CN107680702A - 一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统及方法，在进行浇注之前，先用支撑工装支撑内筒体的内壁以防止浇注过程中贮存容器受热变形，对贮存容器半成品件、铅泵、浇注管道进行预热以提高铅液的流动性，防止铅液局部凝固而影响浇注作业正常进行，在向屏蔽腔中注入铅液过程中，冷却装置由下至上地对内筒体的内壁进行冷却，这样，可以使得已经注入的铅液能够及时地凝固，提高铅液凝固的质量；并且，在灌铅过程中，浇注管道与浇注口一起被向上提起以保持浇注口下端与铅液之间具有距离，从而避免浇注口处发生堵塞。

Description

一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统及方法，属于一种用于制造放射性废料的贮存容器及其制造工艺。

背景技术

从核电站反应堆中卸出来的乏燃料具有高放射性，目前国际上对于该乏燃料的处理方式主要是临时贮存，等待对乏燃料的后处理。国际上对于临时贮存的方式有两种：露天放置的干式贮存和存放在硼水池中的湿式贮存。

乏燃料干式贮存的方法将是利用贮存容器贮存乏燃料，贮存容器需要具有屏蔽射线的屏蔽层，一般采用铅作为屏蔽层，屏蔽层的有效厚度102.5mm，屏蔽腔体厚度为104.5mm。为了保证铅屏蔽层的屏蔽效果，就需要使用适用于为乏燃料屏蔽容器灌铅的灌铅系统和方法，以保证灌铅质量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统及方法，能够方便地向乏燃料贮存容器的半成品件的半成品件的屏蔽腔中灌注铅液。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，采用如下技术方案：一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，所述贮存容器的半成品件包括内筒体和套在内筒体外侧的外筒体，内筒体上下两端开口，内筒体和外筒体之间具有环形的屏蔽腔，屏蔽腔具有灌铅口；还包括支撑工装、冷却装置、加热装置、浇注装置和测温装置；所述支撑工装用于安装在内筒体中以防止内筒体在灌铅过程中受热变形；所述冷却装置安装在支撑工装上；所述加热装置设于外筒体的外侧，加热装置用于对所述贮存容器的半成品件进行加热；所述浇注装置包括用于容纳熔融铅液的铅锅、用于抽吸铅液的铅泵、连接所述铅泵与屏蔽腔中的浇注管道；所述浇注管道的末端设有浇注口，浇注管道与升降机构连接；所述测温装置包括设于内筒体的内壁上的测温电偶、设于外筒体外壁上的测温电偶及红外线测温探头、设于铅锅底部及铅液中的测温电偶、设于浇注管道上的测温电偶。

如上所述，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，具有以下有益效果：利用本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统进行灌铅作业时，可以利用支撑工装支撑内筒体的内壁，防止内筒体在灌注作业中受热变形；加热装置可以对贮存容器的半成品件进行预热以减小屏蔽腔的内壁温度与铅液温度的差距，这样可以保证铅液在屏蔽腔中的流动性较好，保证灌铅质量；通过浇注装置向屏蔽腔中注入铅液之后，利用设于内筒体中的冷却装置可以对内筒体内壁进行冷却，以促进铅液凝固；测温装置可以对贮存容器的半成品件的预热温度、浇注管道的预热温度、铅液的温度等进行检测，使得铅液灌注过程中的温度易于控制，保证铅液的灌注质量。由此，本发明的一种向乏燃料贮存容器的半成品件屏蔽腔内灌铅的系统能够方便地向乏燃料贮存容器的屏蔽腔中灌注铅液，结构简单、易于制造和使用，成本较低。

优选地，所述贮存容器的半成品件设于地坑中，所述铅锅设于地面上的高架上。由于铅液密度较大，抽取铅液过程中最好能够尽量减少抽送铅液的高度，由于贮存容器的半成品件设于地坑中，而锅设于地面上的高架上，这样，铅液能够在重力的作用下从高处向低处流入所述屏蔽腔中，减少铅泵的负载。

优选地，所述浇注装置具有多个浇注管道，各浇注管道沿所述屏蔽腔的圆周方向分布。这样，在向贮存容器的屏蔽腔中注入铅液时，铅液能够较均匀地沿屏蔽腔周向分布，铅液凝固后所形成的铅块中的密度较为均匀，从而使得最终制造的贮存容器中能够更好地屏蔽乏燃料中的射线。我们知道，铅液的流动性较差，如果仅采用一个浇注管道向屏蔽腔中注入铅液，铅液从浇注管道端部的浇注口流出并向其他位置流动过程中，铅液受到冷却作用流动性会更差，极易造成浇注缺陷。而采用多个沿所述屏蔽腔的圆周方向分布的浇注管道可以解决这个问题。

优选地，还包括排烟除尘装置，排烟除尘装置用于抽排灌铅过程中产生的烟气。排烟除尘装置可以及时地将将灌铅过程中产生的烟气排出，以防止作业人员中毒。

优选地，还包括控制装置，所述冷却装置、加热装置、浇注装置和测温装置均与控制装置连接。利用控制装置对测温装置所检测的温度信号进行监测处理，并根据处理结果来控制加热装置，冷却装置和浇注装置进行工作。

与本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统相应地，本发明还提供一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，采用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统进行作业，包括如下作业步骤：

1)贮存容器的半成品件的准备作业，包括：

1.1)内筒体中安装用于支撑内筒体内壁以防止内筒体变形的支撑工装；

1.2)在内筒体内壁安装测温电偶以及冷却装置；

1.3)在外筒体的外壁安装测温电偶及加热装置；

1.4)开启所述加热装置对贮存容器的半成品件预热；

2)将经过清理的铅块放入铅锅中熔化成铅液；

3)铅泵及浇注管道的准备作业，包括：

3.1)将铅泵预热，然后再将铅泵放入铅液中；

3.2)对浇注口与铅泵之间的浇注管道预热；将浇注管道连接在灌铅口中预热；

4)灌铅作业，包括：

4.1)开启铅泵，铅泵将铅液通过浇注管道、浇注口注入所述屏蔽腔中；

4.2)在向屏蔽腔中注入铅液过程中，停止对贮存容器的半成品件加热；对冒口部分持续加热保温；

4.3)在向屏蔽腔中注入铅液过程中，将浇注管道与浇注口一起向上提起以保持浇注口下端与铅液之间具有距离；

4.4)内筒体内的冷却装置由下至上地对内筒体的内壁进行冷却。

如上所述，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，当然具有上述本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统的有益效果，除此之外还具有以下有益效果：在进行浇注之前，先用支撑工装支撑内筒体的内壁以防止浇注过程中贮存容器受热变形，对贮存容器半成品件、铅泵、浇注管道进行预热以提高铅液的流动性，防止铅液局部凝固而影响浇注作业正常进行，在向屏蔽腔中注入铅液过程中，冷却装置由下至上地对内筒体的内壁进行冷却，这样，可以使得已经注入的铅液能够及时地凝固，提高铅液凝固的质量；并且，在灌铅过程中，浇注管道与浇注口一起被向上提起以保持浇注口下端与铅液之间具有距离，从而避免浇注口处发生堵塞。由此可见，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法能够可靠地向贮存容器屏蔽腔中关注铅液，提高灌铅质量。

进一步地，在所述步骤1.1)之前，先对内筒体外壁进行挂锡处理，即向内筒体外壁涂覆锡液。

进一步地，在进行所述步骤4)的灌铅作业之前，所述贮存容器的半成品件的外筒体的外壁被加热至260～300℃，内筒体的内壁被加热至120～160℃；并保温1小时。这样，内筒体温度在160℃以下，内筒体内壁上的锡不会熔化；而且能够保证内筒体和外筒体有较合适的温度，使得铅液在屏蔽腔中保持较好的流动性。

进一步地，在进行步骤3.1)中，在将铅泵放入熔融的铅液中之前，

铅泵先被加热至200℃，并保温20分钟；

铅泵被放入熔融的铅液之后、铅泵启动之前，铅泵在铅液中保温15分钟。这样，能够防止铅泵与铅液的温度相差较大，铅泵骤然受到高温加热而损坏，或者铅液凝固在铅泵的零件的表面而使得铅泵运行不畅。

进一步地，在铅泵启动之前，先通过点动的方式测试铅泵是否运转灵活。如果铅泵的运动部件表面凝固有铅液，强行启动铅泵会损坏铅泵，作业人员通过点动启动可以判断出铅泵是否运行顺畅。

进一步地，在所述步骤2)中，所述铅液温度达到570～610℃之后保温0.5小时。这样可以保证全部的铅块已经充分被熔化成铅液，防止未被完全从熔化的小铅块进入铅泵而损坏或堵塞铅泵。

进一步地，在所述步骤3.2)中，浇注管道被加热至不低于350℃。这样可以保证铅液在浇注管道中具有较好的流动性，能够顺畅地流入屏蔽腔。

进一步地，在所述步骤4)中，在向屏蔽腔中注入铅液过程中，检测外筒体外表面不同区域的温度，若外筒体外表面不同区域的温度之差超过10℃，则对温度较低区域进行局部加热。这样，可以屏蔽腔中的铅液冷热不均而导致防止局部铅液先凝固，影响灌铅质量。

附图说明

图1显示为本发明实施例的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统的结构示意图。

图2显示为乏燃料贮存容器的半成品件与支撑工装、冷却装置、加热装置的结构示意图。零件标号说明

1 高架 9 外筒体

2 铅锅 10 屏蔽腔

3 铅泵 11 灌铅口

4 浇注管道 12 支撑工装

5 浇注口 13 冷却装置

6 升降机构 14 加热装置

7 贮存容器的半成品件 15 浇注装置

8 内筒体 16 地坑

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参见图1和图2，本发明提供一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，采用如下技术方案：一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，所述贮存容器的半成品件7包括内筒体8和套在内筒体8外侧的外筒体9，内筒体8上下两端开口，内筒体8和外筒体9之间具有环形的屏蔽腔10，屏蔽腔10具有灌铅口11；还包括支撑工装12、冷却装置13、加热装置14、浇注装置15和测温装置；所述支撑工装12用于安装在内筒体8中以防止内筒体8在灌铅过程中受热变形；所述冷却装置13安装在支撑工装12上；所述加热装置14设于外筒体9的外侧，加热装置14用于对所述贮存容器的半成品件7进行加热；所述浇注装置15包括用于容纳熔融铅液的铅锅2、用于抽吸铅液的铅泵3、连接所述铅泵3与屏蔽腔10中的浇注管道4；所述浇注管道4的末端设有浇注口5，浇注管道4与升降机构6连接；所述测温装置包括设于内筒体8的内壁上的测温电偶、设于外筒体9外壁上的测温电偶及红外线测温探头、设于铅锅2底部及铅液中的测温电偶、设于浇注管道4上的测温电偶。利用本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统进行灌铅作业时，可以利用支撑工装12支撑内筒体8的内壁，防止内筒体8在灌注作业中受热变形；加热装置14可以对贮存容器的半成品件7进行预热以减小屏蔽腔10的内壁温度与铅液温度的差距，这样可以保证铅液在屏蔽腔10中的流动性较好，保证灌铅质量；通过浇注装置15向屏蔽腔10中注入铅液之后，利用设于内筒体8中的冷却装置13可以对内筒体8内壁进行冷却，以促进铅液凝固；测温装置可以对贮存容器的半成品件7的预热温度、浇注管道4的预热温度、铅液的温度等进行检测，使得铅液灌注过程中的温度易于控制，保证铅液的灌注质量。由此，本发明的一种向乏燃料贮存容器的半成品件7屏蔽腔10内灌铅的系统能够方便地向乏燃料贮存容器的屏蔽腔10中灌注铅液，结构简单、易于制造和使用，成本较低。

铅液的密度较大且的流动性较差，铅泵3将铅液向高处打压会比较困难，为了减轻铅泵3的负载。在本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统中，如图1所示，优选地，所述贮存容器的半成品件7设于地坑16中，所述铅锅2设于地面上的高架1上。由于铅液密度较大，抽取铅液过程中最好能够尽量减少抽送铅液的高度，由于贮存容器的半成品件7设于地坑16中，而锅设于地面上的高架1上，这样，铅液能够在重力的作用下从高处向低处流入所述屏蔽腔10中，减少铅泵3的负载。

铅液的流动性较差，如果仅采用一个浇注管道4向屏蔽腔10中注入铅液，铅液从浇注管道4端部的浇注口5流出并向其他位置流动过程中，铅液受到冷却作用流动性会更差，极易造成浇注缺陷。在本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统中，如图1所示，优选地，所述浇注装置具有多个浇注管道4，各浇注管道4沿所述屏蔽腔10的圆周方向分布。这样，在向贮存容器的屏蔽腔10中注入铅液时，铅液能够较均匀地沿屏蔽腔10周向分布，铅液凝固后所形成的铅块中的密度较为均匀，从而使得最终制造的贮存容器中能够更好地屏蔽乏燃料中的射线。

铅液会挥发出含铅的烟气，含铅的烟气具有毒性，在本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统中，优选地，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统还包括排烟除尘装置，排烟除尘装置用于抽排灌铅过程中产生的烟气。排烟除尘装置可以及时地将将灌铅过程中产生的烟气排出，以防止作业人员中毒。

为了能够方便地控制本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，优选地，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统还包括控制装置，所述冷却装置13、加热装置14、浇注装置15和测温装置均与控制装置连接。利用控制装置对测温装置所检测的温度信号进行监测处理，并根据处理结果来控制加热装置14，冷却装置13和浇注装置15进行工作。

与本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统相应地，本发明还提供一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，采用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统进行作业，包括如下作业步骤：

1)贮存容器的半成品件7的准备作业，包括：

1.1)内筒体8中安装用于支撑内筒体8内壁以防止内筒体8变形的支撑工装12；

1.2)在内筒体8内壁安装测温电偶以及冷却装置13；

1.3)在外筒体9的外壁安装测温电偶及加热装置14；

1.4)开启所述加热装置14对贮存容器的半成品件7预热；

2)将经过清理的铅块放入铅锅2中熔化成铅液；

3)铅泵3及浇注管道4的准备作业，包括：

3.1)将铅泵3预热，然后再将铅泵3放入铅液中；

3.2)对浇注口5与铅泵3之间的浇注管道4预热；将浇注管道4连接在灌铅口11中预热；

4)灌铅作业，包括：

4.1)开启铅泵3，铅泵3将铅液通过浇注管道4、浇注口5注入所述屏蔽腔10中；

4.2)在向屏蔽腔10中注入铅液过程中，停止对贮存容器的半成品件7加热；对冒口部分持续加热保温；

4.3)在向屏蔽腔10中注入铅液过程中，将浇注管道4与浇注口5一起向上提起以保持浇注口5下端与铅液之间具有距离；

4.4)开启内筒体8内的冷却装置13，冷却装置13由下至上地对内筒体8的内壁进行冷却。

本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，当然具有上述本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统的有益效果，而且，利用本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法向屏蔽腔10中灌注铅液时，在进行浇注之前，先用支撑工装12支撑内筒体8的内壁以防止浇注过程中贮存容器受热变形，对贮存容器半成品件、铅泵3、浇注管道4进行预热以提高铅液的流动性，防止铅液局部凝固而影响浇注作业正常进行，在向屏蔽腔10中注入铅液过程中，冷却装置13由下至上地对内筒体8的内壁进行冷却，这样，可以使得已经注入的铅液能够及时地凝固，提高铅液凝固的质量；并且，在灌铅过程中，浇注管道4与浇注口5一起被向上提起以保持浇注口5下端与铅液之间具有距离，从而避免浇注口5处发生堵塞。由此可见，本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法能够可靠地向贮存容器屏蔽腔10中关注铅液，提高灌铅质量。

为了获得较高的灌铅质量，需要在灌铅作业之前作一些准备工作。作为一种优选的实施方式，在所述步骤1.1)之前，先对内筒体8外壁进行挂锡处理，即向内筒体8外壁涂覆锡液。这样可使得铅液更好地凝固，使得浇注质量较好。

在对贮存容器的半成品进行预热工作中，作为一种优选的实施方式，在进行所述步骤4)的灌铅作业之前，所述贮存容器的半成品件7的外筒体9的外壁被加热至260～300℃，内筒体8的内壁被加热至120～160℃；并保温1小时。这样，内筒体8温度在160℃以下，内筒体8内壁上的锡不会熔化；而且能够保证内筒体8和外筒体9有较合适的温度，使得铅液在屏蔽腔10中保持较好的流动性。

在将铅泵3放到铅锅2之前，需要对铅泵3进行预热，作为一种优选的实施方式，在进行步骤3.1)中，在将铅泵3放入熔融的铅液中之前，铅泵3先被加热至200℃，并保温20分钟；铅泵3被放入熔融的铅液之后、铅泵3启动之前，铅泵3在铅液中保温15分钟。这样，能够防止铅泵3与铅液的温度相差较大，铅泵3骤然受到高温加热而损坏，或者铅液凝固在铅泵3的零件的表面而使得铅泵3运行不畅。

如果铅泵3的运动部件表面凝固有铅液，强行启动铅泵3会损坏铅泵3，作业人员通过点动启动可以得知铅泵3是否有卡滞或者异常响声从而判断出铅泵3是否运行顺畅。优选地，在铅泵3启动之前，先通过点动的方式测试铅泵3是否运转灵活，从而防止铅泵3受到损坏，保证浇注作业正常进行。

放入到铅锅2中的铅块需要被加热到足够高的温度以保证被充分地熔化，进一步地，在所述步骤2)中，所述铅液温度达到570～610℃之后保温0.5小时。这样可以保证全部的铅块已经充分被熔化成铅液，防止未被完全从熔化的小铅块进入铅泵3而损坏或堵塞铅泵3。

在铅液进入浇注管道4之前，需要对浇注管道4预热而防止铅液凝固在浇注管道4中而堵塞浇注管道4。作为一种优选的实施方式，在所述步骤3.2)中，浇注管道4被加热至不低于350℃。这样可以保证铅液在浇注管道4中具有较好的流动性，能够顺畅地流入屏蔽腔10。

贮存容器的屏蔽腔10的温度需要较均匀，这样才能保证铅液在屏蔽腔10中分布较为均匀，从而使得浇注质量较好。优选地，在所述步骤4)中，在向屏蔽腔10中注入铅液过程中，检测外筒体9外表面不同区域的温度，若外筒体9外表面不同区域的温度之差超过10℃，则对温度较低区域进行局部加热。这样，可以屏蔽腔10中的铅液冷热不均而导致防止局部铅液先凝固，影响灌铅质量。

为了防止铅液中含有杂质，在将铅块放入铅锅2之前，对铅块的表面逐块检查清洁度，不得有灰尘、泥土、油污等污物。若铅块表面存在污物，应用压缩空气或者氮气进行吹扫。若铅块表面存有油污，则用丙酮擦洗。铅块装炉前应用火焰烘烤表面，去除铅块表面水汽。

在加工贮存容器时，先将内筒体的上端和外筒体的上端通过环形的上筒箍焊接在一起，内筒体和外筒体之间的屏蔽腔上端由上筒箍封堵，下端敞开，为了向屏蔽腔中浇注铅液，需要将贮存容器的半成品件翻转过来使原本位于屏蔽腔下端的开口朝上而作为灌铅口。

为了准确地布置测温装置的测温电偶，可以按照测温电偶布置图，在贮存容器的内外壁上画好位置线，将测温电偶固定座点焊在相应位置上，以便于安装测温电偶。贮存容器外部的测温电偶安装完成后，将设于贮存容器外部的加热装置14(红外天然气加热片工装)吊装就位；为防止降温冷却过程中水及水蒸汽对加热装置14的红外加热片的影响，可以在外部加热工装下部与水环管之间加防水雾档板。

支撑工装12用于支撑内筒体8的内壁以防止贮存容器的半成品在灌铅过程中受热变形，冷却装置13的冷却水管可以安装在支撑工装12上，支撑工装12包括用于支撑内筒体8内壁的支撑板，支撑板安装在支架上，将支撑板安装到内筒体8中之前，先将冷却水管用铁丝固定到支撑板的支架上，并用细铁丝疏通冷却水管。然后再按照安装图纸，利用行车将支撑工装12吊装到内筒体8中，支撑工装12一共具有5层支撑板，支撑板位置找正后，利用支撑板上的螺栓，固定到筒体内壁。两层支撑板之间的仍用螺栓进行固定，逐层安装，直至最后一层支撑板安装完成。为了防止支撑工装12产生窜动，可以将最后一层支撑板点焊到容器的内壁，增加固定。为了防止异物落入到屏蔽腔10中而在灌铅时产生杂质影响灌铅质量，可以利用高压风对屏蔽腔10进行吹扫，防止有杂物落入。

在熔化铅块及对铅泵3预热时，按照如下方式进行：

A)检查化铅炉及熔铅加热设备、温度测量及控制系统的完好性；

B)将清洁处理好的铅块分批吊装入铅锅2内，注意尽可能地使铅块与锅底部接触面积的最大化，以减少铅熔化的时间；铅块的一次最大装入量不超过铅锅2的上平面；

C)在控制柜设置铅锅2底部加热温度为630℃，检查各方面无误后，点火开始加热；

D)加热过程中应有专人值守，防止意外情况的发生；当处于铅锅2内的测温电偶温度达到300℃左右，随时观察铅块的熔化情况，当锅内的铅块熔化后，再分批装入其余的铅块，每次填入量不能太多，等填入的铅块熔化后再装入，直至所有的铅块熔化。填入时应注意沿锅内壁缓慢放入，防止铅液飞溅造成人员烫伤；

E)所有铅块熔化后，持续对铅液进行加热，直到将铅液的温度加热至570～610℃，调整加热功率，对铅液进行保温，保温0.5小时；去渣后再进行浇注。

F)铅泵3使用加热片预热到200℃，保温20分钟后，缓慢掉入铅液中。铅锅2继续保温，15分钟后，点动铅泵3测试，确保铅泵3附着的冷凝铅全部熔化，铅泵3转动自由。

G)铅块熔化时应打开排烟装置，吸收和过滤铅烟。

在对贮存容器及浇注管道4预热时，按以下方式进行：

a)在铅块熔化的同时，对贮存容器的半成品件7及浇注管道4同时开始预热；

b)外筒体9的外壁的加热温度预设260～300℃，内筒体8的内壁温度控制在120～160℃；优先保证内筒体8的内壁温度要求；当内筒体8的内壁温度达到140℃时，控制外部加热火焰的强度，保证内筒体8的内壁温度不超过160℃，以避免锡层熔化。内筒体8的内壁达到控制温度后，保温1小时即可开始进行浇注，注意在加热贮存容器的半成品件7时，将浇注管道4放置在容器上部一起进行加热；

c)在屏蔽腔10的下部绝热层罩(位于屏蔽腔10底部，图中未显示)处布置一支可移动式的测温电偶(采用专用工装保证测温电偶与绝热层罩紧贴)来测量此处的温度，随时观察此处的温度变化，确保该处的温度与周围温度相同；

d)加热浇注管道4，浇注管道4上面布置绳形加热器或加热套管，能够对浇注管道4单独加热，保证加热温度在350℃，达到温度后，开始保温，待所有设备的温度均达到浇注要求时，开始浇注；

e)在对贮存容器进行加热时，开启地坑16内的通风系统，供氧助燃。

进行灌铅作业之前，应该达到以下要求：

I)铅液温度满足要求，温度580～610℃；

II)外筒体9的外壁各点温度260～300℃，内筒体8的内壁和顶部绝热层罩(位于屏蔽容器靠近灌铅口11处)温度130～160℃，浇注管道4的温度350℃；

III)绝热层罩的测温测温电偶已取出；

IV)浇注管道4已经与铅泵3完成连接；

V)外筒体9外部的加热装置14、内筒体8内部的冷却装置13、通风系统、冷却装置13的回水系统检查正常；

VI)起吊浇注管道4所用行车准备就位。

灌铅作业时，按照以下方式进行操作：

(一)打开浇注管道4的阀门和铅泵3电源，将铅液通过浇注管道4导入浇注杯(图中未显示)内，由浇注杯向屏蔽腔10内灌入铅液，记录灌装温度和时间；

(二)管路系统采用不锈钢管和活节连接。行车的吊链套提升装置行架上，待铅液液面接近浇注管道4底端时，行车开始起吊浇注管道4以保持浇注管道4下端距离铅液的液面具有一定距离。此时，浇注人员需要注意浇注管道4下端，防止浇注管道4其出现剧烈窜动，提升缓慢而均匀，尽量避免急突然停止、突然启动现象。观察铅锅2内的液面变化和冒口(图中未显示)处铅液升高，等冒口处的铅接近指定标线时，关闭铅泵3电源，关闭阀门。在冒口处撒上防氧化剂保温；

(三)整个浇注过程中，外筒体9外侧的加热装置14停止加热，仅保留对冒口持续加热保温。

(四)浇注完成后，拆卸灌铅管道；

(五)浇注过程中的冷却要求：计算浇注量，当液位达到300mm时，开启冷却装置13的第一层冷却水管；屏蔽腔10内的铅液液面超过对应高度的冷却水管150mm时，冷却水管由下至上逐层打开，直至最顶端一层冷却水管打开，全程的冷却水量要求上层冷却水管的喷水量比下层水量略低。浇注完成后，监控外筒体9外表面温度，确保外筒体9上部温度不得低于下部温度超过10℃，否则应开启对应区域的外部加热装置14。

浇注作业过程的注意事项：

一、提升高于冒口高度的加热装置14的加热环可逐层关闭；

二、随时观察冒口处铅液的状态，保证其始终处于熔融状态；

三、根据现场温度变化情况，可适当调整喷淋水的压力和时间；

四、完成浇注，断火、断电，清理现场。

五、待容器彻底冷却到室温后，按原标记测量内外筒体9的尺寸、椭圆度测量并记录。

为了能够保证灌铅作业顺利进行，可以在对贮存容器的半成品的屏蔽腔10进行灌铅之前，先制作一个1.8m高度的模拟件进行灌铅试验，以获得浇注速度、温度以及变形量、补缩及结合情况、收缩量等数据，为产品提供工艺数据的参考，保证产品质量要求。

基于上述实施例的技术方案，利用本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统和方法时，向贮存容器屏蔽腔10中灌铅时，是外筒体9的外部加热，在内筒体8的内部冷却，使内筒体8、外筒体9、屏蔽腔10内(包括绝热层罩部分)的温度达到灌铅工艺要求的温度后，铅液通过浇注系统的铅泵3及浇注管道4一次性灌入灌铅腔内。随着铅液的液面升高，内筒体8内部的冷却装置13开启，自下向上地逐层对已经注入的铅液进行冷却。在冷却过程中，下部的铅液先凝固，上部的铅液向下进行补缩，使冷却后的铅层无气孔、缩孔等不良缺陷，保证铅层的质量和厚度，满足贮存容器屏蔽性能的要求。测温装置包括布置在贮存容器的半成品的内外表面、浇注管道4外表面、铅锅2底部和铅液中的测温电偶，以及加热装置14上的红外线测温探头，测温装置实现对本发明的一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统的温度测量、记录和控制，满足灌铅工艺中对温度的要求。

能够方便地向乏燃料贮存容器的半成品件7的半成品件的屏蔽腔10中灌注铅液，减少灌铅质量缺陷，提高灌铅质量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，所述贮存容器的半成品件(7)包括内筒体(8)和套在内筒体(8)外侧的外筒体(9)，内筒体(8)上下两端开口，内筒体(8)和外筒体(9)之间具有环形的屏蔽腔(10)，屏蔽腔(10)具有灌铅口(11)；其特征是，还包括支撑工装(12)、冷却装置(13)、加热装置(14)、浇注装置(15)和测温装置；

所述支撑工装(12)用于安装在内筒体(8)中以防止内筒体(8)在灌铅过程中受热变形；

所述冷却装置(13)安装在支撑工装(12)上；

所述加热装置(14)设于外筒体(9)的外侧；

所述浇注装置(15)包括用于容纳熔融铅液的铅锅(2)、用于抽吸铅液的铅泵(3)、连接所述铅泵(3)与屏蔽腔(10)中的浇注管道(4)；所述浇注管道(4)的末端设有浇注口(5)，浇注管道(4)与升降机构(6)连接；

所述测温装置包括设于内筒体(8)的内壁上的测温电偶、设于外筒体(9)外壁上的测温电偶及红外线测温探头、设于铅锅(2)底部及铅液中的测温电偶、设于浇注管道(4)上的测温电偶。

2.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，其特征是：

所述贮存容器的半成品件(7)设于地坑(16)中，所述铅锅(2)设于地面上的高架(1)上。

3.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，其特征是：

所述浇注装置具有多个浇注管道(4)，各浇注管道(4)沿所述屏蔽腔(10)的圆周方向分布。

4.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统，其特征是：

还包括控制装置，所述冷却装置(13)、加热装置(14)、浇注装置(15)和测温装置均与控制装置连接。

5.一种向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，采用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的系统进行作业；其特征是，灌铅过程包括如下作业步骤：

1)贮存容器的半成品件(7)的准备作业

1.1)内筒体(8)中安装用于支撑内筒体(8)内壁以防止内筒体(8)变形的支撑工装(12)；

1.2)在内筒体(8)内壁安装测温电偶以及冷却装置(13)；

1.3)在外筒体(9)的外壁安装测温电偶及加热装置(14)；

1.4)开启所述加热装置(14)对贮存容器的半成品件(7)预热；

2)将经过清理的铅块放入铅锅(2)中熔化成铅液；

3)铅泵(3)及浇注管道(4)的准备作业

3.1)将铅泵(3)预热，然后再将铅泵(3)放入铅液中；

3.2)对浇注口(5)与铅泵(3)之间的浇注管道(4)预热；将浇注管道连接在灌铅口(11)中预热；

4)灌铅作业：

4.1)开启铅泵(3)，铅泵(3)将铅液通过浇注管道(4)、浇注口(5)注入所述屏蔽腔(10)中；

4.2)在向屏蔽腔(10)中注入铅液过程中，停止对贮存容器的半成品件(7)加热；对冒口部分持续加热保温；

4.3)在向屏蔽腔(10)中注入铅液过程中，将浇注管道(4)与浇注口(5)一起向上提起以保持浇注口(5)下端与铅液之间具有距离；

4.4)内筒体(8)内的冷却装置(13)由下至上地对内筒体(8)的内壁进行冷却；。

6.如权利要求5所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，其特征是：

在进行所述步骤4)的灌铅作业之前，

所述贮存容器的半成品件(7)的外筒体(9)的外壁被加热至260～300℃，内筒体(8)的内壁被加热至120～160℃；并保温1小时。

7.如权利要求5所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，其特征是：

在进行步骤3.1)中，在将铅泵(3)放入熔融的铅液中之前，

铅泵(3)先被加热至200℃，并保温20分钟；

铅泵(3)被放入熔融的铅液之后、铅泵(3)启动之前，铅泵(3)在铅液中保温15分钟。

8.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，其特征是：

在所述步骤2)中，所述铅液温度达到570～610℃之后保温0.5小时。

9.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，其特征是：

在所述步骤3.2)中，浇注管道(4)被加热至不低于350℃。

10.如权利要求1所述的向乏燃料贮存容器屏蔽腔内灌铅的方法，其特征是：

在所述步骤4)中，在向屏蔽腔(10)中注入铅液过程中，检测外筒体(9)外表面不同区域的温度，若外筒体(9)外表面不同区域的温度之差超过10℃，则对温度较低区域进行局部加热。