CN1056011C - 球床高温气冷堆燃料元件的排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明为球床高温气冷堆燃料元件的排出装置。它以反应堆冷却气体或净化气体为工作介质，由脉冲气流发生器产生一定能量的脉冲气流，破坏料箱底部漏斗出口处的球桥，使球靠重力单列化排出。本装置与料箱球床相连的只有脉冲气流管道和排球管道，没有需拆卸和维修的机械运动部件，脉冲气流发生器和辅助气动部件均安装在反应堆压力壳外，更换和维修极其方便。本发明还可以推广应用于规则形状物料颗粒气力输送系统上。

Description

球床高温气冷堆燃料元件的排出装置

本发明属反应堆领域，尤其涉及球床高温气冷堆燃料元件的排出装置。

在目前的球床高温气冷堆燃料元件装卸系统上，与堆芯下部卸料管直接相连的设备是分组器或单一器。德国的AVR实验堆和THTR-300原型堆分别是采用分组器和单一器。AVR装卸料系统上分组器的执行部件是一个和卸料管直径相同的转动圆盘，从圆盘中央到边缘开有一个排球口，可有四个球同时排出，成组成组地排入到单一器前面φ200mm内径的贮球管内，然后再经过单一器单一化排出。该分组器的特点是可靠性好，不易卡死，但转动圆盘承受着卸料管中球柱很大的压力，传动扭矩大，并增加了一套设备。

德国专利说明书CN1042620A描述了一种燃料元件排出装置，该装置具有一个位于反应堆堆芯吊篮下面的、向下开的排出管，一个设置在排出管下方的燃料球箱和一个与燃料元件邻接的可转动孔板，在孔板侧面安装碎球分离器。THTR-300上单一器和碎球分离器也类似此种结构。该装置一个特点是在排出管的出口部分与孔板之间以及在燃料球底板之上有一个障壁边缘，在拆卸和装配孔板时球不会流出；另一个特点是有气体喷嘴通入球箱底部，气流将元件吹松散，这样，元件几乎无摩擦地经过边缘而流出，并进入孔板的开口。

上面所述两种设备的执行部件均为运动的机械部件，其传动轴必须采用“全密封式”的轴封结构，在拆卸和维修时必须停堆、泄压。

本发明旨在提供一种新颖的单列排出装置，该排出装置具有一具脉冲气流发生器，以便破坏料箱底部漏斗出口处的球桥，使球单列化排出，球床内没有需维修的运动机械部件，不需停堆、泄压和排空堆芯中燃料球就可对压力壳外有关部件进行更换、维修。

本发明的主要特点是：

在堆芯卸料管下端的变向料箱球床内，没有需拆卸和维修的机械运动部件，只固定有脉冲气流管道和排球管道，脉冲气流发生器和辅助气动部件都安装在反应堆压力壳之外。利用脉冲气流发生器产生具有一定能量的脉冲气流，破坏排球漏斗出口处的球桥，使球单列排出，并在漏斗出口上方一定距离处设置一锥形嵌入体，使球产生二次搭桥，以减少作用在漏斗出口处的压力和球间静摩擦力，提高出球率。单列化排出的球由碎球分离器分选出碎球后，经单一化(本装置中采用单一器使球单一化)处理，最后由提升器逐个将球输送到堆芯(本装置中为卸料管)，从而实现球的循环。

本发明的装置是由卸料管、料箱、排球漏斗、锥形嵌入体、脉冲气流发生器、脉冲气流管道、减压阀、电磁阀、单一器、提升器、计数器、控制系统组成。利用脉冲气流的冲击力，破坏漏斗出口处球桥，使球单列排出。其特征在于：

在卸料管下端变向处设置一料箱(或称卸料斗仓)，料箱底部设置有一非对称形的漏斗，漏斗出口处下部同时安装排球管道和脉冲气流管道，脉冲气流管道另一端与脉冲气流发生器出口管相连，压缩空气管道通过截止阀、减压阀和电磁阀与脉冲气流发生器入口管相连接。排球管另一端与单一器入口管相连接，单一器出口管与提升器连接。在提升器前后和输球管上端部分别安装计数器。脉冲气流发生器内安装有快速排气阀，由电磁阀控制快速排气阀迅速打开，将贮气罐中的压缩气体突然释放，产生的瞬时冲击力破坏了漏斗出口处的球桥，从而使燃料球在排球管中能顺利地实现单列化流动。同时，为了降低燃料球作用在漏斗出口处的压力，减小燃料球间的静摩擦力，以及提高出球率，在漏斗上方设置一锥形嵌入体，使燃料球在嵌入体底部边缘与漏斗壁之间二次结桥。由脉冲气流发生器产生的脉冲气流，破坏了漏斗出口处的球桥，被冲击的燃料球又会撞击二次结桥的球，使得漏斗出口处燃料球排出后，二次结桥的球紧跟着排出，到一定数量后，在这两处又重新结桥，从而使漏斗中燃料球的流动中断，停止排球。在燃料球球床内没有需拆卸和维修的机械运动部件。

本发明的设计方案是：

与反应堆堆芯相连的卸料管具有足够大的直径(500mm)，以防止直径60mm的球在管内出现搭桥现象。理论上，卸料管直径只需大于燃料球直径的5倍，球就不会在管内出现搭桥现象。卸料管下端经变向后，在出口料箱内，球床始终保持一定高度。出口料箱底部的漏斗壁设计为非对称形，有利于球的流动。漏斗出口直径小于球直径的二倍，球不会在出口处卡死，只允许有一个球通过出口，保证球单列化排出。嵌入体为一锥体，中空，底部边缘与漏斗壁之间距离为1.5个球直径，使球在此处很容易搭桥。脉冲气流发生器贮气罐容量为50升，压缩气体工作压力为0.1MPa，快速排气阀与电磁阀之间管道尽量缩短，以保证快速排气阀活塞迅速动作。燃料球经排球管单列排出，并由单一器单一化后，逐个送入提升器进行发送。单一器通过减速器由马达驱动。电磁气动阀控制压缩气体推动提升器的活塞往返运动，从而完成球的发送过程。整个装卸料系统的逻辑控制和球的计数由三个计数器来实现。

附图说明：图1为本发明装置的示意图

[1]  卸料管         [2]  料箱           [3]  锥形嵌入体

[4]  漏斗           [5]  脉冲气流管道   [6]  脉冲气流发生器

[7]  快速排气阀     [8]  电磁阀         [9]  减压阀

[10] 单列排球管     [11] 单一器         [12] 提升器

[13] 输球管         [14] 贮气罐         [15] 电磁换向阀

[16] 罗茨风机       [17] 空气压缩机     [18] 阀门

[19] 阀门           [20] 计数器         [21] 计数器

[22] 计数器         [23] 小漏斗

本发明的优点是：

1.与反应堆堆芯卸料管下端料箱球床接触的排球部件为非机械

运动部件，不需拆卸和维修。

2.脉冲气流发生器和辅助气动部件安装在反应堆压力壳处，可

在不停堆、不泄压、不排空燃料球的情况下更换和维修，极

其方便。

3.脉冲气流发生器工作压力低，消耗气量少。

4.结构简单，排球流畅。

5.除可应用于球床高温气冷堆燃料元件装卸系统外，还可推广

应用于规则形状物料颗粒气力输送系统上。

实施例：

本装置根据清华大学10MW高温气冷实验堆燃料元件装卸系统的设备尺寸设计。冷态模拟实验台架由卸料管、脉冲气流破桥助流单列排球装置、模拟实验球、单一器、提升器、输球管、光电计数器、旁路调节阀、空气压缩机、罗茨风机和PC控制系统组成。经过约10万个球的循环试验表明，本装置运行安全、可靠，完全可用于10MW高温气冷实验堆装卸料系统上。

Claims (2)

1、高温气冷堆的一种燃料元件排出循环装置，由卸料管、料箱、脉冲气流发生器、单一器、提升器、输球管、计数器等组成，其特征在于，所说燃料元件排出循环装置是利用脉冲气流发生器产生脉冲气流破坏漏斗出口处球桥，使之单列化排出：

a、卸料管[1]下端料箱[2]底部漏斗出口处下接小漏斗[23]，脉冲气流管道[5]一端与小漏斗[23]侧壁相接，另一端与脉冲气流发生器[6]出口管相接，发生器内安装有快速排气阀[7]，快速排气阀进口管依次与电磁阀[8]和减压阀[9]相接，小漏斗[23]出口与单列排球管[10]相接，排球管另一端依次接单一器[11]和提升器[12]，输球管[13]下端与提升器出口相接，在与提升器相连的前后输球管上，在提升器前后和卸料管上部输出球管上分别安装计数器[20][21][22]；

b、漏斗[4]上方距漏斗壁处安装有造成球二次结桥的锥形嵌入体；

c、漏斗[4]出口直径小于2个球直径；

d、漏斗[4]壁为非对称结构。

2、根据权利要求1所述装置，其特征在于，料箱[2]内只有固定的脉冲气流管道[5]和排球管道[10]。