替代装置与取样桶结合后的结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例分子筛替代装置的密封座与密封插件结合前的结构示意图；

图7是根据本发明一个实施例分子筛替代装置与高温气冷堆、穿墙段、伺服执行系统、执行机构的位置关系图。

图中的附图标记如下：

0-高温气冷堆；

1-分子筛替代装置；

100-壳体，101-侧壁，102-壳体前端，103-壳体后端，104-容纳腔，110-环槽，111-定位孔，112-密封件，114-定位件，115-外圈，116-连接器，117-螺纹孔，118-凹槽，119-螺栓，110-环槽，120-取样桶，121-密封环，122-密封条，123-密封座，124-密封插件，125-气体通道，126-出气通口，127-阀门，129-密封槽，130-密封片；

2-穿墙段；

3-伺服执行系统；

4-执行机构。

具体实施方式

本发明提供一种分子筛替代装置1，该分子筛替代装置1能放置于如图5所示的整体上呈长形的取样桶120中来对高温气冷堆0进行密封，所述分子筛替代装置1包括壳体100，壳体100整体上呈长形，长形的壳体100具有沿其长度方向延伸的长形的侧壁101，所述壳体100沿其长度方向分布有壳体前端102和壳体后端103。所述分子筛替代装置1设置为，当分子筛装置对高温氦气完成取样后，如图7所示的执行机构4将所述分子筛替代装置1放置于所述取样桶120中来对高温气冷堆0进行密封。当将要对所述高温氦气进行取样时，通过所述执行机构4将所述分子筛替代装置1从所述取样桶120拖离。从上述描述可知，执行机构4提供一推拉力来将分子筛替代装置1在取样桶120限定的方向上移动。

通过上述实施例提到的分子筛替代装置能在使用分子筛装置对高温氦气进行取样来获得反应堆内的环境后，对高温气冷堆0进行密封，防止了高温氦气造成的环境污染。

下面的实施例还提供对上述实施例提到的分子筛替代装置的以下改进。

在图3中，所述壳体100整体为长形的圆柱状。在其它实施例中也可以为例如经过倒角的长方体，壳体100的形状主要由取样桶120的内部空间所限定。

观察图3还可以发现，所述壳体100上形成有在所述侧壁101上分布的、凹入所述侧壁101的截面为弧形的环槽110。所述环槽110能被如图5所示的一与其相配的密封件112密封。当然，为了结构整体简洁考虑，也可以不设置环槽110，此时也不需要设置与其相配的密封件112。

如图1和图4所示，所述壳体100上形成有：在所述侧壁101上分布的、凹入所述侧壁101的定位孔111。如图5所示，所述定位孔111能和与其相配的定位件114相配合来将所述连接器116锁死。

回到图3，可以看出所述定位孔111周向外部围绕有部分覆盖所述定位孔111的外圈115。参见图5，所述定位件114具有大于所述外圈115厚度的定位槽(图中未标出)，此时定位件114的锁死部分基本为工字形，当所述壳体100后移时所述凹槽118通过与所述外圈115相抵触来将所述连接器116锁死，此锁死包括轴向(长度方向)的锁死和径向锁死，径向锁死是由定位孔111的侧壁和定位件114的抵触来实现的。

如图1-图5所示，所述壳体后端103连接有用于与所述执行机构4连接的连接器116。连接器116的前端与所述壳体后端103可拆卸地连接，当然也可以固定连接，当固定连接无法更换壳体100时，此时密封环121和密封条122可以设置在壳体100上。连接器116的后端与所述执行机构4可拆卸地连接，这是由于执行机构4需要提供较长的部分来推拉壳体100，此部分一般为金属故重量较大，若放置于取样桶120中必然对其造成很大的负担，所以在将分子筛替代装置1放置于取样桶120后，该部分需要与分子筛替代装置1脱离。连接器116用于与执行机构4和壳体后端103连接来将分子筛替代装置1放置于取样桶120中或从取样桶120中取出。为此，所述连接器116前端设置有凹槽118，分子筛替代装置1的后端插入所述凹槽118中并通过螺栓119与其可拆卸地连接。在其它实施例中，还可以根据需要设置其它可拆卸连接方式。

在一个实施例中，所述连接器116后端设置有螺纹孔117，所述执行机构4通过螺纹与所述螺纹孔117可拆卸地连接。由于执行机构4需要穿过较长的取样桶120，所以执行机构4需要具有较长的部分，此时选用螺纹连接既方便又可靠。

在图3和图5的实施例中，所述螺纹孔117的前端呈缩口状；所述螺纹孔117后端经过倒角处理，这样方便执行机构4无偏差的进入所述螺纹孔117中，提高了连接的可靠性。

所述壳体100上形成有在所述侧壁101上分布的、凹入所述侧壁101的多个密封环121，所述密封环121均能通过嵌入的密封条122与所述取样桶120密封。在图1-图5中，密封条122均已经嵌入到密封环121中。在一个实施例中，所述密封环121均位于所述所述连接器116上。如图1所示，所述环槽110、所述定位孔111、所述密封环121沿所述长度方向依次排列，并且定位孔111处于两组密封环121之间的位置。

下面来对连接在壳体100与执行机构4之间的连接器116进行更进一步的叙述和总结：

所述连接器116的前端用于与壳体后端103可拆卸地连接，所述连接器116的后端用于与执行机构4可拆卸地连接，也就是说连接器116可以作为一个单独的部件存在而生产，而不必固定连接于壳体100与执行机构4上。在一个简单的实施例中，连接器116可以为任何形状，只要能在取样桶120内即可。由于连接器116需要放置于取样桶120中，设计为连接器116的最大横截面小于取样桶120的最小横截面。由于取样桶120较长，考虑到密封和制造难度所以尽量一体成型，图2所示的直筒状是较合理的选择，此时为了密封需要连接器116设计为圆柱状，且为了密封需要连接器116的外径基本与取样桶120的内径相同，提高了密封性能。由于连接器116的外径基本与取样桶120的内径相同，为了使壳体100顺利进入取样桶120中，如图1-图4所示，下文所述的密封插件124与壳体100连接处设置倒角、密封插件124与密封座123的密封处设置为斜面。

当壳体100整体呈圆柱状时，连接器116与壳体100具有基本相同的直径。

如图3和图5所示，所述连接器116的后端设置有螺纹孔117，所述执行机构4通过螺纹与所述螺纹孔117可拆卸地连接。优选地，所述螺纹孔117的前端呈缩口状。优选地，所述螺纹孔117的后端经过倒角处理。所述连接器116前端设置有凹槽118，所述分子筛107的后端插入所述凹槽118中并通过螺栓119与其可拆卸地连接。需要说明的是，上述可拆卸地连接包括卡扣或者螺纹，本发明优选螺纹，这是由于执行机构部分较长且重，螺纹连接更为稳定可靠，容错率较高。当连接器116的后端通过螺纹与执行机构4连接时，连接器116的也可以选用螺纹，但在图3和图5所示实施例中，壳体100的后端伸出部分插入连接器116的凹槽118，并通过螺栓119来将两者固定。当然也可以选用其它能使两者固定又能承受轴向重量的结构，例如连接器116的前端设置插入部分来插入壳体100的后端设置的凹入部分，并通过螺栓119固定。壳体100插入图3和图5提供的连接器116中，在执行机构4将壳体100与执行机构4转移至取样桶120的过程中，壳体100的后端伸出部分插入连接器116的凹槽118的结构能使壳体100、连接器116整体承受住自身较大的重量，同时不会增加整体的直径，方便放置于取样桶120中，而螺栓119则能防止壳体100与连接器116的径向位移。

所述连接器116的侧壁上分布有凹入所述侧壁的多个密封环121，所述密封环121通过嵌入的密封条122与所述取样桶120密封。优选地，所述密封环121分别分布于所述连接器116的前端和后端，来实现双道密封。

所述连接器116的侧壁上分布有凹入所述侧壁的定位孔111，所述定位孔111能和与其相配的定位件114相配合来将所述连接器116锁死。

所述定位孔111周向外部围绕有部分覆盖所述定位孔111的外圈115，所述定位件114具有大于所述外圈115厚度的定位槽，当所述壳体100后移时所述定位槽通过与所述外圈115相抵触来将所述连接器116锁死。所述定位孔111具有供所述定位件114轴向移动的位移段，所述定位件114在所述位移段内移动来使所述外圈115置于所述定位槽114c内或与其脱离。例如，该位移可以由布置于连接器116的弹性机构来提供。

所述定位孔111的数量为多个，均周向分布于所述所述连接器116的侧壁上，所述所述定位件114的数量为一个，但定位时定位件114只与一个定位孔111结合。

所述连接器116整体为圆柱状。

所述连接器116与所述分子筛替代装置1的横截面基本相同。

所述的连接器116的使用方法，包括如下步骤：

S1，在所述分子筛装置对高温氦气进行取样前，所述连接器116与所述分子筛装置相连；

S2，所述执行机构4与所述连接器116相连，此时执行机构4执行螺旋运动来连接于螺纹孔117；

S3，执行机构4将所述分子筛装置及所述连接器116放置于所述取样桶120中；

S4，在所述分子筛装置被固定后，所述执行机构4与所述连接器116脱离；

S5，在所述分子筛装置对所述高温氦气进行取样后，所述执行机构4与所述连接器116相连；

S6，执行机构4将所述分子筛装置及所述连接器116从所述取样桶120中拖离；

S7，将所述连接器116与所述分子筛装置脱离。

从上述步骤可以看出，在取样过程中，连接器116始终与壳体后端103连接。在取样完成后，可以去除螺栓119来更换新的壳体100与连接器116相连。

根据本发明的连接器及使用方法，分子筛装置使用完毕后可以从连接器上取下，重新更换新的分子筛装置即可重新对高温冷气对取样测量，由于连接器能够循环使用，减少了测量成本。进一步地，由于分子筛装置与连接器为可拆卸式设计，这样密封及定位功能就可以尽可能地设置在连接器上，减少了作为损耗材料的分子筛装置的设计成本和生产成本，进一步地减少了测量成本。

参见图5和图6，所述壳体前端102在所述长度方向上连接有用于与所述反应堆进行密封的密封装置，在一个实施例中所述密封装置包括密封座123和能与其密封连接的密封插件124，在另外一个实施例中所述密封装置仅包括密封插件124，而密封座123作为配合部件脱离密封插件124而存在。其中，所述密封座123内具有供所述高温氦气流出的气体通道125，所述密封座123与所述反应堆固定连接，所述反应堆的出气通口126置于所述密封座123之内；所述密封插件124与所述壳体前端102固定连接。在一个优选实施例中，所述密封插件124的侧面上设置有密封槽，所述密封槽内能安置密封片130，通过所述密封片130来将所述密封插件124和所述密封座123密封连接。

在图6中，所述气体通道125内具有阀门127，所述阀门127设置为当所述阀门127开启时，所述高温氦气通过所述气体通道125进入取样桶120，当所述阀门127关闭时，所述高温氦气被所述阀门127初步阻止通过所述气体通道125进入所述取样桶120或逸出到空气中，上述密封片130与密封插件124和所述密封座123的组合来进一步阻止所述高温氦气通过所述气体通道125进入所述取样桶120或逸出到空气中。在图6中，所述阀门127选用为由压力驱动的单向阀，所述单向阀基于所述高温氦气的压力来将所述气体通道125密封；所述密封插件124不提供较所述高温氦气大的压力来防止将所述单向阀打开。在一个优选实施例中，当所述密封座123与所述密封插件124结合时，密封插件124与阀门127预留有一定的间隙，这样密封插件124不会对阀门127产生压力，防止了阀门127的打开。

经过特别设计地，所述密封座123在密封处设置为倒角，所述密封插件124在密封处设置为斜面，这样有利于密封座123和密封插件124密封。需要特别注意的是，即使密封座123和密封插件124密封不严，密封环121和密封条122的配合，也使得温氦气不会逸散到空气中。

本发明还提供一种上述各实施例组合而形成的一个或多个分子筛替代装置。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种分子筛替代装置(1)，所述分子筛替代装置(1)包括：

整体上呈长形的壳体(100)，具有沿所述壳体(100)的长度方向延伸的侧壁(101)，所述壳体(100)沿所述长度方向分布有壳体前端(102)和壳体后端(103)；

所述壳体前端(102)在所述长度方向上连接有用于与反应堆进行密封的密封装置，所述密封装置包括密封插件(124)，所述密封插件(124)能与一密封座(123)密封连接；所述密封座(123)内具有供高温氦气流出的气体通道(125)，所述密封座(123)与所述反应堆固定连接，所述反应堆的出气通口(126)置于所述密封座(123)之内；所述密封插件(124)与所述壳体前端(102)固定连接；

其中，所述分子筛替代装置(1)设置为，当对所述高温氦气完成取样后，通过一执行机构(4)将所述分子筛替代装置(1)放置于取样桶(120)中通过所述密封座(123)与密封插件(124)的配合来对反应堆密封；当对所述高温氦气进行取样时，通过所述执行机构(4)将所述分子筛替代装置(1)从所述取样桶(120)拖离。

2.根据权利要求1所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述气体通道(125)内具有阀门(127)，所述阀门(127)设置为当所述阀门(127)开启时，所述高温氦气通过所述气体通道(125)，当所述阀门(127)关闭时，所述高温氦气被所述阀门(127)阻止通过所述气体通道(125)进入所述取样桶(120)；

所述阀门(127)为由压力驱动的单向阀，所述单向阀基于所述高温氦气的压力来将所述气体通道(125)密封；所述密封插件(124)提供较所述高温氦气小的压力来防止将所述单向阀打开。

3.根据权利要求2所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述密封插件(124)的侧面上设置有密封槽，所述密封槽内能安置密封片(130)，通过所述密封片(130)来将所述密封插件(124)和所述密封座(123)密封连接。

4.根据权利要求2所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述密封座(123)在密封处设置为倒角，所述密封插件(124)在密封处设置为斜面。

5.根据权利要求1所述的分子筛替代装置(1)，其中，所述壳体后端(103)连接有用于与所述执行机构(4)连接的连接器(116)。

6.根据权利要求5所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述连接器(116)的后端设置有螺纹孔(117)，所述执行机构(4)通过螺纹与所述螺纹孔(117)可拆卸地连接。

7.根据权利要求6所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述螺纹孔(117)的前端呈缩口状。

8.根据权利要求6所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述螺纹孔(117)的后端经过倒角处理。

9.根据权利要求1所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述壳体(100)整体为长形的圆柱状。

10.根据权利要求1所述的分子筛替代装置(1)，其中，

所述壳体(100)为经过倒角的长方体。