CN106356107A - 一种增材制造的乏燃料贮存格架 - Google Patents

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景益
贺小明
邵长磊
李岗
朱自强
黄然
奚梅英
刘建文
李雷
石悠
王谊清
王永东
宁冬
张效宁
张俊宝
谷雨
刘晓强
孟凡江
徐雪莲
李晨
钱浩
谢永诚
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Abstract

本发明提供了一种增材制造的乏燃料贮存格架，从底部到顶部依次包括底板、贮存腔、中子吸收板及包壳、围板，所述格架采用增材制造方法从底部往顶部逐层打印一体成型。相对于传统的焊接式或装配式乏燃料贮存格架，增材制造的乏燃料贮存格架具有结构形式简单、结构强度高、制造工艺简单、制造周期短等特点，可避免传统乏贮存格架焊接量大、焊接变形控制困难、制造工装复杂等难题，同时可以缩小贮存腔之间的间距，实现密集化贮存，提高乏燃料水池的贮存容量。

Description

一种增材制造的乏燃料贮存格架
技术领域
本发明涉及核电领域的乏燃料贮存，尤其涉及一种增材制造的乏燃料贮存格架。
背景技术
乏燃料贮存水池是从堆芯卸出的、使用后的燃料(乏燃料)在运输至乏燃料后处理厂之前的中间贮存场所，是核电厂的重要组成部分。每年从核电站反应堆内卸出的乏燃料约为反应堆总装料量的30％～40％。卸出的乏燃料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相当长时间，在满足外运条件后(一般为10个日历年)，乏燃料外运至专门的贮存设施中。由于国内还没有成熟的乏燃料长期贮存的设施或燃料外运成本非常高，通过提高在核电厂的厂内贮存能力是目前的主要应对措施。为了提高核电厂乏燃料贮存能力，各电厂大多采用乏燃料密集贮存技术。如何在保证安全的前提下，尽可能多地在核电厂内贮存乏燃料组件，是乏燃料贮存格架设计的关键技术问题。
传统的乏燃料贮存格架如图1所示，包括贮存腔、围板、底板、在底板下方具有支撑乏燃料贮存格架的支座，在贮存腔周围具有中子吸收板及包壳。该乏燃料贮存格架采用焊接形式，通过中子吸收板包壳将中子吸收板焊接固定在贮存腔四壁，贮存腔与贮存腔通过连接片进行焊接，贮存腔还需要与底板进行焊接，贮存格架制造过程中焊接工作量大、焊接变形控制难度高、焊接工装复杂。部分采用装配形式的乏燃料贮存格架，仍然存在零部件数量较多、装配复杂、制造周期长等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种增材制造的乏燃料贮存格架，从底部到顶部依次包括底板、贮存腔、中子吸收板及包壳、围板，其特征在于，所述格架采用增材制造方法从底部往顶部逐层打印一体成型。
优选地，所述增材制造方法为激光沉积方法。
优选地，所述格架的底部为不锈钢结构。
优选地，所述格架的中部为不锈钢包覆中子吸收材料的结构。
优选地，所述格架的顶部为不锈钢结构。
优选地，所述中子吸收材料为碳化硼。
优选地，所述中子吸收材料覆盖燃料组件的活性区，且完全被所述不锈钢包覆。
相对于传统的焊接式或装配式乏燃料贮存格架，增材制造的乏燃料贮存格架具有结构形式简单、结构强度高、制造工艺简单、制造周期短等特点，可避免传统乏贮存格架焊接量大、焊接变形控制困难、制造工装复杂等难题，同时可以缩小贮存腔之间的间距，实现密集化贮存，提高乏燃料水池的贮存容量。
附图说明
图1为传统焊接式乏燃料贮存格架的立体图。
图2为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的立体图。
图3为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的主视图。
图4为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的底部的截面图。
图5为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的底部的截面图的局部放大图。
图6为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的中部的截面图。
图7为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的中部的截面图的局部放大图。
图8为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的顶部的截面图。
图9为符合本发明优选实施例的增材制造的乏燃料贮存格架的顶部的截面图的局部放大图。
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。
如图2到图9所示，本发明提供了一种增材制造的乏燃料贮存格架，该格架从底部到顶部依次包括底板1、贮存腔3、中子吸收板及包壳2、围板4，采用增材制造方法从底部往顶部逐层打印一体成型。
相对于传统的焊接式或装配式乏燃料贮存格架，增材制造的乏燃料贮存格架具有结构形式简单、结构强度高、制造工艺简单、制造周期短等特点，可避免传统乏贮存格架焊接量大、焊接变形控制困难、制造工装复杂等难题，同时可以缩小贮存腔之间的间距，实现密集化贮存，提高乏燃料水池的贮存容量。
优选地，增材制造方法为激光沉积方法。无需复杂工装，制造工艺简单、制造周期短。
优选地，如图4所示，格架的底部为不锈钢结构。乏燃料贮存格架结构强度高、抗震性能好。
优选地，如图7所示，格架的中部为不锈钢6包覆中子吸收材料5的结构。通过增材方法将中子吸收材料5包覆在贮存腔壁不锈钢6内部，相对于中子吸收板2，具有临界安全性高、制造成本低等特点，可提高乏燃料贮存的安全性，并有效降低乏燃料贮存格架的制造成本。此外，中子吸收材料5通过增材方法包覆在贮存腔壁不锈钢内部，不与水接触，不存在腐蚀问题，安全性高。
优选地，如图9所示，格架的顶部为不锈钢结构。乏燃料贮存格架结构强度高、抗震性能好。
优选地，中子吸收材料为碳化硼。
优选地，中子吸收材料覆盖燃料组件的活性区，且完全被所述不锈钢包覆。
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)

1.一种增材制造的乏燃料贮存格架，从底部到顶部依次包括底板、贮存腔、中子吸收板及包壳、围板，其特征在于，所述格架采用增材制造方法从底部往顶部逐层打印一体成型。
2.一种如权利要求1所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述增材制造方法为激光沉积方法。
3.一种如权利要求1所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述格架的底部为不锈钢结构。
4.一种如权利要求1所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述格架的中部为不锈钢包覆中子吸收材料的结构。
5.一种如权利要求1所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述格架的顶部为不锈钢结构。
6.一种如权利要求4所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述中子吸收材料为碳化硼。
7.一种如权利要求4所述的增材制造的乏燃料贮存格架，其特征在于，所述中子吸收材料覆盖燃料组件的活性区，且完全被所述不锈钢包覆。
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