CN109979627A - 一种乏燃料组件吊篮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种乏燃料组件吊篮。包括：贮存套管，所述贮存套管包括模块化组合的多个贮存管，用以贮存乏核燃料；与所述贮存套管顶端固定连接的吊板，所述吊板上设置有起吊孔；与所述贮存套管底部固定连接的底板，所述底板上设置有与所述贮存套管中各个所述贮存管对应的定位结构，用以对所述贮存管起到定位固定作用；以及防撞装置，所述防撞装置包括围绕所述贮存套管外侧、在所述贮存套管的长度方向上至少覆盖所述贮存套管的壳体。根据本发明的乏燃料组件吊篮，贮存套管采用模块化的设计，可以根据需要进行不同数量和形状的贮存管的更换，适用多种不同乏燃料贮存场景，同时，在乏燃料组件吊篮中设置防撞装置，有效避免了使用过程中的撞击和冲击对吊篮设备和贮存套管的损坏。

Description

一种乏燃料组件吊篮

技术领域

本发明涉及核电站领域，具体而言涉及一种乏燃料组件吊篮。

背景技术

核电站靠燃料组件产生裂变反应进行发电，裂变反应进行一段时间后，随着燃料棒中铀的消耗，燃料组件无法满足电站的功率要求，将会从堆芯中取出，变为乏燃料。乏燃料暂存于核电站乏燃料水池，乏燃料水池的容量有限，需要在水池容量饱和前将乏燃料运出核电站进行贮存或者后处理。然而，后续贮存或者后处理的场所距离核电站很远，运输的时间也很长，同时受乏燃料后处理技术的影响，后续贮存时间很长。乏燃料属于高放射性物品，运输及贮存都需要满足国际法规和国家法规的要求，因此需要使用专用容器运输或贮存。

不同于只用作在定点位置贮存乏燃料并且较多的考虑抗震性能的乏燃料贮存格架，乏燃料组件吊篮由于需要应用在乏燃料组件存储、起吊和运输过程中，其除了需要考虑抗震性能，还需要重点考虑更多的贮存能力以及起吊和运输过程中防止有外物撞击的情况下的防撞性能。随着核电站核燃料的发展，现有的乏燃料组件由于贮存管之间间距大，吊篮外形尺寸大，燃料水池利用率低，同时一种吊篮组件仅适用一种情形，更换贮存管时需要重新设计乏燃料组件吊篮。并且由于起吊和运输过程往往发生撞击和冲击等，现有的吊篮不能起到防撞击和冲击作用，无法保证乏核燃料组件的安全性。

为此，有必要提出一种新的乏燃料组件吊篮，用以解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种乏燃料组件吊篮，包括：

贮存套管，所述贮存套管包括模块化组合的多个贮存管，用以贮存乏核燃料；

与所述贮存套管顶端固定连接的吊板，所述吊板上设置有起吊孔，用以承受外部拉力以吊起所述乏燃料组件吊篮；

与所述贮存套管底部固定连接的底板，所述底板上设置有与所述贮存套管中各个所述贮存管对应的定位结构，用以对所述贮存管起到定位固定作用；以及

防撞装置，所述防撞装置包括围绕所述贮存套管外侧、在所述贮存套管的长度方向上至少部分覆盖所述贮存套管的壳体。

示例性地，所述吊板包括竖直板和横板，所述起吊孔设置在所述竖直板上，所述横板设置为具有与所述贮存管横截面形状一致的中空结构。

示例性地，所述中空结构顶部边缘设置有导向坡口，所述导向坡口向外倾斜5-15°。

示例性地，所述竖直板具有第一竖直板和第二竖直板，所述第一竖直板设置为凹型结构，所述第二竖直板设置为V型结构，所述起吊孔设置在所述第一竖直板上。

示例性地，所述起吊孔设置为在厚度方向上穿过所述第一竖直板的筒状结构。

示例性地，所述壳体设置为向所述贮存套管外侧突出的波浪形。

示例性地，所述防撞装置还包括中间连接板，所述壳体通过所述中间连接板固定在所述贮存套管外侧，所述中间连接板具有与所述贮存管截面形状的中空结构，所述贮存管能够穿过所述中空结构。

示例性地，所述防撞装置还包括设置在所述贮存管和所述中间连接板之间的连接块。

示例性地，所述贮存管以3×3或者3×4的形式进行模块化组合。

示例性地，所述贮存管外侧包覆有中子吸收材料。

根据本发明的乏燃料组件吊篮，贮存套管采用模块化的设计，可以根据需要进行不同数量和形状的贮存管的更换，适用多种不同乏燃料贮存场景，同时，在乏燃料组件吊篮中设置防撞装置，防撞装置设置为围绕所述贮存套管外侧、在所述贮存套管的长度方向上至少部分覆盖所述贮存套管的壳体，有效避免了起吊和运输过程中的外物撞击和冲击贮存套管，从而避免了吊篮设备和贮存套管受外物撞击或冲击而造成损坏，保护了乏燃料组件。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮的结构示意图；

图2为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中贮存管的结构示意图；

图3A-图3B为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中吊板的结构示意图；

图4A-图4C为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中底板的结构示意图；

图5A-图5C为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中防撞装置的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明乏燃料组件吊篮。显然，本发明的施行并不限于核电站领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

不同于只用作在定点位置贮存乏燃料并且较多的考虑抗震性能的乏燃料贮存格架，乏燃料组件吊篮由于需要应用在运输过程中，其除了需要考虑抗震性能，还需要重点考虑更多的贮存能力和有外物撞击的情况下的防撞性能。随着核电站核燃料的发展，现有的乏燃料组件由于贮存套管之间间距大，吊篮外形尺寸大，燃料水池利用率低，且由于运输过程往往发生撞击和冲击等，现有的吊篮不能起到防撞击和冲击作用，无法保证乏核燃料组件的安全性。

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种乏燃料组件吊篮，包括：

贮存套管，所述贮存套管包括模块化组合的多个贮存管，用以贮存乏核燃料；

与所述贮存套管顶端固定连接的吊板，所述吊板上设置有起吊孔，用以承受外部拉力以吊起所述乏燃料组件吊篮；

与所述贮存套管底部固定连接的底板，所述底板上设置有与所述贮存套管中各个所述贮存管对应的定位结构，用以对所述贮存管起到定位固定作用；以及

防撞装置，所述防撞装置包括围绕所述贮存套管外侧、在所述贮存套管的长度方向上至少覆盖所述贮存套管的壳体。

下面参考图1、图2、图3A-图3B、图4A-图4C、图5A-图5C对本发明的乏燃料组件吊篮进行示意性说明，其中图1为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮的结构示意图；图2为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中贮存管的结构示意图；图3A-图3B为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中吊板的结构示意图；图4A-图4C为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中底板的结构示意图；图5A-图5C为根据本发明的一个实施例的乏燃料组件吊篮中防撞装置的结构示意图。

首先参看图1，乏燃料组件吊篮包括贮存套管1、吊板2、底板3和防撞装置4。

贮存套管1包括模块化组合的多个贮存管11，用以贮存乏燃料。

示例性的，贮存管设置为弯折后激光焊接的四方(或六方)不锈钢管。根据不同场景的需要，将贮存管进行不同数量、形状的模块化组合，使贮存套管互换性强，从而适应各种乏燃料适用场景。示例性的，所述贮存管以3×3或者3×4的形式进行模块化组合。

同时，将贮存套管设置为模块化组合的贮存管，减小了贮存管之间的间距，有效减小了乏燃料组件吊篮的体积，使得相同占地面积的情况下，根据本发明的乏燃料组件吊篮的贮存量更大。

根据本发明的一个示例，贮存管以3×3的形式进行模块化组合，形成贮存套管。

示例性的，所述贮存管外侧包覆有中子吸收材料。参看图2，示出了根据本发明的一个实施例的贮存管的结构示示意图。其中，贮存管11设置为界面为正方形的四方形管，在四方形管的四个侧面均包覆有中子吸收材料111，示例性的，中子吸收材料为B₄C/AL板，在四方形管的顶部还设置有导向口112，用以在将乏燃料装入贮存管11时进行导向。贮存管外侧包覆有中子吸收材料，减少小室距离的同时防止乏燃料临界，实现了乏燃料的安全密集储存，减少了储存所需的空间，降低了配套设施建设的成本

继续参看图1，根据本发明的乏燃料组件吊篮还包括吊板2，吊板2与贮存套管1的顶部固定连接，并且在吊板上设置有起吊孔，用以在移动乏燃料组件吊篮时，与起吊装置连接。

参看图3A-图3B对根据本发明的一个实施例的吊板进行示例性说明。如图3A所示，吊板包括横板21和竖直板，竖直板包括第一竖直板22和第二竖直板23，起吊孔24设置在第一竖直板22上。其中，横板21设置为具有与贮存管11横截面形状一致的中空结构，使贮存管11能够穿过中空结构25，并与中空结构25的边缘进行焊接，从而固定贮存管11，增加结构的稳定性。将吊板设置为包括横板和竖直板，并将横板设置为具有与所述贮存管横截面形状一致的中空结构，使安装过程中，通过将横板与贮存管顶部焊接固定，使得贮存管与吊板具有稳定的连接结构，增强整个乏燃料组件吊篮的稳定性和抗震性能。

继续参看图3B，示出了图3A中的中空结构25的放大示意图。示例性的，在中空结构25的顶部边缘设置有导向坡口251，用以起到燃料组件进入时的导向作用。示例性的，导向坡口向中空结构外侧倾斜5-15°。在根据本发明的一个示例中，导向坡口向中空结构外侧倾斜10°。

继续参看图3A，示例性的，所述第一竖直板22设置为凹型结构，所述第二竖直板设置为V型结构，所述起吊孔24设置在所述第一竖直板22上。将所述第一竖直板设置为凹型结构，所述第二竖直板设置为V型结构，所述起吊孔设置在所述第一竖直板上，一方面保证了起吊孔所在的第一竖直板的强度，使得乏燃料组件吊篮能够承受足够的拉力，另一方面通过将第二竖直板设置为V型结构，降低了横版21的变形，大大减轻了吊板的重量，克服了传统吊篮头重脚轻在地震中容易倾覆的问题。

示例性的，在第一竖直板22上的起吊孔24设置为在厚度方向上穿过所述第一竖直板22的筒状结构。筒状结构穿过第一竖直板，其长度等于或大于第一竖直板22的厚度，从而增强了起吊孔在起吊过程中的抗应力损伤能力，避免了因为起吊重量过大而损伤起吊孔。

在根据本发明的一个示例中，在上述竖直板形状的设置情况下，第一竖直板的厚度为12mm，吊板的重量为200kg，在起吊孔设置为在厚度方向上穿过第一竖直板的筒状结构时，其能够承受15000kg的起吊机的满功率拉力，并能够保证乏燃料组件加吊篮多达15000kg的情况下不发生倾覆。

继续参看图1，根据本发明的乏燃料组件吊篮还包括底板3，底板与贮存套管1固定连接。

参看图4A，其示出了图1中虚线圈A中示出结构的局部放大图。底板3包括连接板31和支承板32，连接板31用以与贮存管11下端固定连接，示例性的，连接板31与贮存管11的底端焊接。连接板31与支承板32固定连接，示例性的，连接板31与支承板32卡接，并焊接固定。

参看图4B，示出了根据本发明的一个实施例的连接板的结构示意图，其中，3101示出了连接板的正面(即连接板与贮存管连接面)的结构示意图，3102示出了连接板的底面(即连接板与支承板连接面)的结构示意图。连接板31上包括过水孔311和定位台阶312。所述过水孔311与贮存管11底部的水流出口对应，所述定位台阶用以将连接板31定位固定到支承板32上。连接板31正面平滑，定位台阶312突出底面用以定位连接在支承板32上。

参看图4C，示出了根据本发明的一个实施例的支承板的结构示意图，其中3201示出了支承板的正面(即支承板与连接板连接面)的结构示意图，3102示出了支承板的底面(即在放置乏燃料组件吊篮时支承板与地面接触的面)的结构示意图。其中支承板32包括与连接板31上定位台阶312相配合的形状321用以定位连接板31，从而定位贮存管11，支承板32的底面设置有支撑脚架322，用以将乏燃料组件吊篮放置在底面上时，支撑乏燃料组件吊篮。

传统的乏燃料组件吊篮中贮存套管通过将贮存管底端直接焊接到支承板上进行固定连接以进行安装，其在安装过程中往往工艺复杂，难以将贮存管底部与支承板进行精准定位和良好连接，从而导致结构整体不平衡。根据本发明，采用贮存管与连接板焊接后通过连接板上的定位台阶与支撑板配合形成连接板与支承板的固定连接进而实现贮存管和支承板的固定连接，简化了贮存管与支承板之间连接的工艺，实现了贮存管与支撑板之间的精确定位，有效提升了结构的稳定性，进一步提升了乏燃料组件吊篮的质量。

继续参看图1，根据本发明的乏燃料组件吊篮还包括防撞装置4。所述防撞装置4包括围绕所述贮存套管1外侧、在所述贮存套管1的长度方向上至少部分覆盖所述贮存套管1的壳体41。壳体41围绕贮存套管1设计，并至少部分覆盖贮存套管，在遭受外界(如水池)冲击或撞击时，使壳体首先承受冲击或撞击，由于防撞装置设计为壳体，壳体与贮存套管之间具有一定的间隔，保留壳体一定的形变空间，使之在遭受冲击或撞击时能够对冲击力或撞击力起到缓冲作用，避免贮存套管受到冲击力或撞击力而发生损坏。

如图1所示，根据本发明的一个示例，防撞装置包括围绕贮存套管1外侧的三段壳体41，具体的，包括设置在贮存套管顶部，中部和下部的三段壳体。将防撞装置设置成围绕贮存套管设置的在长度方向上至少覆盖所述贮存套管的壳体是通过壳体的保护，避免撞击发生时直接撞击到贮存套管上。根据实施例的，将壳体设置为三段，使得安装过程中可以分段安装，简化安装过程，同时，壳体可以重复使用。

参看图5A，示出了图1中虚线圈B中的结构的放大图，其中防撞装置包括壳体41，所述壳体41围绕所述贮存套管1外侧设置，并且所述壳体41设置为向所述贮存套管1外侧突出的波浪形。在贮存套管外侧围绕壳体，当乏燃料组件在起吊过程中被撞击时有效避免了撞击到贮存套管，从而避免了乏燃料的泄露，增加了整个装置的安全性。同时，将壳体设置为向贮存套管外侧突出的波浪形，使撞击过程中有一定的撞击余量的同时提升壳体自身的抗撞击或冲击性能，进一步避免遭受撞击时直接撞击到贮存套管，进一步避免了对贮存导套管的冲击，起到进一步的保护作用。参看图5C示出了壳体41的正面示意图，其示出壳体41为波浪形，其中在贮存管侧面呈现波浪形凸出，在贮存管之间的位置呈现波浪形凹进，进一步增加了壳体安装在贮存管外侧后整个乏燃料吊篮组件的结构的紧凑性，从而增加了抗震和防撞击性能。示例性的，所述壳体采用不锈钢板利用折弯或胎具压型方法获得。

示例性的，如图5A所示，防撞装置还包括中间连接板42，所述壳体41通过所述中间连接板42固定在所述贮存套管1外侧，所述中间连接板42具有与所述贮存管截面形状的中空结构421，所述贮存管能够穿过所述中空结构。通过中间连接板可以将壳体固定在贮存套管上，解决壳体41与贮存管11之间的连接问题，同时进一步增加了乏燃料组件吊篮的结构稳定性。

示例性的，所述防撞装置还包括设置在所述贮存管和所述中间连接板之间的连接块。参看图5B，示出了图5A中虚线圈C中的结构的放大示意图。其中在所述防撞装置还包括设置在所述贮存管11和所述中间连接板42的中空结构421之间的连接块43。连接块43进起到固定贮存管11和中间连接板42的作用，在根据本发明的在贮存管外包覆中子吸收材料的示例中，通过连接块连接贮存管11和中间连接板42是两者进行固定，解决了中间板42不能与中子吸收材料直接焊接固定的技术难题。同时，根据本发明的一个示例，如图5B所示，连接块43设置在中空结构的角上，可以有效缓解撞击过程中贮存管的应力集中效应，进一步减小了撞击过程中损坏贮存管的风险。

根据本发明的乏燃料组件吊篮，贮存套管采用模块化的设计，可以根据需要进行不同数量和形状的贮存管的更换，适用多种不同乏燃料贮存场景，同时，在乏燃料组件吊篮中设置防撞装置，有效避免了使用过程中的撞击和冲击对吊篮设备和贮存套管的损坏。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种乏燃料组件吊篮，其特征在于，包括：

贮存套管，所述贮存套管包括模块化组合的多个贮存管，用以贮存乏核燃料；

与所述贮存套管顶端固定连接的吊板，所述吊板上设置有起吊孔，用以承受外部拉力以吊起所述乏燃料组件吊篮；

与所述贮存套管底部固定连接的底板，所述底板上设置有与所述贮存套管中各个所述贮存管对应的定位结构，用以对所述贮存管起到定位固定作用；以及

防撞装置，所述防撞装置包括围绕所述贮存套管外侧、在所述贮存套管的长度方向上至少部分覆盖所述贮存套管的壳体。

2.如权利要求1所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述吊板包括竖直板和横板，所述起吊孔设置在所述竖直板上，所述横板设置为具有与所述贮存管横截面形状一致的中空结构。

3.如权利要求2所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述中空结构顶部边缘设置有导向坡口，所述导向坡口向外倾斜5-15°。

4.如权利要求2所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述竖直板具有第一竖直板和第二竖直板，所述第一竖直板设置为凹型结构，所述第二竖直板设置为V型结构，所述起吊孔设置在所述第一竖直板上。

5.如权利要求4所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述起吊孔设置为在厚度方向上穿过所述第一竖直板的筒状结构。

6.如权利要求1所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述壳体设置为向所述贮存套管外侧突出的波浪形。

7.如权利要求6所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述防撞装置还包括中间连接板，所述壳体通过所述中间连接板固定在所述贮存套管外侧，所述中间连接板具有与所述贮存管截面形状的中空结构，所述贮存管能够穿过所述中空结构。

8.如权利要求7所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述防撞装置还包括设置在所述贮存管和所述中间连接板之间的连接块。

9.如权利要求1所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述贮存管以3×3或者3×4的形式进行模块化组合。

10.如权利要求1所述的乏燃料组件吊篮，其特征在于，所述贮存管外侧包覆有中子吸收材料。