CN108217447A - 模块化便携式桶转移设施 - Google Patents

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Abstract

模块化便携式桶转移(MPCT)设施能够将容纳废核燃料的罐分别从运输桶转移到储存外包装中或从储存外包装转移到运输桶中。转移桶被用于转移。伸缩腿使得转移桶能够独立于罐移动，罐使用升降机移动。由于其模块化构造，MPCT设施可以被组装、拆卸以及从一个核电站移动到另一个核电站。

Description

模块化便携式桶转移设施
优先权要求
本申请要求于2016年12月13日提交的临时申请第62/433,471号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
一般而言，本发明涉及用于在核电站处理和储存废核燃料的装置和方法。
背景技术
在具有核反应堆的核电站处，废核燃料被储存在被称为“废燃料池”的深层水库中。当废燃料池达到其废燃料容量极限时，或当核电站在设施使用寿命结束时经历废燃料从废燃料池中完整移除时，燃料被转移到一些金属罐中，上述金属罐具有最终封闭盖，这些最终封闭盖随着废燃料的装载而在发电厂处焊接封闭或用机械装置密封。然后，密封的罐被放入混凝土储存外包装中，该混凝土储存外包装用作为包围放射性材料的内金属罐提供机械保护、散热功能和辐射屏蔽的外壳。然后，容纳罐(放射性材料储存在该罐内)的混凝土外包装被放置在核电站结构外面的指定安全位置，仍然在所有者控制的财产上，以确保对容纳金属罐的混凝土储存外包装进行适当控制和监视。
从废燃料储存池中移除废燃料、将废燃料放入金属罐中以及将金属罐放入混凝土储存外包装中的处理，包括使用高架起重机和相关的起重和索具系统，其在使用之前要进行彻底的评估和测试，以确保在一切正常和可信的情况下(包括地震的可能性)，保证对正在处理的部件进行积极、安全的控制。为确保这些部件在核电设施处安全处理所采用的评估、处理和控制，需要经过监管审查和批准。此外，重要的是，应注意，金属罐所被储存在的混凝土储存外包装仅满足储存的规定要求，而不满足罐的装置外运输。与装置外运输相关的规定要求使用专门设计的装置外运输桶，其在设计和材料方面与混凝土储存外包装完全不同，且由在不同的规则和规定下的监管机构而不是那些用于批准混凝土储存外包装的监管机构许可以供使用。
当趋近核电站的寿命结束时，许多所有者就选择从废燃料储存池中完全移除废燃料，并将其放入干燥的混凝土外包装中，如上所述，以尽量减少与设施操作相关的费用。一旦废燃料已经迁移，那么现有的设施就可被拆毁，并从所有者的财产中移除。当此完成时，仅有容纳金属罐的混凝土或混凝土/金属储存外包装被保留，金属罐中是废核燃料和放射性物质。当需要从现场移除金属罐时，金属罐从混凝土储存外包装被转移到装置外运输桶。然而，由于包含高架起重机的结构已经被拆毁并从现场拆除，所以不存在便于将金属罐从混凝土储存外包装转移到装置外运输桶的安装装置。
发明内容
本公开提供了模块化便携式桶转移(MPCT)设施的多个实施例。MPCT设施能够分别将容纳废核燃料材料的罐从运输桶转移到储存外包装或从储存外包装转移到运输桶。伸缩腿使得转移桶能够独立于罐移动，罐使用升降机(hoist)移动。由于其模块化构造，MPCT设施可以被组装、拆卸以及从一个核电站移动到另一个核电站。
其中的一个实施例是一种MPCT设施，其具有多个平行的长形伸缩腿组件。每个腿组件具有安装在可移动台车(dolly，台架)上的长形伸缩腿。每个伸缩腿具有从顶端延伸到底端的纵向本体，底端安装到可移动伸缩腿台车。顶端可相对于底端向上和向下地移动。
MPCT设施包括多个平行的长形起重梁。每个起重梁具有从第一端延伸到第二端的纵向本体。每个起重梁支撑在伸缩腿的顶端处并被定向为垂直于伸缩腿的方向。
MPCT设施包括滑动游梁组件，该滑动游梁组件包括安装在可移动滑动游梁台车上的可移动长形滑动游梁。滑动游梁具有在第一端与第二端之间延伸的纵向本体。滑动游梁由起重梁的纵向本体支撑，并被定向为垂直于起重梁的方向。
MPCT设施包括用于将转移桶连接到滑动游梁的装置，使得转移桶能够随着伸缩腿的顶端竖直地移动而被竖直地移动。
最后，MPCT设施包括与滑动游梁相关联的升降机。升降机用于连接到罐，且用于竖直地移动罐。升降机可以将罐分别从储存外包装移动到转移桶中或从转移桶移动到储存外包装中。根据单独的伸缩腿和升降机，转移桶和罐能够彼此独立地竖直移动。
MPCT设施中的另一个实施例具有龙门起重机装置，该龙门起重机装置用于附接到转移桶，并用于在竖直和水平方向上移动转移桶。此外，MPCT设施具有与龙门起重机装置相关联的升降装置，该升降装置随着转移桶沿所述竖直和水平方向移动而被移动。升降装置可以连接到罐并用于独立于转移桶的移动而竖直地移动罐。升降装置可以将罐分别从储存外包装移动到转移桶中和从转移桶移动到储存外包装中。其也可以将罐分别从运输桶移动到转移桶中和从转移桶移动到运输桶中。
根据下面的附图和详细描述，本发明的其他实施例、方法、装置、特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。所有这些附加的实施例、方法、装置、特征和优点旨在被包括在本说明书内，并在本公开的范围内，且由所附权利要求书保护。
附图说明
参照以下附图可以更好地理解本发明的多个方案。附图中的部件并不一定按比例绘制，而是将重点放在能够清楚地示出本发明的原理上。此外，在附图中，在一些视图中，相似的附图标记从始至终表示相应的部分。
图1是根据本公开的模块化便携式桶转移(MPCT)设施的立体图，示出了将要在其下侧与储存外包装接合的转移桶，该转移桶用于将罐递送到储存外包装或从储存外包装接收罐。
图2是图1的MPCT设施的前侧视图。
图3是图1的MPCT设施的右侧视图。
图4是图1的MPCT设施的前侧视图，具有横截面，示出了与储存外包装接合的转移桶，并示出了转移桶内且被定位在储存外包装上方的罐。
图5是图1的MPCT设施的前侧视图，具有横截面，示出了与储存外包装接合的转移桶，并示出了储存外包装内且被定位在转移桶下方的罐。
具体实施方式
本公开提供了模块化便携式桶转移(MPCT)设施10的各种实施例。MPCT设施10的一个示例在图1到图5中示出。MPCT设施10可以用于在转移操作期间利用转移桶以及利用罐和转移桶的独立的固定和控制(如果在转移操作期间发生地震，这一点非常重要)来将容纳诸如燃料棒的废核燃料材料的罐分别从运输桶转移到储存外包装或从储存外包装转移到运输桶。由于其模块化结构，MPCT设施10可以容易地拆卸、移动和重新组装，使得它可以在多个核电站使用。
结构和组装
与传统的龙门起重机不同，MPCT设施10具有多个平行的长形伸缩腿组件12，其能够移动转移桶。在该实施例中，存在至少四个伸缩腿组件。根据设施的需要，可以并入更多的伸缩腿组件。每个腿组件12具有安装在可移动台车16(优选地，具有至少四个车轮并由适当的控制器控制的机动的、自推进的、可移动的侧移台车)上的长形伸缩腿14。台车16沿着现有储存垫19的顶部在轨道17上或在轨道17内行进。每个伸缩腿14具有从顶端14a延伸到底端14b的纵向本体，该底端14b安装到可移动伸缩腿台车16。每个伸缩腿14的每个纵向本体具有一长形可移动的外上部，该长形可移动的外上部围绕一固定的下内部，并由该固定的下内部引导，使得顶端14a可相对于底端14b向上和向下移动。在该示例中，上部和下部具有方形横截面。然而，组件横截面也可以是圆形的。此外，在优选实施例中，液压系统被设计成使伸缩腿14的顶端14a相对于底端14b向上和向下移动。在其他实施例中，可以采用气动系统来代替液压系统。
多个平行的长形起重梁22(在该示例中为两个)位于伸缩腿14的顶端14a处。每个起重梁22具有从第一端22a延伸到第二端22b的纵向本体。每个起重梁22被支撑在伸缩腿14的顶端14a处，并被定向成垂直于伸缩腿14的方向。
包括可移动的长形滑动游梁26的滑动游梁组件24被安装在可移动的滑动游梁台车28上，优选地，具有至少四个车轮并由适当的控制器控制的机动的、自推进的、可移动的侧移台车上。滑动游梁26具有在第一端26a和第二端26b之间延伸的纵向本体。滑动游梁26由起重梁22的纵向本体支撑且被定向为垂直于起重梁22的方向。
多个起重连杆32可以用于将滑动游梁26附接到转移桶34，该转移桶34可以用于从储存在储存垫19上的例如由混凝土或混凝土和金属制成的圆柱形储存外包装37中移除例如由金属制成的圆柱形罐35，或将圆柱形罐35插入到该圆柱形储存外包装37中。储存外包装37的一示例在2014年1月22日提交的共同未决的申请第14/160,833号中描述，其全部内容通过引用并入本文。转移桶34由例如金属和其他合适的材料制成，以提供对于危险辐射的保护，且具有安装到转移桶34的多个起重板36，以使得转移桶34能够随着伸缩腿14被升高和降低而被升高和降低。该实施例具有两个起重板36，其位于转移桶的相对侧。如图4和图5所示，转移桶34在其顶端处具有限定开孔或孔口的环37，且在其底端处具有两个滑动金属门39a和39b。转移桶34的该实施例在2014年1月22日提交的共同未决的申请第14/160,833号中进一步详细描述，其通过引用并入本文。
液压或气动致动的滑动门39a和39b从转移桶34侧向向外滑动。两个C形通道被焊接在转移桶34的下侧的两个相对侧上，以捕获门39a和39b的各自的侧边缘，将它们保持在适当位置，并提供一滑动表面。
多个长形连接件38将起重连杆32连接到转移桶34的起重板36。长形连接件38可以是例如吊索(如图所示)、固定棒、固定连杆或其他装置，且可以由各种材料制成，但是优选地由金属制成。
MPCT设施10还包括传统的升降机41，优选地为链式升降机，其具有钩43，所述钩被设计成连接到安装到罐35的罐起重适配器42，并被设计成独立于转移桶34向上和向下移动罐35，转移桶34经由伸缩腿14向上和向下移动。钩43与罐起重适配器42接合，并利用两个接合销45a和45b被约束，上述两个接合销基本上将钩43钉到适配器42。转移桶34的顶部中的孔具有足够的尺寸，以使得与升降机41关联的钩43能够穿过转移桶34。
代替单升降机，也可以使用双升降机。而且，在优选的实施例中，链式升降机是气动的。然而，在其他实施例中，一个或多个升降机可以是电动钢缆升降机或者电动或气动链式或钢缆提升系统的任何组合。
多个长形地震约束棒44可以被采用以通过使结构更加坚固来帮助固定MPCT设施10，并因此抵抗可能用来干扰所列出的装置的地震诱发的横向移动。在该示例中，在交叉构造的每侧上存在两个，在此处每个约束棒44分别将一个伸缩腿14的一个可移动外上部的顶端或底端连接到相邻腿部14的另一相邻的可移动外上部的底端或顶端。
为了与转移桶34相关的进一步的抗震稳定性，MPCT设施10可以可选地设置有，如图1所示，围绕转移桶34的环48，其通过在环48与每个腿14之间附接的缆绳52被支撑和保持在适当位置。实质上，具有缆绳52的环48防止转移桶34沿水平方向摆动。
参照图1，当转移桶34与储存外包装37接合时，转移适配器54暂时位于转移桶34与储存外包装37之间，以帮助支撑转移桶34并打开和关闭转移桶34下侧处的门39a和39b。转移适配器54通常包括具有中心孔的扁平矩形金属板，罐35穿过该中心孔。转移适配器54沿其侧面在板上具有索引轨道56a和56b，以帮助定位转移桶34，并用作门39a和39b的引导装置。转移适配器54具有液压或气动操作的缸58a和58b，液压或气动操作的缸具有相应的棒62a和62b，用于分别地操作(即，推和拉)转移桶34的门39a和39b。
使用和操作
MPCT设施10可以用于在转移操作期间利用转移桶34以及罐35和转移桶34的独立的固定和控制(如果在转移操作期间发生地震，这一点非常重要)来将容纳诸如燃料棒的废核燃料材料的罐35分别从运输桶转移到储存外包装37或从储存外包装37转移到运输桶。
当罐35将要从储存外包装37被移出到运输桶时，在外包装37的顶部处的盖46被移除。转移适配器54被放置在储存外包装37上。然后，转移桶34被定位在储存外包装37的上方。转移桶34的门39a和39b借助转移适配器54打开。升降机41的钩42下降通过转移桶34，并利用接合销45a和45b与罐起重适配器42接合。罐35从储存外包装中被竖直地提升，并进入转移桶34。转移桶34的门39a和39b借助转移适配器54关闭。伸缩腿14被升高以提升转移桶34。
转移适配器54(或其他类似的适配器)被放置在运输桶的上方，运输桶在其顶部处打开以接收罐35。转移适配器54被放置在运输桶上。台车16和28用于将具有罐35的转移桶34移动到转移适配器上方随后放置在转移适配器上，该位置位于运输桶的顶部上。转移桶34的门39a和39b借助转移适配器54打开。升降机41使罐35下降到运输桶中。接合销45a和45b缩回以使钩43脱离转移适配器54。升降机41升高其钩43。转移桶34的门借助转移适配器54关闭。台车16和28用于移动转移桶34使其远离运输桶。转移适配器54被移除。
当罐35从运输桶被移动到储存外包装37中时，前面段落中描述的过程简单地颠倒。此外，该处理可用于将罐从一个储存外包装转移到另一个储存外包装或位于相同储存垫19上的检查站。
变型和改型
应强调的是，本发明的上述实施例，特别是任何“优选的”实施例，仅仅是实施的可能示例，仅仅是为了清楚地理解本发明的原理而陈述。可以对本发明的一个或多个上述实施例作出许多变型和改型而实质上不脱离本发明的精神和原理。所有这样的改型和变型旨在被包括在本公开的范围内。
作为变型的示例，伸缩腿14可以具有多于两个的嵌套部分，即，多于上部和下部。
作为变型的另一个示例，转移桶34、罐35和/或储存桶37可以具有不是圆形的其他横截面形状，例如正方形、矩形、八边形等，且本公开的设施10可以与这些相关联而被使用。

Claims (20)

1.一种模块化便携式桶转移设施，其用于通过使用转移桶分别将容纳废核燃料材料的罐从运输桶转移到储存外包装或从储存外包装转移到运输桶，包括：
多个平行的长形伸缩腿组件，每个腿组件具有安装在可移动台车上的长形伸缩腿，每个伸缩腿具有从顶端延伸到底端的纵向本体，所述底端安装到所述可移动伸缩腿台车，所述顶端能相对于所述底端竖直地移动；
多个平行的长形起重梁，每个起重梁具有从第一端延伸到第二端的纵向本体，每个所述起重梁被支撑在所述伸缩腿的顶端处并被定向为垂直于所述伸缩腿的方向；
滑动游梁组件，包括安装在可移动滑动游梁台车上的可移动长形滑动游梁，所述滑动游梁具有在第一端与第二端之间延伸的纵向本体，所述滑动游梁由所述起重梁的纵向本体支撑，并被定向为垂直于所述起重梁的方向；
装置，用于将所述转移桶连接到所述滑动游梁，使得所述转移桶能够随着所述伸缩腿的顶端竖直地移动而被竖直地移动；以及
升降机，与所述滑动游梁相关联，所述升降机用于连接到所述罐，所述升降机用于竖直地移动所述罐，所述升降机用于将所述罐分别从所述储存外包装移动到所述转移桶中或从所述转移桶移动到所述储存外包装中；
由此，根据单独的伸缩腿和所述升降机，所述转移桶和所述罐能够彼此独立地竖直移动。
2.根据权利要求1所述的设施，还包括转移桶，所述转移桶在其侧面上具有多个起重板，且其中所述连接装置包括安装到所述滑动游梁的多个起重连杆和将所述起重连杆连接到所述起重板的多个长形连接件。
3.根据权利要求2所述的设施，其中，所述长形连接件是吊索。
4.根据权利要求2所述的设施，其中，所述长形连接件是固定连杆。
5.根据权利要求2所述的设施，其中，所述转移桶包括容纳所述废核燃料材料的罐。
6.根据权利要求1所述的设施，其中，所述可移动伸缩腿台车和所述可移动滑动游梁台车为自推进台车。
7.根据权利要求1所述的设施，还包括液压系统，所述液压系统被设计成相对于所述伸缩腿的底端竖直地移动所述伸缩腿的顶端。
8.根据权利要求1所述的设施，其中，所述伸缩腿组件包括四个，且其中所述起重梁包括两个。
9.根据权利要求1所述的设施，其中，所述升降机是气动链式升降机。
10.根据权利要求1所述的设施，其中，每个伸缩腿的每个纵向本体包括围绕固定内部并由所述固定内部引导的长形可移动外部，且还包括多个长形地震约束棒，每个约束棒将一个伸缩腿的一个可移动外部的顶端或底端分别连接到相邻腿的另一相邻可移动外部的底端或顶端。
11.一种方法，包括：
在第一核电站处组装和使用权利要求1所述的模块化便携式桶转移设施；
在使用组装后的所述设施之后，将所述设施拆卸成单独的模块化部分，其中，所述单独的模块化部分至少包括以下部分：每个所述伸缩腿组件、每个所述起重梁、具有安装的起重连杆的所述滑动游梁、每个所述吊索以及所述升降机；
将所述单独的模块化部分运输到与所述第一核电站不同的第二核电站；以及
在所述第二核电站处从所述单独的模块化部分重新组装所述设施，并在所述第二核电站处使用重新组装后的设施。
12.一种模块化便携式桶转移设施，其用于分别将容纳废核燃料材料的罐从运输桶转移到储存外包装或从储存外包装转移到运输桶，且包括：
多个平行的长形伸缩腿组件，每个腿组件具有安装在可移动台车上的长形伸缩腿，每个伸缩腿具有从顶端延伸到底端的纵向本体，所述底端安装到所述可移动伸缩腿台车，所述顶端能相对于所述底端向上和向下地移动；
多个平行的长形起重梁，每个起重梁具有从第一端延伸到第二端的纵向本体，每个所述起重梁被支撑在所述伸缩腿的顶端处并被定向为垂直于所述伸缩腿的方向；
滑动游梁组件，包括安装在可移动滑动游梁台车上的可移动长形滑动游梁，所述滑动游梁具有在第一端与第二端之间延伸的纵向本体，所述滑动游梁由所述起重梁的纵向本体支撑，并被定向为垂直于所述起重梁的方向；
多个起重连杆，安装到所述滑动游梁；
转移桶，容纳所述罐，所述转移桶能够随着所述伸缩腿的顶端竖直地移动而被竖直地移动；
多个起重板，安装到所述转移桶；
多个长形连接件，将起重连杆连接到所述起重板；以及
升降机，连接到被安装到所述罐的罐起重适配器，并被设计成使所述罐独立于所述转移桶而竖直地移动到所述储存外包装中以及从所述储存外包装中移出。
13.根据权利要求12所述的设施，其中，所述可移动伸缩腿台车和所述可移动滑动游梁台车为自推进台车。
14.根据权利要求12所述的设施，还包括液压系统，所述液压系统被设计成相对于所述伸缩腿的底端竖直地移动所述伸缩腿的顶端。
15.根据权利要求12所述的设施，其中，所述伸缩腿组件包括四个，且其中所述起重梁包括两个。
16.根据权利要求12所述的设施，其中，所述升降机是气动链式升降机。
17.根据权利要求12所述的设施，其中，每个伸缩腿的每个纵向本体包括围绕固定内部并由所述固定内部引导的长形可移动外部，且还包括多个长形地震约束棒，每个约束棒将一个伸缩腿的一个可移动外部的顶端或底端分别连接到相邻腿的另一相邻可移动外部的底端或顶端。
18.根据权利要求12所述的设施，其中，所述长形连接件是吊索。
19.根据权利要求12所述的设施，其中，所述长形连接件是固定连杆。
20.一种模块化便携式桶转移设施，其用于通过使用转移桶分别将容纳废核燃料材料的罐从运输桶转移到储存外包装或从储存外包装转移到运输桶，包括：
龙门起重机装置，用于附接到转移桶，且用于沿竖直和水平方向移动所述转移桶；以及
升降装置，与所述龙门起重机装置相关联，并随着所述转移桶沿所述竖直和水平方向移动而被移动，所述升降装置用于连接到所述罐并用于独立于所述转移桶的移动而竖直地移动所述罐，所述升降装置用于将所述罐分别从所述储存外包装移动到所述转移桶中和从所述转移桶移动到所述储存外包装中，所述升降装置用于将所述罐分别从所述运输桶移动到所述转移桶中和从所述转移桶移动到所述运输桶中。
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