CN106024085A - 核电厂乏燃料干式贮存用转运容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其包括筒体、设在筒体上端面的顶盖和设在筒体下端面的底盖，顶盖与筒体可拆卸固定连接；所述筒体的筒壁为中空夹层结构，包括内筒壁、外筒壁和由内外筒壁围成的内腔，内腔从里到外依次填充有铅层和含硼树脂板层，铅层和含硼树脂板层之间设中壳壁进行分隔；含硼树脂板层中设有波形传热板，波形传热板与外筒壁及中壳壁均为面接触。与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器具有可靠中子屏蔽功能及优良的导热性能，因此可以在装载燃料贮罐期间为燃料贮罐提供结构保护和辐射屏蔽，并可以满足燃料贮罐向混凝土贮存容器的传送功能。

Description

核电厂乏燃料干式贮存用转运容器

技术领域

本发明属于核电厂乏燃料干式贮存领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂乏燃料干式贮存用转运容器。

背景技术

乏燃料从核电厂反应堆堆芯卸出后需先放置在核电厂内的配套贮存水池中贮存，待乏燃料放射性和衰变热降低到可允许条件下才能进行干式贮存。在进行干式贮存时，乏燃料组件首先需要装载入燃料贮罐中，燃料贮罐一般为薄壁结构，因此需将燃料贮罐装载进起屏蔽功能的转运容器中进行乏燃料的装载，在乏燃料组件装载完毕后，燃料贮罐被焊接密封，并随转运容器转运至贮存场，再将燃料贮罐从转运容器转移至混凝土贮存容器内，实现燃料贮罐的最终贮存。转运容器一般需要具备如下四个功能：一，提供燃料贮罐的结构保护；二，提供燃料贮罐操作过程中的辐射屏蔽；三，提供燃料贮罐与混凝土筒仓之间的传送功能；四，用于装载燃料贮罐进行燃料转载、密封及容器转换等操作。因此，转运容器在满足屏蔽功能的同时，还需要根据燃料贮罐和混凝土贮存容器的结构，确定转运容器与之接口的结构和尺寸，满足工艺操作要求，保证乏燃料组件的安全和操作人员的辐射安全。

目前，已公开核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的筒体外侧一般包裹一圈水夹套层，内部充满一定厚度的水层，用于吸收屏蔽中子。但是，该种设计会导致转运容器的整体强度较低，而且，在转运容器发生倾覆或者跌落等事故工况下，水夹套可能破损，导致转运容器部分屏蔽功能失效。另外，由于水的导热系数较低，水夹套内的水层也无法形成有效的自然对流，因此其导热能力也较弱。

鉴于已公开转运容器在中子屏蔽和导出热负荷方面的缺点，有必要设计一种具有可靠中子屏蔽功能及优良导热性能的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有可靠中子屏蔽功能及优良导热性能的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其包括筒体、设在筒体上端面的顶盖和设在筒体下端面的底盖，顶盖与筒体可拆卸固定连接；所述筒体的筒壁为中空夹层结构，包括内筒壁、外筒壁和由内外筒壁围成的内腔，内腔从里到外依次填充有铅层和含硼树脂板层，铅层和含硼树脂板层之间设中壳壁进行分隔；含硼树脂板层中设有波形传热板，波形传热板与外筒壁及中壳壁均为面接触。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述含硼树脂板层包括多块彼此独立的含硼树脂板，含硼树脂板分别以适配的方式插入波形传热板与外筒壁、中壳壁围成的腔室内。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述波形传热板的材质为纯铜。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述底盖和顶盖也均为具有内腔的中空夹层结构；底盖的内腔从上到下依次填充有铅层和含硼树脂板层；顶盖的内腔从上到下依次填充有含硼树脂板层和铅层。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述底盖上开有通孔，通孔处设有可开合的封盖。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述封盖为密封的中空夹层结构，封盖的内腔中填充有铅层。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述筒体的上部对称设有两个上部吊耳、下部对称设有两个下部吊耳，吊耳用于对筒体进行吊装。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，每一吊耳均包括承重块、吊轴及轴向限位板；承重块固定插装在筒体上，承重块外侧开有螺纹孔；吊轴的内端设有外螺纹并旋入到承重块的螺纹孔内固定，轴向限位板固定在吊轴的外端。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述顶盖包括顶面，其顶面在一圆周方向上均匀镶嵌有若干个固定块，每一固定块上均开有用于吊装顶盖的螺纹孔。

作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的一种改进，所述顶盖与筒体的可拆卸连接的结构为：筒体的顶端端面设有法兰，法兰上设有螺纹孔，顶盖在与法兰螺纹孔对应的位置开有通孔，顶盖通过螺钉与法兰固定连接。

与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器具有可靠中子屏蔽功能及优良的导热性能，因此可以在装载燃料贮罐期间为燃料贮罐提供结构保护和辐射屏蔽，并可以满足燃料贮罐向混凝土贮存容器的传送功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的立体示意图。

图2为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的筒体的部分剖视示意图。

图3为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的底盖的剖面图。

图4为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的筒体的水平剖示图。

图5为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的波形传热板与周边部件的配合结构示意图。

图6为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的波形传热板的立体示意图。

图7为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的顶盖的局部剖视图。

图8为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的吊耳的部分剖视图。

图9为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的法兰的结构示意图。

图10为本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器的封盖的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1，本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器包括筒体2、设在筒体2上端面的顶盖1和设在筒体2下端面的底盖3。顶盖3与筒体2可拆卸固定连接。筒体2的筒壁21、顶盖1以及底盖3均为中空夹层结构，它们的外壳均采用钢材料制成，也可以采用其他金属材料制成，内腔中则都填充有铅层和含硼树脂板层。转运乏燃料时，先将乏燃料装载在燃料贮罐内，然后将燃料贮罐放置在具有吸收伽马和中子辐射功能的转运容器筒体内，利用转运容器对乏燃料进行水平转移。由于筒体2与顶盖1及底盖3的连接方式均可采用现有技术实现，此处不再赘述，以下仅对筒体2、顶盖1以及底盖3的具体结构进行详细说明。

请参阅图2及图3，筒体2的筒壁21和底盖3为密封的中空夹层结构。筒体2的筒壁21包括内筒壁、外筒壁和由内外筒壁围成的内腔，内腔从里到外依次填充有铅层22和含硼树脂板层23，铅层22和含硼树脂板层23之间由中壳壁24进行分隔。底盖3的内腔从上到下依次填充有铅层31和含硼树脂板层32。含硼树脂板层23、32的含硼树脂板为固态板体，其具有优异的屏蔽中子性能，而且不存在液体屏蔽层的缺点。本发明将筒体2的筒壁21以及底盖3设计为密封的中空夹层结构，并在内腔内填充铅层和含硼树脂板层，因此转运容器能够屏蔽伽马和中子在径向及轴向的辐射，而且顶盖1和底盖3的外壳以及筒体2的筒壁21都采用钢材料制成，整体结构安全可靠，不会出现转运容器损坏的情况，具有可靠的中子屏蔽功能。

请参阅图4至图6，含硼树脂板层23中设有波形传热板26，波形传热板26与筒体2的外筒壁及中壳壁24均为面接触。含硼树脂板层包括多块彼此独立的含硼树脂板；每一含硼树脂板的截面为梯形或近似梯形，其以适配的方式插入波形传热板26与外筒壁、中壳壁24围成的梯形腔室内。波形传热板26可以提高筒壁21的径向传热性能，其和含硼树脂板层23的交错结构又可以保证乏燃料的径向辐射不会从两者之间的装配间隙内溢出。波形传热板26为由纯铜制成的管状波形板，其高度与筒体2内腔的高度一致。

请参考图3和图7，底盖3上开有通孔33，通孔33处设有可开合的封盖34。顶盖1为密封的中空夹层结构，顶盖内腔从上到下依次填充有含硼树脂板层11和铅层12，使得顶盖1可以屏蔽乏燃料轴向伽马辐射以及吸收乏燃料轴向扩散的中子。为了方便吊装顶盖，顶盖1的顶面在一圆周方向上均匀镶嵌有若干个固定块13，固定块13上开有用于吊装顶盖1的螺纹孔14。在吊装时，将带有外螺纹的吊耳旋入螺纹孔14内即可对顶盖1进行吊装。

请参考图8，筒体2的上部对称设有两个上部吊耳25、下部对称设有两个下部吊耳25，吊耳用于对筒体进行吊装，上部吊耳与下部吊耳结构相同。其中，吊耳25包括承重块251、吊轴252及轴向限位板253，承重块251固定插装在筒体筒壁21上，并通过焊接与筒体筒壁21以及中壳壁24固定连接。承重块251外侧开有螺纹孔，吊轴252的内端设有外螺纹并旋入到承重块251的螺纹孔内固定，轴向限位板253固定在吊轴252的外端。承重块251通过镶嵌并焊接的方式固定于筒体2，使得吊耳25更加坚固不会轻易断裂；轴向限位板253可以通过螺钉254固定在吊轴252的外端端面处。轴向限位板253的外径比吊轴252的外径大，对筒体2进行吊装时，将吊绳套在吊轴252上，轴向限位板253能够限制吊绳向外滑出。

请参考图1、2、7、9，在本实施例中顶盖1与筒体2的可拆卸连接结构为：筒体2顶端端面设有法兰27，法兰27上设有螺纹孔271，顶盖2在与法兰螺纹孔271对应位置开有通孔(未标示)，顶盖2通过螺钉15与法兰27固定连接。上述结构只是顶盖1与筒体2可拆卸连接方式的其中一种方式，也可以变更为其他能够实现的可拆卸连接方式。法兰27在与铅层对应位置处开有灌铅孔272，以方便向筒体2的内腔中灌铅。

请参考图3及图10，底盖3的封盖34为密封的中空夹层结构，封盖34的内腔中填充有铅层341。封盖34包括插装在底盖通孔33内紧密配合的突出部分342、以及固定在突出部分342的一端的盖板343。突出部分342的内腔为中空夹层结构，铅层341填充在内腔内以实现伽马辐射屏蔽。盖板343的外圆周上开有通孔，底盖3在与通孔对应的位置设有螺纹孔，盖板343通过螺钉345与底盖3固定连接。盖板343在与底盖3接触一侧设有密封圈344，以进一步提高封盖34的密封性能。

在使用本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器时，先将乏燃料装载在燃料贮罐内，然后打开转运容器的顶盖1，将燃料贮罐放在转运容器的筒体2内，然后盖好顶盖1，将燃料贮罐转移到混凝土贮存容器处。在转运容器向混凝土贮存容器内转移燃料贮罐前，先卸下转运容器的顶盖1和底部的封盖34，将转运容器的筒体2的顶端和混凝土贮存容器的入口在水平状态下进行对接，然后将液压臂从转运容器的底盖3的通孔33处伸入，利用液压臂将燃料贮罐推进到混凝土贮存容器中，从而完成转移。

综上所述，本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器既能够屏蔽伽马和中子的径向辐射，又能屏蔽伽马和中子的轴向辐射，而且转运容器的筒体、底盖、顶盖的外壳均采用钢材料或者其他金属材料制成，整体强度高，不会出现因转运容器损坏而发生辐射泄露的现象。

与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料干式贮存用转运容器至少具有以下优点：

1)筒体、顶盖以及底盖的外壳都采用钢材料或者其他金属材料制成，内腔中采用铅层和固态的含硼树脂板作为中子屏蔽层，因此整体结构安全可靠，不会出现转运容器损坏的情况，具有可靠的中子屏蔽功能；

2)在筒体2的含硼树脂板层中设有波形传热板，提高了筒体2的径向传热性能，能够高效地将乏燃料产生的热量导出。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施例进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施例，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其包括筒体、设在筒体上端面的顶盖和设在筒体下端面的底盖，顶盖与筒体可拆卸固定连接；其特征在于：所述筒体的筒壁为中空夹层结构，包括内筒壁、外筒壁和由内外筒壁围成的内腔，内腔从里到外依次填充有铅层和含硼树脂板层，铅层和含硼树脂板层之间设中壳壁进行分隔；含硼树脂板层中设有波形传热板，波形传热板与外筒壁及中壳壁均为面接触。

2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述含硼树脂板层包括多块彼此独立的含硼树脂板，含硼树脂板分别以适配的方式插入波形传热板与外筒壁、中壳壁围成的腔室内。

3.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述波形传热板的材质为纯铜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述底盖和顶盖也均为具有内腔的中空夹层结构；底盖的内腔从上到下依次填充有铅层和含硼树脂板层；顶盖的内腔从上到下依次填充有含硼树脂板层和铅层。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述底盖上开有通孔，通孔处设有可开合的封盖。

6.根据权利要求5所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述封盖为密封的中空夹层结构，封盖的内腔中填充有铅层。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述筒体的上部对称设有两个上部吊耳、下部对称设有两个下部吊耳，吊耳用于对筒体进行吊装。

8.根据权利要求7所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：每一吊耳均包括承重块、吊轴及轴向限位板；承重块固定插装在筒体上，承重块外侧开有螺纹孔；吊轴的内端设有外螺纹并旋入到承重块的螺纹孔内固定，轴向限位板固定在吊轴的外端。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述顶盖包括顶面，其顶面在一圆周方向上均匀镶嵌有若干个固定块，每一固定块上均开有用于吊装顶盖的螺纹孔。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的核电厂乏燃料干式贮存用转运容器，其特征在于：所述顶盖与筒体的可拆卸连接的结构为：筒体的顶端端面设有法兰，法兰上设有螺纹孔，顶盖在与法兰螺纹孔对应的位置开有通孔，顶盖通过螺钉与法兰固定连接。