CN110246600A - 一种全地下式紧凑型反应堆换料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，包括厂区地面和反应堆本体，所述厂区地面下方设有换料水池，所述换料水池侧壁通过可拆卸式密封盖板连接，所述换料水池内设有燃料水池和堆腔水池，所述厂区地面安装有可对反应堆进行换料的换料机构，所述燃料水池内安装有用于容纳换料及乏燃料外运的容纳机构。本发明采用主要构筑物全部位于地下的结构设计，上方与厂区平面标高一致，显著降低了核电厂外部识别特征，有利于减少燃料水池遭受外部威胁的风险，同时有助于提升核电厂的经济性，通过密封盖板隔离地下厂房，换料时开启盖板即可进行全部换料及燃料外运操作，精简了传统压水堆换料及燃料外运操作中所需的繁杂工艺和众多构筑物等。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂运行与维护技术领域，尤其涉及一种全地下式紧凑型反应堆换料装置。
背景技术
反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。
压水堆核电厂的堆芯布置紧凑化、核岛厂房小型化是近年来核电技术发展的趋势之一。对于紧凑型反应堆而言，地面之上的构筑物是核电厂的主要外部特征，就民众关注度、公共安全等因素的角度而言，地上构筑物的小型化也是紧凑型反应堆小型化的重要方向之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，包括厂区地面和反应堆本体，所述厂区地面下方设有换料水池，所述换料水池侧壁设有可拆卸密封盖板，所述可拆卸密封盖板与厂区地面齐平，所述换料水池内设有燃料水池和堆腔水池，所述反应堆本体位于堆腔水池内底部，所述厂区地面安装有可对反应堆进行换料的换料机构，所述燃料水池内安装有用于容纳换料及乏燃料外运的容纳机构。
优选地，所述换料机构包括两部轨道设于厂区地面上的吊车组件，其中一部所述吊车组件为厂区龙门吊，所述厂区龙门吊位于靠近燃料水池一侧，另外一部所述吊车组件为装卸料机，所述装卸料机位于靠近堆腔水池一侧，所述厂区地面上设有对装卸料机进行停靠贮存的库房。
优选地，所述容纳机构包括固定连接在燃料水池内底部的下部堆内构件存放架，所述燃料水池内底部固定连接有上部堆内构件存放架，所述上部堆内构件存放架位于下部堆内构件存放架远离燃料水池侧壁的一侧，所述燃料水池内底部位于上部堆内构件存放架远离下部堆内构件存放架侧壁的一侧固定连接有燃料贮存格架，所述燃料水池内底部位于燃料贮存格架远离上部堆内构件存放架的一侧固定连接有乏燃料运输容器，所述燃料水池侧壁固定连接有容器中转平台。
优选地，所述反应堆本体反应堆压力容器和下部堆内构件，所述下部堆内构件位于反应堆压力容器内下方，所述反应堆压力容器位于下部堆内构件上端设有上部堆内构件，所述反应堆压力容器上端设有堆顶组件。
优选地，所述堆腔水池上端侧壁设有堆顶组件存放架，所述堆顶组件存放架为干式存放。
优选地，所述堆腔水池与燃料水池之间连通有水闸门，所述水闸门为可开启式结构。
优选地，所述换料水池内设有高水位刻度线和低水位刻度线，所述堆顶组件存放架的标高基准位于换料水池最高水位刻度线以上。
优选地，所述可拆卸密封盖板为双层结构并且分块设置在换料水池侧壁上。
本发明具有以下有益效果：
1、通过采用主要构筑物全部位于地下的结构设计，使得主系统和用于支持换料及燃料外运操作的构筑物和设备也都位于通过可拆卸密封盖板隔离的地下区域，可拆卸密封盖板与厂区平面标高一致，显著降低了核电厂外部识别特征，有利于减少燃料水池遭受外部威胁的风险，同时有助于提升核电厂的经济性；
2、通过可拆卸密封盖板隔离地下厂房，可拆卸密封盖板和水池钢覆面共同构成反应堆厂房压力边界，换料时开启可拆卸密封盖板即可进行全部换料及燃料外运操作；
3、通过堆腔换料水池、燃料水池池、乏燃料运输容器装料池及清洗池采用一体化设计，在停堆并打开密封盖板期间，换料操作和乏燃料外运可以通过简易的操作步骤实现，精简了传统压水堆换料及燃料外运操作中所需的繁杂工艺和众多构筑物、设备等；
4、通过换料水池和换料支持设备采用一体化紧凑布局，可在停堆期间，临时开启可拆卸密封盖板，进行紧序连贯的换料和乏燃料外运操作，并在之后重新开始运行反应堆。
附图说明
图1为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的结构示意图；
图2为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的换料操作结构示意图；
图3为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的乏燃料外运操作结构示意图；
图4为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的俯视结构示意图；
图5为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的换料操作俯视结构示意图；
图6为本发明中一种全地下式紧凑型反应堆换料装置的乏燃料外运操作俯视结构示意图。
图中：1反应堆压力容器、2下部堆内构件、3上部堆内构件、4堆顶组件、5堆顶组件存放架、6下部堆内构件存放架、7上部堆内构件存放架、8燃料贮存格架、9乏燃料运输容器、10容器中转平台、11水闸门、12可拆卸密封盖板、13燃料水池、14堆腔水池、15库房、16装卸料机、17厂区龙门吊。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参照图1-6，一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，本装置采用换热器回路内置一体化设计，包括厂区地面和反应堆本体，厂区地面下方设有换料水池，换料水池侧壁设有可拆卸密封盖板12，可拆卸密封盖板12与厂区地面齐平，可拆卸密封盖板12为双层结构并且分块设置在换料水池侧壁上，换料水池内设有燃料水池13和堆腔水池14，反应堆本体位于堆腔水池14内底部，厂区地面安装有可对反应堆进行换料的换料机构，换料机构包括两部轨道设于厂区地面上的吊车组件，其中一部吊车组件为厂区龙门吊17，厂区龙门吊17为通用式吊车，厂区龙门吊17位于靠近燃料水池13一侧，另外一部吊车组件为装卸料机16，装卸料机16为专用吊车，装卸料机16位于靠近堆腔水池14一侧，厂区地面上设有对装卸料机16进行停靠贮存的库房15。
燃料水池13内安装有用于容纳换料及乏燃料外运的容纳机构，容纳机构包括固定连接在燃料水池13内底部的下部堆内构件存放架6，燃料水池13内底部固定连接有上部堆内构件存放架7，上部堆内构件存放架7及下部堆内构件存放架6用于在停堆换料期间存放卸出的上、下部堆内构件，上部堆内构件存放架7位于下部堆内构件存放架6远离燃料水池13侧壁的一侧，燃料水池13内底部位于上部堆内构件存放架7远离下部堆内构件存放架6侧壁的一侧固定连接有燃料贮存格架8，燃料贮存格架8用于存放燃料组件，燃料水池13内底部位于燃料贮存格架8远离上部堆内构件存放架7的一侧固定连接有乏燃料运输容器9，乏燃料运输容器9用于乏燃料外运容纳，燃料水池13侧壁固定连接有容器中转平台10，容器中转平台10用于乏燃料运输容器的中转。
反应堆本体反应堆压力容器1和下部堆内构件2，下部堆内构件2位于反应堆压力容器1内下方，反应堆压力容器1位于下部堆内构件2上端设有上部堆内构件3，反应堆压力容器1上端设有堆顶组件4，堆腔水池14上端侧壁设有堆顶组件存放架5，堆顶组件存放架5为干式存放，换料水池内设有高水位刻度线和低水位刻度线，堆顶组件存放架5的标高基准位于换料水池最高水位刻度线以上，堆腔水池14与燃料水池13之间连通有水闸门11，水闸门11为可开启式结构，可实现堆腔水池14与燃料水池13之间的连通或隔离。
本发明中，其主体构筑物和设备部件全部位于厂区地面以下，以可拆卸密封盖板12作为隔离和密封边界，维持反应堆正常运行，在可开启式可拆卸密封盖板12的设计特征基础上，利用厂区龙门吊17和装卸料机16的操作，装置同样可在停堆换料期间可以满足新燃料运输容器装载新燃料组件的接收操作和乏燃料运输容器9装载乏燃料组件的外运操作两种专有操作工况的需求；
对反应堆进行换料操作时，当反应堆完成停堆一系列前序操作后，开启位于换料水池上方的全部可拆卸密封盖板12，将厂区龙门吊17运行到换料水池上方位置。此时，水闸门11仍然处于闭合状态，换料水池的两个部分充水状态不同，燃料水池13中保持充水状态以维持贮存状态中的乏燃料冷却，堆腔水池14此时处于干燥状态。在进行反应堆压力容器1密封面开启的过程中，堆腔水池14的水位逐渐同步上升至反应堆压力容器1法兰面，使用厂区龙门吊17配合专用吊具将堆顶组件4起吊并放置在堆顶组件存放架5上(此处在水淹标高以上，为干式暂存)，同时燃料水池13的水位也相应上升，直到堆腔水池14的水位已经与燃料水池13的水位在高水位位置齐平，打开水闸门11使堆腔水池14和燃料水池13连通，再使用厂区龙门吊17配合专用吊具将上部堆内构件3从堆芯吊出并放置在位于燃料水池13内的上部堆内构件存放架7上，至此已经完成了堆芯燃料组件装卸路径的清空。装卸料机16此时已从库房15完成调试并开出到堆芯上方，使用装卸料机16逐一操作堆芯燃料组件，将其依次放置入位于燃料水池13中燃料贮存格架8的贮腔中，完成整堆芯的卸载。其后，在完成所需要的一系列检修和操作后，再由装卸料机16将放置在燃料贮存格架8中的新堆芯组合(包括了部分用于平衡换料替换的新燃料组件)逐一装入反应堆压力容器1直至完成堆芯的重装载。之后，使用厂区龙门吊17配合专用吊具先后进行上部堆内构件3和堆顶组件5的重装，并完成反应堆压力容器1扣盖。之后将水闸门11重新合闸，然后开始调整降低堆腔水池14的水位直到排空，反应堆完成重装，堆腔水池14恢复到之前状态，换料操作完成；
在换料操作完成后，紧序进行乏燃料外运操作。外运操作的对象是之前换料卸出的乏燃料组件，经过一定周期的湿法贮存后在后续的停堆换料窗口期内进行外运。使用厂区龙门吊17配合专用吊具将开盖后的乏燃料运输容器9放置到燃料水池13中的容器装料区位置，然后操作装卸料机16将待装载的组件依次从燃料贮存格架8的贮腔中取出并转运、装载到位于池底容器装料区的乏燃料运输容器9内，装满整个容器后，再使用厂区龙门吊17配合专用吊具将乏燃料运输容器9提升到较高标高处的容器中转平台10上，在此平台上，厂区龙门吊17配合专用工具完成乏燃料运输容器9的扣盖。至此，所有待外运的乏燃料组件在具有密封包容冷却和屏蔽作用的乏燃料运输容器9的有效保护下，燃料水池13的水位从操作燃料组件所需屏蔽水层的高水位下降到仅需维持燃料格架内贮存燃料组件屏蔽水层的低水位位置，完成降低水位后，乏燃料运输容器9完全暴露于水面以上。对发燃料运输容器9进行除盐水清洗后，使用厂区龙门吊17配合专用吊具将满载容器调离燃料水池13，并装入厂区地面等候的专用运输车，完成乏燃料外运的全部操作，之后封闭所有可拆卸密封盖板12，完成反应堆厂房压力边界的重建，使得反应堆得以开始重新进入运行状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，包括厂区地面和反应堆本体，其特征在于，所述厂区地面下方设有换料水池，所述换料水池侧壁设有可拆卸密封盖板(12)，所述可拆卸密封盖板(12)与厂区地面齐平，所述换料水池内设有燃料水池(13)和堆腔水池(14)，所述反应堆本体位于堆腔水池(14)内底部，所述厂区地面安装有可对反应堆进行换料的换料机构，所述燃料水池(13)内安装有用于容纳换料及乏燃料外运的容纳机构。
2.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述换料机构包括两部轨道设于厂区地面上的吊车组件，其中一部所述吊车组件为厂区龙门吊(17)，所述厂区龙门吊(17)位于靠近燃料水池(13)一侧，另外一部所述吊车组件为装卸料机(16)，所述装卸料机(16)位于靠近堆腔水池(14)一侧，所述厂区地面上设有对装卸料机(16)进行停靠贮存的库房(15)。
3.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述容纳机构包括固定连接在燃料水池(13)内底部的下部堆内构件存放架(6)，所述燃料水池(13)内底部固定连接有上部堆内构件存放架(7)，所述上部堆内构件存放架(7)位于下部堆内构件存放架(6)远离燃料水池(13)侧壁的一侧，所述燃料水池(13)内底部位于上部堆内构件存放架(7)远离下部堆内构件存放架(6)侧壁的一侧固定连接有燃料贮存格架(8)，所述燃料水池(13)内底部位于燃料贮存格架(8)远离上部堆内构件存放架(7)的一侧固定连接有乏燃料运输容器(9)，所述燃料水池(13)侧壁固定连接有容器中转平台(10)。
4.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述反应堆本体反应堆压力容器(1)和下部堆内构件(2)，所述下部堆内构件(2)位于反应堆压力容器(1)内下方，所述反应堆压力容器(1)位于下部堆内构件(2)上端设有上部堆内构件(3)，所述反应堆压力容器(1)上端设有堆顶组件(4)。
5.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述堆腔水池(14)上端侧壁设有堆顶组件存放架(5)，所述堆顶组件存放架(5)为干式存放。
6.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述堆腔水池(14)与燃料水池(13)之间连通有水闸门(11)，所述水闸门(11)为可开启式结构。
7.根据权利要求5所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述换料水池内设有高水位刻度线和低水位刻度线，所述堆顶组件存放架(5)的标高基准位于换料水池最高水位刻度线以上。
8.根据权利要求1所述的一种全地下式紧凑型反应堆换料装置，其特征在于，所述可拆卸密封盖板(12)为双层结构并且分块设置在换料水池侧壁上。
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