CN107658034B - 一种防倾覆乏燃料贮存装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防倾覆乏燃料贮存装置，涉及放射性物质贮存领域，包括乏燃料水池、乏燃料贮存格架和至少一对缓冲器，所述乏燃料水池的顶面设有盖板，所述乏燃料水池内填充有冷却水；所述乏燃料贮存格架位于所述乏燃料水池内，所述乏燃料贮存格架四周设有框架，所述乏燃料贮存格架位于所述框架内且与框架内侧间固定，所述框架的顶面设有用于防止乏燃料贮存格架内乏燃料倾覆出的挡板，所述框架与挡板间通过四个弹簧连接；所述缓冲器竖直设于所述框架相对的两侧。本发明能够有效保证乏燃料的贮存安全。

Description

一种防倾覆乏燃料贮存装置
技术领域
本发明涉及放射性物质贮存领域，具体涉及一种防倾覆乏燃料贮存装置。
背景技术
海洋核动力平台是以核能作为一次能源的能源供应船，为保障用户持续能源供给，提高核动力装置负荷因子和平台经济性，而采用的海上换料方案。乏燃料卸出反应堆初期，辐照剂量高，衰变热大，存在临界风险，因此对于乏燃料贮存装置有热工水力安全和临界安全的要求，同时为保证乏燃料组件结构不发生破坏、放射性物质不发生泄露，对乏燃料贮存装置的抗冲击性也有较高要求。由于海洋核动力平台存在倾覆的极端事故工况，当在海上发生乏燃料贮存装置倾覆后，如何保证乏燃料的贮存安全是个值得探讨的问题。
目前核电站已经有了较为成熟的满足安全贮存需求的乏燃料贮存装置和系统，但该装置和系统仅适用于陆地的稳定环境，而对于海上颠簸的使用场景，并没有有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种防倾覆乏燃料贮存装置，能够有效保证乏燃料的贮存安全。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：
乏燃料水池，所述乏燃料水池的顶面设有盖板，所述乏燃料水池内填充有冷却水；
乏燃料贮存格架，所述乏燃料贮存格架位于所述乏燃料水池内，所述乏燃料贮存格架四周设有框架，所述乏燃料贮存格架位于所述框架内且与框架内侧间固定，所述框架的顶面设有用于防止乏燃料贮存格架内乏燃料倾覆出的挡板，所述框架与挡板间通过四个弹簧连接；
至少一对缓冲器，所述缓冲器竖直设于所述框架相对的两侧，所述缓冲器包括缓冲器缸体及位于所述缓冲器缸体内的缓冲器活塞，所述缓冲器缸体与乏燃料水池内壁间固定，所述缓冲器活塞与框架的侧壁固定。
在上述技术方案的基础上，所述乏燃料贮存格架包括多个竖向设置的贮存小室，所述挡板呈网格状，且挡板的每个网格口与所述贮存小室的开口一一对应。
在上述技术方案的基础上，所述框架顶部设有用以滑动挡板的凹槽，所述挡板相对的两侧边均位于框架的凹槽内。
在上述技术方案的基础上，所述框架顶部的凹槽内设有用于限制挡板滑动的第一凸台和第二凸台。
在上述技术方案的基础上，所述框架顶部四角处均设有1个竖直向上的销孔和1个水平朝向的孔，每个销孔中均设有配套的定位销，所述的销孔用于当挡板的每个网格口与所述贮存小室的开口一一对应时插入定位销以锁定挡板。
在上述技术方案的基础上，所述挡板由左右两半部分组成，且每部分上均设有两个竖直向上的销孔和两根水平朝向的钢丝绳，所述销孔用于当挡板的每个网格口与所述贮存小室的开口一一对应时插入定位销以锁定挡板，所述钢丝绳用于依次穿过弹簧和框架顶部的孔。
在上述技术方案的基础上，所述缓冲器缸体中侧朝向所述乏燃料贮存格架的面上竖直开设有开口，所述缓冲器缸体的一端与乏燃料水池内底面接触，另一端与盖板下表面接触。
在上述技术方案的基础上，所述缓冲器缸体与缓冲器活塞间的间隙为1～5mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)乏燃料贮存格架的顶部设有挡板，通过挡板的设定对乏燃料贮存格架内的乏燃料进行限位，保证乏燃料始终处于乏燃料贮存格架内，有效防止乏燃料从乏燃料贮存格架中脱出而发生临界。
(2)挡板为与贮存小室开口相对应的网格设计，并采用滑动的设定，滑动挡板使挡板网格口与贮存小室开口正对或错位，实现贮存小室内乏燃料的换料操作，方便快捷。
(3)乏燃料贮存格架的两侧设有缓冲器，当发生倾覆，乏燃料贮存格架上下移动时，在缓冲器的作用下，对乏燃料贮存格架的上下移动形成阻碍力，减弱倾覆后乏燃料贮存格架与乏燃料水池盖板之间的冲击力，保证乏燃料组件结构的完整性，同时保证水池密封结构密封的完整性，使乏燃料始终浸没于冷却水中，确保乏燃料的热工水力安全。
附图说明
图1为本发明一种防倾覆乏燃料贮存装置的结构示意图；
图2为挡板网格口正对贮存小室开口时的示意图；
图3为图2的局部视图；
图4为乏燃料贮存格架顶部的侧视图；
图5为挡板网格口与贮存小室错位时的示意图；
图6为缓冲器的结构示意图；
图7为缓冲器的横截图。
图中：1-乏燃料水池，2-盖板，3-乏燃料贮存格架，4-挡板，5-缓冲器，6-贮存小室，7-框架，8-缓冲器缸体，9-缓冲器活塞，10-第一凸台，11-第二凸台，12-弹簧，14-钢丝绳，15-销孔，16-孔，17-定位销。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明提供一种防倾覆乏燃料贮存装置，包括：乏燃料水池1、乏燃料贮存格架3和至少一对缓冲器5。乏燃料水池1的顶面设有盖板2，乏燃料水池1内填充有冷却水，即乏燃料水池1内填充有冷却剂，冷却水可以为轻水或重水，用于给乏燃料冷却。
乏燃料贮存格架3位于水池1内，乏燃料贮存格架3包括多个竖向设置的贮存小室6，贮存小室6用于贮存乏燃料，乏燃料贮存格架3四周设有框架7，乏燃料贮存格架3位于框架7内且与框架7内侧间固定，框架7的顶面设有用于防止乏燃料贮存格架3内乏燃料倾覆出的挡板4，即通过挡板4将乏燃料限制在贮存小室6内，挡板4与框架间7通过四个弹簧12连接。
参见图2、图3所示，对于挡板4的具体结构，其呈网格状，且挡板4的每个网格口与贮存小室6的开口一一对应，优选的，网格口的大小、形状与贮存小室6开口的大小、形状相同，同时参见图4所示，框架7顶部设有用以滑动挡板4的凹槽，挡板4相对的两侧边均位于框架7的凹槽内，通过凹槽的设定，使得挡板4能够左右滑动。当滑动挡板4至挡板4的网格口与贮存小室6的开口正对时，如图2所示，进行贮存小室6内乏燃料的换料，当换料完毕，挡板4滑动半个网格口的距离，使挡板4的网格口与贮存小室6的开口错位，如图5所示，实现对贮存小室6内乏燃料的阻挡，防止发生倾覆状况后，乏燃料从贮存小室6中脱出。框架7顶部的凹槽内设有用于限制挡板4滑动的第一凸台10和第二凸台11，当滑板4滑动至第一凸台10处时，挡板4的网格口与贮存小室6的开口正对，当滑板4滑动至第二凸台11处时，挡板4的网格口与贮存小室6的开口错位。框架7顶部四角处均设有1个竖直向上的销孔15和1个水平朝向的孔16，即框架7顶部的每一个角均设有1个销孔15和1个孔16，每个销孔15中均设有配套的定位销17，销孔15用于当挡板4的每个网格口与贮存小室6的开口一一对应时插入定位销17以锁定挡板4。具体的，挡板4由左右两半部分组成，每个部分上均设有两个竖直向上的销孔15和两根水平朝向的钢丝绳14，四根钢丝绳14分别用于依次穿过弹簧12和框架7顶部的孔16，即每根钢丝绳14对应穿过一根弹簧12和一个框架7顶部的孔16，然后同时拉动四根钢丝绳14，驱动挡板4向第一凸台10处滑动，当滑动至第一凸台10处时，框架7顶部的销孔15与挡板4上的销孔15正对，用长杆工具将四个定位销17分别插入，然后松开钢丝绳14，可将挡板4进行锁定。框架7与挡板4之间的弹簧12始终处于压缩状态，用长杆工具将四个定位销17均拔出后，在弹簧12的作用力下，将挡板4推向第二凸台11处，并保持挡板4位置不变。
缓冲器5竖直设于框架7相对的两侧，参见图6所示，缓冲器5包括缓冲器缸体8及位于缓冲器缸体8内的缓冲器活塞9，缓冲器缸体8的长度大于缓冲器活塞9的长度，缓冲器缸体8的一端与乏燃料水池1底面接触，另一端与盖板2下表面接触，缓冲器缸体8与缓冲器活塞9间的间隙为1～5mm，缓冲器活塞9在缓冲器缸体8内能够上下移动，缓冲器缸体8与乏燃料水池1内壁间固定，缓冲器活塞9与框架7的侧壁固定，即框架7能够带动缓冲器活塞9上下移动，缓冲器缸体8中侧朝向乏燃料贮存格架3的面上竖直开设有开口，开口的宽度为1/3的圆弧，如图7所示。当发生倾覆时，与乏燃料贮存格架3连为一体的框架7带动缓冲器活塞9向上移动，此时缓冲器缸体8内的冷却水阻碍缓冲器活塞9的移动，从而对框架7和乏燃料贮存格架3的移动形成阻碍力，减弱倾覆后框架7与盖板2之间的冲击力，保证乏燃料组件结构的完整性和水池1结构密封的完整性，使乏燃料始终浸没于冷却水中，当倾覆结束进行回位时，此时与乏燃料贮存格架3连为一体的框架7带动缓冲器活塞9向下移动，同样的缓冲器缸体8内的冷却水阻碍缓冲器活塞9向下移动，进而对框架7和乏燃料贮存格架3的移动形成阻碍力，减弱回位时框架7与乏燃料水池1底部之间的冲击力，保证乏燃料组件结构的完整性。
本发明的防倾覆乏燃料贮存装置，固定在乏燃料贮存格架3四周的框架7的顶部设有挡板4，通过挡板4的设定对乏燃料贮存格架3内的乏燃料进行限位，保证乏燃料始终处于乏燃料贮存格架3内，有效防止乏燃料从乏燃料贮存格架3中脱出而发生临界，且挡板4为与贮存小室6开口相对应的网格设计，并采用滑动的设定，方便贮存小室6内乏燃料的换料，乏燃料贮存格架3的两侧设有缓冲器5，当发生倾覆时，与乏燃料贮存格架3连为一体的框架7带动缓冲器活塞9向上移动，而缓冲器缸体8内的冷却水阻碍缓冲器活塞9的移动，从而对乏燃料贮存格架3和框架7的移动形成阻碍力，减弱倾覆后框架3与乏燃料水池1和盖板2的冲击力，当倾覆结束进行回位时，此时与乏燃料贮存格架3连为一体的框架7带动缓冲器活塞9向下移动，缓冲器缸体8内的冷却水阻碍缓冲器活塞9向下移动，进而对乏燃料贮存格架3和框架7的移动形成阻碍力，减弱倾覆后框架7与乏燃料水池1底部之间的冲击力，使乏燃料始终浸没于冷却水中，确保乏燃料的热工水力安全。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于，包括：
乏燃料水池（1），所述乏燃料水池（1）的顶面设有盖板（2），所述乏燃料水池（1）内填充有冷却水，所述冷却水为轻水或重水；
乏燃料贮存格架（3），所述乏燃料贮存格架（3）位于所述乏燃料水池（1）内，所述乏燃料贮存格架（3）四周设有框架（7），所述乏燃料贮存格架（3）位于所述框架（7）内且与框架（7）内侧间固定，所述框架（7）的顶面设有用于防止乏燃料贮存格架（3）内乏燃料倾覆出的挡板（4），所述框架（7）与挡板（4）间通过四个弹簧（12）连接；
至少一对缓冲器（5），所述缓冲器（5）竖直设于所述框架（7）相对的两侧，所述缓冲器（5）包括缓冲器缸体（8）及位于所述缓冲器缸体（8）内的缓冲器活塞（9），所述缓冲器缸体（8）与乏燃料水池（1）内壁间固定，所述缓冲器活塞（9）与框架（7）的侧壁固定。
2.如权利要求1所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述乏燃料贮存格架（3）包括多个竖向设置的贮存小室（6），所述挡板（4）呈网格状，且挡板（4）的每个网格口与所述贮存小室（6）的开口一一对应。
3.如权利要求2所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述框架（7）顶部设有用以滑动挡板（4）的凹槽，所述挡板（4）相对的两侧边均位于框架（7）的凹槽内。
4.如权利要求3所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述框架（7）顶部的凹槽内设有用于限制挡板（4）滑动的第一凸台（10）和第二凸台（11）。
5.如权利要求3所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述框架（7）顶部四角处均设有1个竖直向上的销孔（15）和1个水平朝向的孔（16），框架（7）顶部四角处的每个销孔（15）中均设有配套的定位销（17），所述框架（7）顶部四角处的销孔（15）用于当挡板（4）的每个网格口与所述贮存小室（6）的开口一一对应时插入定位销（17）以锁定挡板（4）。
6.如权利要求5所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述挡板（4）由左右两半部分组成，且挡板（4）的每部分上均设有两个竖直向上的销孔（15）和两根水平朝向的钢丝绳（14），所述钢丝绳（14）用于依次穿过弹簧（12）和框架（7）顶部的孔（16）。
7.如权利要求1所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述缓冲器缸体（8）中侧朝向所述乏燃料贮存格架（3）的面上竖直开设有开口，所述缓冲器缸体（8）的一端与乏燃料水池（1）内底面接触，另一端与盖板（2）下表面接触。
8.如权利要求1所述的一种防倾覆乏燃料贮存装置，其特征在于：所述缓冲器缸体（8）与缓冲器活塞（9）间的间隙为1~5mm。
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