燃料棒存储容器的制造方法
技术领域
本发明实施例涉及核电装备领域,特别涉及一种燃料棒存储容器的制造方法。
背景技术
目前核电作为一种清洁高效能源,已经在大量发展,而燃料棒在使用后,需要储存再处理。
目前广泛使用一种特殊的存储设备,这种存储容器高5米左右,横截面为矩形或者正方形,中间布满方形空腔,每个空腔之内放置一个外形为圆形的燃料棒。以燃料棒外径为214mm为例,设置一定工差后,方形空腔成为横截面边长为222mm的正方形,同时为了防辐射,每个方形空腔外包防辐射板材,并套有外筒。最终每个方形套筒横截面为边长286.5mm的正方形。以一个8*8格架为例,采用已有的正方形格架,其所需占用面积为2292*2292≈5253264mm2,共能放置8*8=64个燃料棒,在制造过程中,组装外框四边形套筒一般采用侧放,将一层侧板放于底部,然后加入垂直筋板,一层的筋板放好后,再放入层板,然后层层递加,最终完成全部。发明人发现,现有技术中至少存在如下问题:四边形是一个很容易受力变形的形状,因此在筋板与层板组装焊接过程中反复要控制变形,保证制造工差满足要求。且在方框内筒加工时,一般采用折弯压制,折弯角度为90°,为了保证卡箍能够顺利放置,折弯半径要尽可能小,而且90°要准确,甚至可能更加小,才能保证组装顺利。现实组装中,当折弯角度为90°时,内侧折弯半径至少要为2mm,如果为4mm就有可能带来装配困难。因此在组装存储器和加工方框内筒时,条件极为苛刻,制造加工和组装难度高,给工人员带俩不便,增加了加工制造成本,且后期的报废量多,浪费材料。同时,方形空腔结构组装完成后,一旦需要移动或者运输,需要专门制作的工装夹具来进行,为此需要制造特殊匹配工装夹具,成本偏高,且运输不便。
因此,为了使存储容器内腔加工制造更为简单方便、存储容器的后期运输方便,大量降低各项成本是急需解决的问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种燃料棒存储容器的制造方法,使得存储容器内腔加工制造更为简单方便、存储容器的后期运输方便,大量降低各项成本。
为实现上述目的,本发明的实施方式提供了一种燃料棒存储容器的制造方法,包含以下步骤:
S1、提供一带有矩形容置空间的筒体、N个第一隔板层、N-1个第二隔板层和一个第三隔板层,所述N为大于2的自然数;
S2、在所述矩形容置空间内,将所述矩形空间的任意一侧作为用于固定任意一个第一隔板层的下层侧壁,而将与所述下层侧壁相对的一侧作为用于固定所述第三隔板层的上层侧壁;
S3、将各第一隔板层和各第二隔板层从所述下层侧壁朝向所述上层侧壁的方向以交替形式逐层堆叠并焊接固定;
S4、将所述第三隔板层放入所述矩形容置空间内,并将所述第三隔板层与最上层的第一隔板层进行焊接固定;
其中,各第一隔板层、各第二隔板层和所述第三隔板层共同将所述矩形容置空间分割成M个用于放置燃料棒的容置腔,所述M为大于2的自然数,且各容置腔在所述矩形容置空间内均为正六边形,并以蜂窝状排列设置。
本发明实施方式相对于现有技术而言,设有多层第一隔板层、多层第二隔板层和一层第三隔板层三种类型的隔板层,先将第一层第一隔板层固定在下层侧壁上,再将第一层第二隔板层焊接在第二层第一隔板层上,其余第一隔板层和第二隔板层依次交替堆叠,最后将第三隔板层焊接在上层侧壁上,且上层侧壁与下层侧壁均为矩形容置空间内容置腔的侧壁,形成多个正六边形容置腔,以蜂窝状排列设置。由于容置腔为正六边形,六边形容置腔的侧壁在筒体内的抗变形能力远好于四边形,从而在第一隔板层与下层侧壁固定后,可直接将第二隔板层与第一隔板层焊接固定,其余第一隔板层和第二隔板层依次交替堆叠,进而可在提高各存储室强度的同时,还能大大降低存储容器的制造难度。
另外,各第一隔板层包含两块沿所述下层侧壁的宽度方向设置的第一隔板、位于两块第一隔板之间并沿所述下层侧壁的宽度方向等距排列的K个第一梯形折弯段;
其中,两块第一隔板分别从所述下层侧壁至所述上层侧壁的方向倾斜设置,且两块第一隔板的倾斜方向相反,且任一块第一隔板与与其相邻的第一梯形折弯段隔开的距离与任意相邻两个第一梯形折弯段之间隔开的距离相等;
各第二隔板层包含K+1个沿所述下层侧壁的宽度方向等距排列的第二梯形折弯段,且各第二折弯段与与其相邻的第一隔板层焊接固定;
各第三隔板层包含2K+2个沿所述上层侧壁的宽度方向等距排列的第三隔板,且所述第三隔板与其相邻的第一隔板层焊接固定;所述K为大于或等于1的自然数。由于有第一梯形折弯段和第二梯形折弯段的存在,使第一隔板层和第二隔板层堆叠时更为稳定,且通过上述的焊接方法,形成多个正六边形容置腔,同时梯形折弯段的加工制造更为简单。
另外,在所述步骤S3中,各第一隔板层和各第二隔板层采用如下子步骤焊接固定:
将任意一个第一隔板层中的两个第一隔板和各第一梯形折弯段逐个放入所述矩形容置空间内与所述下层侧壁或与相邻的第二隔板层焊接固定;
将任意一个第二隔板层中的各第二梯形折弯段逐个放入所述矩形容置空间内与所述下层侧壁上的第一隔板层焊接固定,且与所述第一隔板层形成K+1个正六边形容置腔;
将其余第一隔板层中的各第一隔板和各第一梯形折弯段,和其余第二隔板层中的各第二梯形折弯段从所述下层侧壁朝向所述上层侧壁的方向以交替形式逐层堆叠并焊接固定。通过将第二隔板层中的第二梯形折弯段焊接在第一隔板层上,形成正六边形容置腔。
另外,在所述步骤S4中,所述第三隔板层采用如下子步骤与最上层的第一隔板层焊接固定:
将所述第三隔板层中的各第三隔板逐个放入所述矩形容置空间内与最上层的第二隔板层进行焊接固定;
将所述第三隔板层中的各第三隔板逐个与所述上层侧壁焊接固定。通过第三隔板层与上层侧壁和最上层的第一隔板层焊接,从而将矩形容置空间内的所有隔板层稳固连接,形成稳定的正六边形容置腔。
另外,所述矩形容置空间还包含用于连接所述下层侧壁和所述上层侧壁的左侧壁和右侧壁,且所述左侧壁和所述右侧壁用于沿所述上层侧壁和所述下层侧壁的宽度方向相对设置,且所述左侧壁和所述右侧壁还分别与各第一隔板层、所述第二隔板层和所述第三隔板层进行焊接固定。从而将各侧壁层稳定固定在矩形容置空间内。
另外,与所述下层侧壁焊接固定的第一隔板层中,各第一梯形折弯段在所述下层侧壁上所围成的区域为第一工装区;
与所述上层侧壁焊接固定的各第三隔板、所述最上层的第一隔板层中的各第二梯形折弯段、所述上层侧壁所围成的区域为第二工装区,且各第二工装区与各第一工装区相对应设置;其中,各第一工装区和各第二工装区的同一端均为不封闭的形成开口。从而利用单独的工装区放置工装设备对燃料棒存储容器进行托运移动,方便了存储容器的运输,从而降低了存储容器的运输成本。
另外,在步骤S4之后还有如下步骤:
提供K块第一盖板和第二盖板;
将各第一盖板焊接固定于各第一工装区的开口处,封闭各第一工装区的开口,
将各第二盖板焊接固定于各第二工装区的开口处,封闭各第二工装区的开口;
在每块第一盖板上开设第一定位孔;
在每块第二盖板上开设第二定位孔。
从而进一步方便了存储容器与连接起吊设备的连接,使得存储容器的运输更为方便
另外,所述第一隔板、所述各第一梯形折弯段、所述各第二梯形折弯段、所述各第三隔板均为防辐射板。用于在燃料棒放入可容置腔后防止辐射。
另外,在各容置腔的侧壁上均设置防辐射层。从而可进一步提高各存储室对燃料棒的防辐射效果。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施方式中燃料棒存储容器的制造方法流程图;
图2是本发明第一实施方式的总体结构示意图;
图3是本发明第一实施方式中第二梯折弯段结构示意图;
图4是本发明第一实施方式中总体装配示意图;
图5是本发明第二实施方式中燃料棒存储容器的制造方法流程图;
图6是本发明第二实施方式的工装区无盖板总体结构示意图;
图7是本发明第二实施方式的工装区有盖板总体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种燃料棒存储容器的制造方法。如图1和图2所示,包含以下步骤:
步骤110、提供一带有矩形容置空间的筒体1、多层第一隔板层、多层第二隔板层和一层第三隔板层,第一隔板层层数比第二隔板层层数多一层;
步骤120、在矩形容置空间内,将矩形空间的任意一侧作为用于固定任意一个第一隔板层的下层侧壁2,而将与下层侧壁2相对的一侧作为用于固定第三隔板层的上层侧壁3;
步骤130、将各第一隔板层和各第二隔板层从下层侧壁2朝向上层侧壁3的方向以交替形式逐层堆叠并焊接固定;
步骤140、将第三隔板层放入矩形容置空间内,并将第三隔板层与最上层的第一隔板层进行焊接固定;
其中,各第一隔板层、各第二隔板层和第三隔板层共同将矩形容置空间分割成多个用于放置燃料棒的容置腔4,且各容置腔4在矩形容置空间内均为正六边形,并以蜂窝状排列设置。
本发明实施方式相对于现有技术而言,设有多层第一隔板层、多层第二隔板层和一层第三隔板层三种类型的隔板层,先将第一层第一隔板层固定在下层侧壁2上,再将第一层第二隔板层焊接在第一层第一隔板层上,其余第一隔板层和第二隔板层依次交替堆叠,最后将第三隔板层焊接在上层侧壁3上,且上层侧壁3与下层侧壁2均为矩形容置空间内容置腔4的侧壁,形成多个正六边形容置腔,以蜂窝状排列设置,从而大量节省了存储器的耗材。且由于容置腔4为正六边形,六边形容置腔的侧壁在筒体内的抗变形能力远好于四边形,从而在第一隔板层与下层侧壁2固定后,可直接将第二隔板层与第一隔板层焊接固定,其余第一隔板层和第二隔板层依次交替堆叠,进而可在提高各存储室强度的同时,还能大大降低存储容器的制造难度。
具体的说,如图2和图3所示,各第一隔板层包含两块沿下层侧壁2的宽度方向设置的第一隔板5、位于两块第一隔板5之间并沿下层侧壁3的宽度方向等距排列的多个第一梯形折弯段6。第一梯形折弯段6为采用折弯压制而成,折弯后可分为相连的三段,每一段均与第一隔板5相同,且第一梯形折弯段6具有两个夹角α,且均为120°。其中,两块第一隔板5分别从下层侧壁3至上层侧壁4的方向倾斜设置,且两块第一隔板5的倾斜方向相反。在任一块第一隔板5与其相邻的第一梯形折弯段6隔开的距离与任意相邻两个第一梯形折弯段6之间隔开的距离相等。
另外,各第二隔板层包含多个沿下层侧壁2的宽度方向等距排列的第二梯形折弯段7,其中,第二隔板层中第二梯形折弯段7的数量比第一隔板层中的第一梯形折弯段6数量多一个,第二梯形折弯段7与第一梯形折弯段6外形完全相同,且各第二折弯段与其相邻的第一隔板层焊接固定。各第三隔板层包含多个沿上层侧壁的宽度方向等距排列的第三隔板8,且第三隔板8与与其相邻的第一隔板层焊接固定。第三隔板8数量是第一隔板层中第一梯形折弯段6数量的两倍还多两个。由于有第一梯形折弯段6和第二梯形折弯段7的存在,使第一隔板层和第二隔板层堆叠时更为稳定,且通过上述的焊接方法,形成多个正六边形容置腔4,可使梯形折弯段的加工制造更为简单。
其中,在步骤130中,各第一隔板层和各第二隔板层采用如下子步骤焊接固定:
步骤131:将任意一个第一隔板层中的两个第一隔板5和各第一梯形折弯段6逐个放入矩形容置空间内与下层侧壁2或与相邻的第二隔板层焊接固定;
步骤132:将任意一个第二隔板层中的各第二梯形折弯段逐个放入矩形容置空间内与下层侧壁2上的第一隔板层焊接固定,且与第一隔板层形成多个正六边形容置腔4;
步骤133:将其余第一隔板层中的各第一隔板5和各第一梯形折弯段6,和其余第二隔板层中的各第二梯形折弯段7从下层侧壁2朝向上层侧壁的方向以交替形式逐层堆叠并焊接固定。通过将第二隔板层中的第二梯形折弯段7焊接在第一隔板层上,形成正六边形容置腔4。
进一步的,在步骤140中,第三隔板层采用如下子步骤与最上层的第一隔板层焊接固定:
步骤141:将第三隔板层中的各第三隔板8逐个放入矩形容置空间内与最上层的第二隔板层进行焊接固定;
步骤142:将第三隔板层中的各第三隔板8逐个与上层侧壁3焊接固定。通过第三隔板层与上层侧壁3和最上层的第一隔板层焊接,从而将矩形容置空间内的所有隔板层稳固连接,形成稳定的正六边形容置腔4。
另外,矩形容置空间还包含用于连接下层侧壁2和上层侧壁3的左侧壁9和右侧壁10,且左侧壁9和右侧壁10用于沿上层侧壁3和下层侧壁2的宽度方向相对设置,且左侧壁9和右侧壁10还分别与各第一隔板层、第二隔板层和第三隔板层进行焊接固定。从而将各侧壁层稳定固定在矩形容置空间内。
为符合实际使用需求,上述的第一隔板5、第一梯形折弯段6、第二梯形折弯段7、第三隔板8均为防辐射板,用于在燃料棒放入可容置腔4后防止辐射。
进一步的,在各容置腔4的侧壁上均设置防辐射层,从而可进一步提高各存储室对燃料棒的防辐射效果。
在本实施方式中,如图4所示,以制造拥有一百零五个正六边形容置腔4,二十层隔板层组成的燃料棒存储室为例,如图3所示,在筒体1内安装有以筒体内设有十层第一隔板层、九层第二隔板层和一层第三隔板层形成正六边形存储室。各第一隔板层中均有两个第一隔板5和五个第一折弯段6,各第二隔板层中均有六个第二折弯段7,第三隔板层中有十二个第三隔板8。首先,将一层第一隔板层的两个第一隔板5焊接在下层侧壁2上,且分别与下层侧壁2形成120°的β和γ。其次,在两个第一隔板5中间依次将第一层隔板层中的各第一折弯段6焊接到下层侧壁上,第一隔板层内的两个第一隔板5与五个第一折弯段6均等距排列。再次,将第一层第二隔板层中的各第二折弯段7等距依次焊接在第一层隔板层上,形成六个正六边形存储腔4。在第一层第二隔板层上焊接第二层第一隔板层,形成五个正六边形存储腔,之后依次将其余的第二隔板层和第一隔板层交替焊接,第一隔板层和第二隔板层全部焊接结束后,将第三隔板层中的第三个隔板8依次焊接在最上层的第一隔板层上。再将第三隔板层与上层侧壁4相焊接。最后,为了使筒体1内的容置腔更稳固,将第一隔板层、第二隔板层和第三隔板层均与左侧壁9和右侧壁10相焊接固定。为了使该存储器能够防辐射,可在形成各容置腔2的同时,在其侧壁上设置上防辐射层,从而形成所需要的燃料棒存储器。
进一步的,如图2所示,与下层侧壁2焊接固定的第一隔板层中,各第一梯形折弯段6在下层侧壁2上所围成的区域为第一工装区11。与上层侧壁3焊接固定的各第三隔板8、最上层的第一隔板层中的各第一梯形折弯段6、上层侧壁3所围成的区域为第二工装区12,且第二工装区12与第一工装区11相对应设置。第一工装区和第二工装区的数量均与一层第一隔板层中的第一折弯段数量相等。其中,各第一工装区11和各第二工装区12的同一端均为不封闭的形成开口。从而利用单独的工装区放置工装设备对燃料棒存储容器进行托运移动,方便了存储容器的运输,从而降低了存储容器的运输成本。
本发明的第二实施方式涉及一种燃料棒存储容器的制造方法。第二实施方式是对第一实施方式进一步的改进,在本发明第二实施方式中,如图6和图7所示,以第一实施方式中所提及的拥有一百零五个正六边形容置腔4,二十层隔板层组成的燃料棒存储室为例,下层壁侧2与第一层第一隔板层中的五个第一梯形段6形成五个第一工装区11,第三隔板层中的第三隔板8与上层侧壁3相焊接,结合最上层的第一隔板层中的第一梯形折弯段6形成五个第二工装区12,两工装区在筒体内向对应设置,再设置了五个第一盖板13盖住第一工装区11和五个第二盖板14盖住第二工装区12,最后在所有的第一盖板13上开设第一定位孔15,第二盖板14上开设第二定位孔16,形成五个第一定位孔15和五个第二定位孔16。
另外,如图5所示,在步骤140之后还有如下步骤:
步骤150:提供多块第一盖板13和多块第二盖板14;
步骤160:将各第一盖板13焊接固定于各第一工装区11的开口处,封闭各第一工装区11的开口;
步骤170:将各第二盖板14焊接固定于各第二工装区12的开口处,封闭各第二工装区12的开口;
步骤180:在每块第一盖板13上开设第一定位孔15;
步骤190:在每块第二盖板14上开设第二定位孔16。
其中,如图7所示,第一盖板13和第二盖板14恰好封闭第一工装区11和第二工装区12的开口处,从而进一步方便了存储容器与连接起吊设备的连接,使得存储容器的运输更为方便。
不难发现,本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例,本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。