CN110619966A - 一种乏燃料组件开盖回取系统及方法 - Google Patents

一种乏燃料组件开盖回取系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种乏燃料组件开盖回取系统及方法，适用于贮存乏燃料组件的乏燃料贮罐(1)，所述乏燃料组件开盖回取系统包括：氦气泄漏及包壳破损检测组件(100)，连接至所述乏燃料贮罐(1)，用于分别可控制地检测乏燃料贮罐(1)盖板组件焊缝密封情况以及乏燃料贮罐(1)内乏燃料组件包壳破损情况；充水排气组件(200)，连接至所述乏燃料贮罐(1)，用于可控制地对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐(1)的气体排出；切割组件(300)，用于可控制地对所述乏燃料贮罐(1)的盖板组件焊缝进行切割，以将所述乏燃料贮罐(1)内的乏燃料组件回取。本发明可实现焊接密封式贮罐内部乏燃料组件的安全回取利用。

Description

一种乏燃料组件开盖回取系统及方法
技术领域
本发明涉及乏燃料组件回取利用技术领域，特别涉及一种乏燃料组件开盖回取系统及方法。
背景技术
目前国际上广泛、成熟应用的混凝土式乏燃料干式贮存设备由两个独立子设备组成，一个是装载乏燃料的金属乏燃料贮罐，另一个是置于贮罐外部承担结构、屏蔽保护功能的混凝土筒仓，两个子设备之间形成空气流道，通过自然通风实现衰变热非能动导出。
现有技术中的乏燃料贮罐为一圆柱形薄壁金属容器，内部抽真空干燥后填充惰性保护气体，以实现乏燃料组件的长期存放；且乏燃料贮罐大多为焊接密封式贮罐。虽然焊接密封式贮罐可以满足乏燃料贮存需求，但考虑到设计寿命范围内，受外部环境、内部长期经受高温、高辐照环境影响，焊缝老化降质可能导致密封泄露，燃料包壳也可能产生破损释放危险性裂变气体，对于采取核燃料闭式循环的国家，必须要保证乏燃料组件进行长期贮存后可以安全的回取利用，然而现有技术中并没有对乏燃料组件进行回取利用的工程实践和经验。
因此，为了解决现有技术中存在的没有对乏燃料组件进行回取利用的技术问题，急需寻求一种乏燃料组件开盖回取系统及方法。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的没有对乏燃料组件进行回取利用的技术问题，提供了一种乏燃料组件开盖回取系统，适用于贮存乏燃料组件的乏燃料贮罐，所述乏燃料组件开盖回取系统包括：氦气泄漏及包壳破损检测组件，连接至所述乏燃料贮罐，用于分别可控制地检测乏燃料贮罐盖板组件焊缝密封情况以及乏燃料贮罐内乏燃料组件包壳破损情况；充水排气组件，连接至所述乏燃料贮罐，用于可控制地对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐的气体排出；切割组件，用于可控制地对所述乏燃料贮罐的盖板组件的焊缝进行切割，以将所述乏燃料贮罐内的乏燃料组件回取。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述乏燃料组件开盖回取系统还包括:控制单元，分别与所述氦气泄漏及包壳破损检测组件、充水排气组件和切割组件连接，用于控制所述氦气泄漏及包壳破损检测组件、充水排气组件和焊缝切割组件的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述氦气泄漏及包壳破损检测组件包括：主检测管线、第一检测管线和第二检测管线，所述主检测管线一端与所述乏燃料贮罐连接，另一端分别连接所述第一检测管线和第二检测管线，所述主检测管线、第一检测管线和第二检测管线用于传输所述乏燃料贮罐泄露的气体；所述主检测管线上设置有第一阀门，所述第一阀门与所述控制单元连接，用于在所述控制单元的控制下启闭；所述第一检测管线上设置有氦气泄漏检测模块，用于检测所述乏燃料贮罐是否泄露氦气，以对所述乏燃料贮罐盖板组件的密封性检测；所述第二检测管线上设置有包壳破损检测模块，用于取样所述乏燃料贮罐泄露的气体，以检测乏燃料组件包壳破损情况。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述主检测管线靠近所述测试孔的一端设有封堵罩，用于避免气体外漏。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述氦气泄漏检测模块包括：连通的第二阀门和氦气泄漏检测仪；所述第二阀门远离所述氦气泄漏检测仪的一端与所述第一阀门连通，用于控制所述氦气泄漏检测仪的通断；所述氦气泄漏检测仪，用于检测所述测试孔内的气体是否含有氦气，实现对所述外层盖板、内层盖板、充气孔快速接头、排水孔快速接头的密封性检测；所述控制组件与所述第二阀门和氦气泄漏检测仪连接，用于控制所述第二阀门和氦气泄漏检测仪的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述包壳破损检测模块包括：连通的第三阀门和包壳破损取样筒，所述第三阀门远离所述包壳破损取样筒的一端与所述第一阀门连通，用于控制所述包壳破损取样筒的通断；所述包壳破损取样筒，用于取样所述测试孔内的气体，检测包壳是否破损；所述控制组件与所述第三阀门和包壳破损取样筒连接，用于控制所述第三阀门和包壳破损取样筒的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述包壳破损检测模块还包括：第四阀门，快速接头和高效吸附过滤器；所述第四阀门和快速接头依次连通于所述第三阀门和所述包壳破损取样筒之间，用于取样后控制所述包壳破损取样筒的快速断开；所述高效吸附过滤器用于在所述包壳破损取样筒检测出包壳破损后，与所述快速接头远离所述第四阀门的一端连通，用于净化所述测试孔内抽出的气体；所述控制组件与所述第四阀门，快速接头、第五阀门和高效吸附过滤器连接，用于控制所述第四阀门，快速接头、第五阀门和高效吸附过滤器的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述包壳破损检测模块还包括抽气真空泵和压力检测仪，抽气真空泵，连通于所述包壳破损取样筒和高效吸附过滤器之间，用于抽取所述第二检测管线内的气体；压力检测仪，连通于所述第三阀门和所述第四阀门之间，用于检测所述第二检测管线的压力状态；所述控制组件与所述抽气真空泵和压力检测仪连接，用于控制所述抽气真空泵和压力检测仪的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述充水排气组件包括充水模块和排气模块，所述充水模块与所述排水孔快速接头连接，用于向所述乏燃料贮罐内不注入含硼水；所述排气模块与所述充气孔快速接头连接，用于使所述乏燃料贮罐内部含硼水受热闪蒸成水蒸气后从所述充气孔快速接头排出。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述充水模块包括水泵和第六阀门；所述第六阀门两端分别与所述水泵和乏燃料贮罐的排水孔快速接头连通；所述水泵远离所述第六阀门的一端与含硼水源连通，用于向乏燃料贮罐内部注入含硼水；所述控制组件与所述水泵和第六阀门连接，用于控制所述水泵和第六阀门的启闭。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取系统中，所述排气模块包括冷凝罐、抽气管阀门、第一排气管阀门和第二排气管阀门；所述冷凝罐通过所述抽气管阀门与所述乏燃料贮罐的充气孔快速接头连通，用于使所述乏燃料贮罐内部含硼水受热闪蒸成水蒸气后、能够从充气孔快速接头排出，并经所述冷凝罐冷凝；第一排气管阀门与冷凝罐的顶部连通，第二排气管阀门与冷凝罐的底部连通，经冷凝管冷凝后的水蒸气一部分经第一排气管阀门从冷凝罐的顶部排出，另一部分经第二排气管阀门从冷凝罐的底部排出；所述控制组件与所述冷凝罐、抽气管阀门、第一排气管阀门和第二排气管阀门连接，用于控制所述冷凝罐、抽气管阀门、第一排气管阀门和第二排气管阀门的启闭。
本发明还提供了一种乏燃料组件开盖回取方法，包括：步骤1：检测乏燃料贮罐盖板组件的焊缝密封情况以及乏燃料贮罐内乏燃料组件包壳破损情况，并对泄漏的气体进行净化处理；步骤2：将乏燃料贮罐与充水模块和排气模块连通，以对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐的气体排出；步骤3：依次切割外层盖板焊缝和内层盖板焊缝，以去除外层盖板和内层盖板，回取所述乏燃料贮罐内的乏燃料组件。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤1包括：步骤11：检测内层盖板焊缝、充气孔盖板焊缝或排水孔盖板焊缝是否泄露，若泄露，切割去除充气孔盖板及排水孔盖板；否则，直接进入步骤12；步骤12：检测所述充气孔快速接头是否泄露；若泄露，切割去除所述充气孔盖板；否则，直接进入步骤13；步骤13：检测所述排水孔快速接头是否泄露；若泄露，切割去除所述排水孔盖板；否则，直接进入步骤14；步骤14：检测乏燃料包壳是否破损；若破损，净化所述测试孔内抽出的气体；若未破损，则进入步骤S2。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤11包括：步骤111：在外层盖板上进行小尺寸钻孔，并将外层盖板钻孔作为测试孔；步骤112：将第一阀门的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪，之后打开所述第一阀门和第二阀门，通过所述氦气泄漏检测仪检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定所述内层盖板焊缝、充气孔盖板焊缝或排水孔盖板焊缝是否泄露；若泄露，进入步骤113；否则，直接进入步骤12；步骤113：关闭所述第一阀门、第二阀门和氦气泄漏检测仪，之后依次打开第三阀门和所述第一阀门，通过包壳破损取样筒取样测试孔内的气体，以检测乏燃料组件包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门和所述第三阀门，并断开所述包壳破损取样筒与快速接头之间的连接；若存在破损，进入步骤114；否则，直接进入步骤115；步骤114：将高效吸附过滤器与快速接头连通，净化所述测试孔内抽出的气体；步骤115：在外层盖板上进行大尺寸钻孔，完全漏出并切割去除所述充气孔盖板及排水孔盖板。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤12包括：步骤121：在外层盖板上进行大尺寸钻孔，完全漏出充气孔盖板和排水孔盖板，并在充气孔盖板上进行小尺寸钻孔，并将充气孔盖板钻孔作为测试孔；步骤122：将第一阀门的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪，之后打开所述第一阀门和第二阀门，通过所述氦气泄漏检测仪检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定充气孔快速接头是否泄露；若泄露，进入步骤123；否则，直接进入步骤13；步骤123：关闭所述第一阀门、所述第二阀门和所述氦气泄漏检测仪，之后依次打开第三阀门和所述第一阀门，通过包壳破损取样筒取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门和所述第三阀门，并断开所述包壳破损取样筒与快速接头之间的连接；若存在破损，进入步骤124；否则，直接进入步骤125；步骤124：将高效吸附过滤器与快速接头连通，净化所述测试孔内抽出的气体；步骤125：切割去除所述充气孔盖板及所述排水孔盖板。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤13包括：步骤131：在排水孔盖板上钻孔，并将排水孔盖板钻孔作为测试孔；步骤132：将第一阀门的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪，之后打开所述第一阀门和第二阀门，通过所述氦气泄漏检测仪检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定排水孔快速接头是否泄露；若泄露，进入步骤133；否则，直接进入步骤14；步骤133：关闭所述第一阀门、所述第二阀门和所述氦气泄漏检测仪，之后依次打开第三阀门和所述第一阀门，通过包壳破损取样筒取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门和所述第三阀门，并断开所述包壳破损取样筒与快速接头之间的连接；若存在破损，进入步骤134；否则，直接进入步骤135；步骤134：将高效吸附过滤器与快速接头连通，净化所述测试孔内抽出的气体；步骤135：切割去除所述充气孔盖板及所述排水孔盖板。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤14的包括；步骤141：将充气孔快速接头作为测试孔；步骤142：将第一阀门的一端置于所述测试孔内；依次打开第三阀门和所述第一阀门，通过包壳破损取样筒取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门和所述第三阀门，并断开所述包壳破损取样筒与快速接头之间的连接；若破损，进入步骤143；否则，直接进入步骤2；步骤143：将高效吸附过滤器与快速接头连通，净化所述测试孔内抽出的气体。
本发明上述的乏燃料组件开盖回取方法中，所述步骤2具体为：将充水模块与乏燃料贮罐的排水孔快速接头连通，用于向所述乏燃料贮罐内部注入含硼水；将排气模块与所述乏燃料贮罐的充气孔快速接头连通，用于使所述乏燃料贮罐内部的含硼水受热闪蒸的水蒸气后、能够从充气孔快速接头排出并冷凝。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明针对现有技术中所存在的没有对乏燃料组件进行回取利用的技术问题，提供了一种乏燃料组件开盖回取系统及方法，综合考虑内层盖板、充气孔盖板、排水孔盖板、充气孔快速接头和排水孔快速接头泄露情况、以及乏燃料组件的破损情况，给出安全可靠的开盖回取组件工艺方案；解决在乏燃料短期操作装载、转运和长期贮存过程中，如出现设备故障、人因事件或其他事件导致包壳温度超过安全基准后，可以安全的对贮罐进行切割回取乏燃料组件；且可实现与我国乏燃料后处理厂乏燃料组件回取利用需求，在后处理厂实现乏燃料组件的安全回取，便于焊接密封式贮罐内部乏燃料组件安全回取利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例一提供的一种乏燃料组件开盖回取系统结构示意图；
图2是实施例一提供的一种乏燃料组件开盖回取系统氦气泄漏及包壳破损检测组件结构示意图；
图3是实施例一提供的一种乏燃料组件开盖回取系统充水排气组件结构示意图；
图4是实施例二提供的一种乏燃料贮罐结构示意图；
图5是实施例二提供的一种乏燃料组件开盖回取方法流程图；
图6是步骤S1流程图；
图7是步骤S11流程图；
图8是步骤S12流程图；
图9是步骤S13流程图；
图10是步骤S14流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中所存在的没有对乏燃料组件进行回取利用的技术的问题，本发明旨在提供一种乏燃料组件开盖回取系统及方法，其核心思想是：综合考虑内层盖板焊缝、充气孔盖板焊缝、排水孔盖板焊缝、充气孔快速接头螺纹密封面和排水孔快速接头螺纹密封面泄露情况、以及乏燃料组件的破损情况，给出安全可靠的开盖回取组件工艺方案；解决在乏燃料短期操作装载、转运和长期贮存过程中，如出现设备故障、人因事件或其他事件导致包壳温度超过安全基准后，可以安全的对贮罐进行切割回取乏燃料组件；且可实现与我国乏燃料后处理厂乏燃料组件回取利用需求，在后处理厂实现乏燃料组件的安全回取，便于焊接密封式贮罐内部乏燃料组件安全回取利用。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种乏燃料组件开盖回取系统，适用于贮存乏燃料组件的乏燃料贮罐，其中，乏燃料贮罐为焊接密封式的乏燃料贮罐，如图1所示，该系统包括：
氦气泄漏及包壳破损检测组件100，连接至乏燃料贮罐1，用于分别可控制地检测乏燃料贮罐1盖板组件的焊缝密封情况以及乏燃料贮罐1内乏燃料组件包壳破损情况；
充水排气组件200，连接至乏燃料贮罐1，用于可控制地对乏燃料组件进行注水降温并将乏燃料贮罐1的气体排出；
切割组件300，用于可控制地对乏燃料贮罐1的盖板组件的焊缝切割，以将乏燃料贮罐1内的乏燃料组件回取。
通过设置氦气泄漏及包壳破损检测组件100可实现在乏燃料短期操作装载、转运和长期贮存过程中对乏燃料贮罐1进行检测；通过充气排水组件200可避免乏燃料包壳温度超过安全基准，提高乏燃料回取安全性；通过切割组件300对盖板组件焊缝进行切割，从而回取乏燃料组件；实现乏燃料贮罐1内部乏燃料组件回取效率。
进一步地，乏燃料组件开盖回取系统还包括:控制单元400，分别与氦气泄漏及包壳破损检测组件100、充水排气组件200和切割组件300连接，用于控制氦气泄漏及包壳破损检测组件100、充水排气组件200和切割组件300的启闭。增加回取乏燃料组件开盖回取系统的可控性和自动性，进一步保证检测的准确性，回取的高效性。
进一步地，如图2所示，氦气泄漏及包壳破损检测组件100包括：
主检测管线140、第一检测管线150、第二检测管线160、第一阀门110、氦气泄漏检测模块120和包壳破损检测模块130，主检测管线140一端与乏燃料贮罐1连接，另一端分别连接第一检测管线150和第二检测管线160，主检测管线140、第一检测管线150和第二检测管线160用于传输乏燃料贮罐1泄露的气体；第一阀门110设置在主检测管线140上，第一阀门110与控制单元400连接，用于在控制单元400的控制下启闭；氦气泄漏检测模块120设置在第一检测管线150上，用于检测乏燃料贮罐1是否泄露氦气，以对乏燃料贮罐1盖板组件的焊缝密封性进行检测；包壳破损检测模块130设置在第二检测管线160上；用于取样乏燃料贮罐1泄露的气体，以检测乏燃料组件包壳破损情况。
需要说明的是，主检测管线140靠近乏燃料贮罐1的一端设有封堵罩，用于避免气体外漏。在防止气体外漏至环境中污染环境及产生对人体不利影响的同时，增加氦气泄漏检测模块120的检测准确性。
进一步地，氦气泄漏检测模块120包括：连通的第二阀门121和氦气泄漏检测仪122；第二阀门121远离氦气泄漏检测仪122的一端与第一阀门110连通，用于控制氦气泄漏检测仪122的通断；氦气泄漏检测仪122，用于检测测试孔内的气体是否含有氦气，实现对乏燃料贮罐1盖板组件的焊缝密封性测，且控制组件400与第二阀门121和氦气泄漏检测仪122连接，用于控制第二阀门121和氦气泄漏检测仪122的启闭，同时可实现第二阀门121和氦气泄漏检测仪122的远程启闭，提高工作人员的工作安全性。
进一步地，包壳破损检测模块130包括：连通的第三阀门131和包壳破损取样筒132，第三阀门131远离包壳破损取样筒132的一端与第一阀门110连通，用于控制包壳破损取样筒132的通断；包壳破损取样筒132用于取样测试孔内的气体，检测乏燃料组件包壳破损情况，其中，控制组件400与第三阀门131和包壳破损取样筒132连接，用于控制第三阀门131和包壳破损取样筒132的启闭。
进一步地，包壳破损检测模块130还包括：第四阀门133，快速接头134和高效吸附过滤器135；第四阀门133和快速接头134依次连通于第三阀门131和包壳破损取样筒132之间，用于取样后控制包壳破损取样筒132的快速断开；第五阀门138连通与包壳破损取样筒132和高效吸附过滤器135之间，用于控制包壳破损取样筒132内气体的流通量；高效吸附过滤器135用于在包壳破损取样筒132检测出乏燃料包壳破损后，与快速接头134远离第四阀门133的一端连通，用于净化测试孔内抽出的气体。通过上述设置，快速接头134首先与包壳破损取样筒132连通，用于对测试孔内的气体进行取样及包壳破损检测；当检测出包壳破损后，快速接头134转换为与高效吸附过滤器135连通，对测试孔内抽出的气体进行净化；能够避免或降低环境污染现象，并且，控制组件400与第四阀门133，快速接头134、第五阀门138和高效吸附过滤器135连接，用于控制第四阀门133，快速接头134、第五阀门138和高效吸附过滤器135的启闭。
进一步地，包壳破损检测模块130还包括抽气真空泵136、压力检测仪137和第五阀门138，抽气真空泵136，连通于包壳破损取样筒132和高效吸附过滤器135之间，用于抽取第二检测管线160内的气体；压力检测仪137，连通于第三阀门131和第四阀门133之间，用于检测第二检测管线160是否处于负压状态；若是，则测试孔内的气体可顺利进入到包壳破损取样筒132内，若否，则无法将测试孔内的气体顺利进入到包壳破损取样筒132内。通过设置抽气真空泵136可实现测试孔内的气体自动进入包壳破损取样筒132内，减少人工操作，提高自动化程度。进一步地，控制组件400与抽气真空泵136和压力检测仪137连接，用于控制抽气真空泵136和压力检测仪137的启闭，进一步提高回取系统的自动化程度。
需要说明的是：压力检测仪137可包括串联连接的第一压力检测仪1371和第二压力检测仪1372，通过设置两个压力检测仪，可提高压力监测仪137的可靠性，避免由于仪表损坏造成的操作人员判断不准确。
本实施例中，主检测管线140与乏燃料贮罐1连通好后，还会使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵。进一步提高主检测管线140与乏燃料贮罐1的连接稳定性，保证检测结果的可靠性和准确性。
进一步地，如图3所示，充水排气组件200包括充水模块210和排气模块220，充水模块210包括水泵211和第六阀门212；第六阀门212两端分别与水泵211和乏燃料贮罐1的排水孔快速接头15连通；水泵211远离所述第六阀门212的一端与含硼水源连通，用于向乏燃料贮罐1内部注入含硼水；控制组件400与水泵211和第六阀门212连接，用于控制水泵211和第六阀门212的启闭；需要说明的是，水泵211与第六阀门212之间还可设置第七阀门，用于备用，在第六阀门212不可用时启动，提高充水模块210的适用性和可靠性。
进一步地，排气模块220包括冷凝罐221和抽气管阀门222；冷凝罐221通过抽气管阀门222与乏燃料贮罐1的充气孔快速接头16连通，用于使乏燃料贮罐1内部含硼水受热闪蒸成水蒸气后、能够从充气孔快速接头16快速接头排出，并经冷凝罐221冷凝。
本实施例中，排气模块220还包括第一排气管阀门223和第二排气管阀门224，第一排气管阀门223与冷凝罐221的顶部连通，第二排气管阀门224与冷凝罐221的底部连通。从充气孔快速接头16排出的水蒸气经抽气管阀门222进入到冷凝罐221内部，并冷凝转变为水蒸气；之后一部分经第一排气管阀门223从冷凝罐221的顶部排出，一部分经第二排气管阀门224从冷凝罐221的底部排出。控制组件400与冷凝罐221、抽气管阀门222、第一排气管阀门223和第二排气管阀门224连接，用于控制冷凝罐221、抽气管阀门222、第一排气管阀门223和第二排气管阀门224的启闭。
通过设置充水模块210可降低由于乏燃料贮罐1内部装载乏燃料组件，温度较高导致超过安全温度的问题，且进一步通过设置排气模块220避免乏燃料贮罐1内气压过高的问题，进一步保证乏燃料贮罐1的稳定性和安全性。
进一步需要说明的是：切割组件300可包括切割单元和吊装单元，切割单元用于对盖板组件焊缝进行切割，吊装单元用于在切割单元完成切割后，移除切割单元切割下的结构。切割单元和吊装单元具体的结构在此不做赘述。
实施例二
本发明提供了一种上述乏燃料组件开盖回取系统的乏燃料组件开盖回取方法，本方法适用于贮存乏燃料组件的乏燃料贮罐1，如图4所示，乏燃料贮罐1包括：外层盖板11、内层盖板12、排水孔盖板13、充气孔盖板14、排水孔快速接头15、充气孔快速接头16和筒体17，筒体17内安装有乏燃料组件；外层盖板11、内层盖板12与筒体17焊接形成外层盖板11焊缝和内层盖板12焊缝，排水孔盖板13、充气孔盖板14均与内层盖板12焊接形成充气孔盖板14焊缝和排水孔盖板13焊缝，排水孔快速接头15、充气孔快速接头16分别与排水管、充气管螺旋密封形成充气孔快速接头螺纹密封面以及排水孔快速接头螺纹密封面。
如图5所示，乏燃料组件开盖回取方法包括以下步骤：
步骤1：检测乏燃料贮罐1盖板组件的焊缝密封情况以及乏燃料贮罐1内乏燃料组件包壳破损情况，并对泄漏的气体进行净化处理；
步骤2：将净化后的乏燃料贮罐1与充水模块210和排气模块220连通，以对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐1的气体排出；
步骤3：依次切割外层盖板11焊缝和内层盖板12焊缝，以去除外层盖板11和内层盖板12，回取乏燃料贮罐内1的乏燃料组件。
本实施例综合考虑了可能影响回取过程中影响贮存设备密封完整性的各层密封面，并考虑到乏燃料组件包壳破损释放的危险性裂变气体对于人体影响，实现乏燃料后处理厂乏燃料组件回取利用需求，在后处理厂实现乏燃料组件的安全回取，便于贮罐内部乏燃料组件安全回取利用。
进一步地，如图6所示，步骤S1包括：
步骤11：检测内层盖板12焊缝、充气孔盖板13焊缝或排水孔盖板14焊缝是否泄露，若泄露，切割去除充气孔盖板13及排水孔盖板14；否则，直接进入步骤12；
步骤12：检测充气孔快速接头16是否泄露；若泄露，切割去除充气孔盖板14、排水孔盖板13；否则，直接进入步骤13；
步骤13：检测排水孔快速接头15是否泄露；若泄露，切割去除所述排水孔盖板13、充气孔盖板14；否则，直接进入步骤14；
步骤14：检测乏燃料组件包壳是否破损；若破损，净化破损后漏出的气体；若未破损，则进入步骤S2。通过对乏燃料组件包壳破损情况进行检测，可防止包壳破损后有害气体进入环境中，对环境和人体造成伤害。
进一步地，结合附图7，步骤11包括：
步骤111：在外层盖板11上进行小尺寸钻孔，并将外层盖板11钻孔作为测试孔；通过小尺寸钻孔，可在保证检测要求的前提下，不破坏整体结构；
步骤112：将第一阀门110的一端置于测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪122，之后打开第一阀门110和第二阀门121，通过氦气泄漏检测仪122检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定外层盖板11、内层盖板12、排水孔盖板13、充气孔盖板14是否泄露；若泄露，进入步骤113；否则，直接进入步骤12；通过使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵，进一步保证检测的可靠性和准确性；
步骤113：关闭第一阀门110、第二阀门121和氦气泄漏检测仪122，之后依次打开第三阀门131和第一阀门110，通过包壳破损取样筒132取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭第一阀门110和第三阀门131，并断开包壳破损取样筒132与快速接头134之间的连接；若存在破损，进入步骤114；否则，直接进入步骤115；
步骤114：将高效吸附过滤器135与快速接头134连通，净化测试孔内抽出的气体；
步骤115：在外层盖板11上进行大尺寸钻孔，完全漏出并切割去除充气孔盖板14及排水孔盖板15。通过此种设置，在切割去除充气孔盖板14及排水孔盖板13前首先在在燃料贮罐外层盖板11充气孔位置和排水孔位置进行钻孔使充气孔盖板14和排水孔盖板13，便于切割去除，防止影响其他结构。
进一步地，结合附图8，步骤12包括：
步骤121：在充气孔盖板14上进行小尺寸钻孔，并将充气孔盖板14钻孔作为测试孔；
步骤122：将第一阀门110的一端置于测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪122，之后打开第一阀门110和第二阀门121，通过氦气泄漏检测仪122检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定充气孔快速接头16是否泄露；若泄露，进入步骤123；否则，直接进入步骤13；
步骤123：关闭第一阀门110、第二阀门121和氦气泄漏检测仪122，之后依次打开第三阀门131和第一阀门110，通过包壳破损取样筒132取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭第一阀门110和第三阀门131，并断开包壳破损取样筒132与快速接头134之间的连接；若存在破损，进入步骤124；否则，直接进入步骤125；
步骤125：切割去除充气孔盖板14及排水孔盖板13。
进一步地，结合附图9，步骤13包括：
步骤131：在排水孔盖板13上钻孔，并将排水孔盖板13钻孔作为测试孔；
步骤132：将第一阀门110的一端置于测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪122，之后打开第一阀门110和第二阀门121，通过氦气泄漏检测仪122检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定排水孔快速接头15是否泄露；若泄露，进入步骤133；否则，直接进入步骤135；
步骤134：将高效吸附过滤器135与快速接头134连通，净化测试孔内抽出的气体；
步骤135：切割去除充气孔盖板14及排水孔盖板13。
进一步地，结合附图10，步骤14的包括；
步骤141：将充气孔快速接头16作为测试孔；
步骤142：将第一阀门110的一端置于测试孔内；依次打开第三阀门131和第一阀门121，通过包壳破损取样筒132取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭第一阀门110和第三阀门131，并断开包壳破损取样筒132与快速接头134之间的连接；若破损，进入步骤143；否则，直接进入步骤2；
步骤143：将高效吸附过滤器135与快速接头134连通，净化测试孔内抽出的气体。在乏燃料贮罐1没有泄露的情况下，仍对乏燃料组件包壳进行破损情况检测，可提高回取乏燃料组件的安全性，防止出现人因事件。
具体地，步骤2具体为：将充水模块210与排水孔快速接头15连通，用于向乏燃料贮罐1内部注入含硼水；将排气模块220与充气孔快速接头16连通，用于使乏燃料贮罐1内部的含硼水受热闪蒸的水蒸气后、能够从充气孔快速接头16冷凝并排出，可防止出现由于乏燃料组件温度超过安全基准造成事故。
需要说明的是，在进行上述步骤前，首先需要确认第一阀门110、第二阀门121、第三阀门131、第四阀门133和第五阀门138处于关闭状态。
综上所述，本发明实施例综合考虑内层盖板焊缝、充气孔盖板焊缝、排水孔盖板焊缝、充气孔快速接头螺纹密封面和排水孔快速接头螺纹密封面泄露情况、以及乏燃料组件的破损情况，给出安全可靠的开盖回取组件工艺方案；解决在乏燃料短期操作装载、转运和长期贮存过程中，如出现设备故障、人因事件或其他事件导致包壳温度超过安全基准后，可以安全的对贮罐进行切割回取乏燃料组件；且可实现乏燃料后处理厂乏燃料组件回取利用需求，在后处理厂实现乏燃料组件的安全回取，便于乏燃料贮罐内部乏燃料组件安全回取利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种乏燃料组件开盖回取系统，适用于贮存乏燃料组件的乏燃料贮罐(1)，其特征在于，所述乏燃料组件开盖回取系统包括：
氦气泄漏及包壳破损检测组件(100)，连接至所述乏燃料贮罐(1)，用于分别可控制地检测乏燃料贮罐(1)盖板组件的焊缝密封情况以及乏燃料贮罐(1)内乏燃料组件包壳破损情况；
充水排气组件(200)，连接至所述乏燃料贮罐(1)，用于可控制地对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐(1)的气体排出；
切割组件(300)，用于可控制地对所述乏燃料贮罐(1)的盖板组件的焊缝切割，以将所述乏燃料贮罐(1)内的乏燃料组件回取。
2.根据权利要求1所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述乏燃料组件开盖回取系统还包括:控制单元(400)，分别与所述氦气泄漏及包壳破损检测组件(100)、充水排气组件(200)和切割组件(300)连接，用于控制所述氦气泄漏及包壳破损检测组件(100)、充水排气组件(200)和切割组件(300)的启闭。
3.根据权利要求2所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述氦气泄漏及包壳破损检测组件(100)包括：
主检测管线(140)、第一检测管线(150)和第二检测管线(160)，所述主检测管线(140)一端与所述乏燃料贮罐(1)连接，另一端分别连接所述第一检测管线(150)和第二检测管线(160)，所述主检测管线(140)、第一检测管线(150)和第二检测管线(160)用于传输所述乏燃料贮罐(1)泄露的气体；
所述主检测管线(140)上设置有第一阀门(110)，所述第一阀门(110)与所述控制单元(400)连接，用于在所述控制单元(400)的控制下启闭；所述第一检测管线(150)上设置有氦气泄漏检测模块(120)，用于检测所述乏燃料贮罐(1)是否泄露氦气，以对所述乏燃料贮罐(1)盖板组件的焊缝密封性进行检测；所述第二检测管线(160)上设置有包壳破损检测模块(130)，用于取样所述乏燃料贮罐(1)泄露的气体，以检测乏燃料组件包壳破损情况。
4.根据权利要求3所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述主检测管线(140)靠近所述乏燃料贮罐(1)的一端设有封堵罩，用于避免气体外漏。
5.根据权利要求4所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述氦气泄漏检测模块(120)包括：连通的第二阀门(121)和氦气泄漏检测仪(122)；所述第二阀门(121)一端与所述第一阀门(110)连通，用于控制所述第一检测管线(150)的通断；所述氦气泄漏检测仪(122)与第二阀门(121)另一端连通，用于检测所述乏燃料贮罐(1)泄露的气体是否含有氦气，以对所述乏燃料贮罐(1)盖板组件的焊缝密封性进行检测；所述控制组件(400)与所述第二阀门(121)和氦气泄漏检测仪(122)连接，用于控制所述第二阀门(121)和氦气泄漏检测仪(122)的启闭。
6.根据权利要求5所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述包壳破损检测模块(130)包括：连通的第三阀门(131)和包壳破损取样筒(132)，所述第三阀门(131)一端与所述第一阀门(110)连通，用于控制所述第二检测管线(160)的通断；所述包壳破损取样筒(132)与所述第三阀门(131)另一端连通，用于取样所述乏燃料贮罐(1)泄露的气体，检测乏燃料组件包壳破损情况；所述控制组件(400)与所述第三阀门(131)和包壳破损取样筒(132)连接，用于控制所述第三阀门(131)和包壳破损取样筒(132)的启闭。
7.根据权利要求6所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述包壳破损检测模块(130)还包括：第四阀门(133)，快速接头(134)、第五阀门(138)和高效吸附过滤器(135)；
所述第四阀门(133)和快速接头(134)依次连通于所述第三阀门(131)和所述包壳破损取样筒(132)之间，用于取样后控制所述包壳破损取样筒(132)快速断开；所述第五阀门(138)连通与所述包壳破损取样筒(132)和高效吸附过滤器(135)之间，用于控制控制包壳破损取样筒(132)内气体的流通量；所述高效吸附过滤器(135)用于在所述包壳破损取样筒(132)检测出乏燃料组件包壳破损后，与所述快速接头(134)远离所述第四阀门(133)的一端连通，以净化所述乏燃料贮罐(1)泄露的气体；所述控制组件(400)与所述第四阀门(133)，快速接头(134)、第五阀门(138)和高效吸附过滤器(135)连接，用于控制所述第四阀门(133)，快速接头(134)、第五阀门(138)和高效吸附过滤器(135)的启闭。
8.根据权利要求7所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述包壳破损检测模块(130)还包括抽气真空泵(136)和压力检测仪(137)，
抽气真空泵(136)，连通于所述包壳破损取样筒(132)和高效吸附过滤器(135)之间，用于抽取所述第二检测管线(160)内的气体；
压力检测仪(137)，连通于所述第三阀门(131)和所述第四阀门(133)之间，用于检测所述第二检测管线(160)的压力状态；所述控制组件(400)与所述抽气真空泵(136)和压力检测仪(137)连接，用于控制所述抽气真空泵(136)和压力检测仪(137)的启闭。
9.根据权利要求8所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述充水排气组件(200)包括充水模块(210)和排气模块(220)，所述充水模块(210)与所述乏燃料贮罐(1)连接，用于向所述乏燃料贮罐(1)内注入含硼水；所述排气模块(220)与所述乏燃料贮罐(1)连接，用于使所述乏燃料贮罐(1)内部含硼水受热闪蒸成水蒸气后排出。
10.根据权利要求9所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述充水模块(210)包括水泵(211)和第六阀门(212)；所述第六阀门(212)两端分别与所述水泵(211)和排水孔快速接头(220)连通；所述水泵(211)远离所述第六阀门(212)的一端与含硼水源连通，用于向乏燃料贮罐(1)内部注入含硼水；所述控制组件(400)与所述水泵(211)和第六阀门(212)连接，用于控制所述水泵(211)和第六阀门(212)的启闭。
11.根据权利要求10所述的乏燃料组件开盖回取系统，其特征在于，所述排气模块(220)包括冷凝罐(221)、抽气管阀门(222)、第一排气管阀门(223)和第二排气管阀门(224)；第一排气管阀门(223)与冷凝罐(221)的顶部连通，第二排气管阀门(224)与冷凝罐(221)的底部连通，所述冷凝罐(221)通过所述抽气管阀门(222)与所述充气孔快速接头(16)连通，用于使所述乏燃料贮罐(1)内部含硼水受热闪蒸成水蒸气后排至冷凝罐(221)，经冷凝罐(221)冷凝后的水蒸气一部分经第一排气管阀门(223)从冷凝罐(221)的顶部排出，另一部分经第二排气管阀门(224)从冷凝罐(221)的底部排出；所述控制组件(400)与所述冷凝罐(221)、抽气管阀门(222)、第一排气管阀门(223)和第二排气管阀门(224)连接，用于控制所述冷凝罐(221)、抽气管阀门(222)、第一排气管阀门(223)和第二排气管阀门(224)的启闭。
12.一种乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，包括：
步骤1：检测乏燃料贮罐(1)盖板组件的焊缝密封情况以及乏燃料贮罐(1)内乏燃料组件包壳破损情况，并对泄漏的气体进行净化处理；
步骤2：将净化后的乏燃料贮罐(1)与充水模块(210)和排气模块(220)连通，以对乏燃料组件进行注水降温并将所述乏燃料贮罐(1)的气体排出；
步骤3：依次切割外层盖板(11)焊缝和内层盖板(12)焊缝，以去除外层盖板(11)和内层盖板(12)，回取所述乏燃料贮罐内(1)的乏燃料组件。
13.根据权利要求12所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11：检测内层盖板(12)焊缝、充气孔盖板(13)焊缝或排水孔盖板(14)焊缝是否泄露，若泄露，切割去除充气孔盖板(13)及排水孔盖板(14)；否则，直接进入步骤12；
步骤12：检测所述充气孔快速接头(16)是否泄露；若泄露，切割去除所述充气孔盖板(14)、排水孔盖板(13)；否则，直接进入步骤13；
步骤13：检测所述排水孔快速接头(15)是否泄露；若泄露，切割去除所述排水孔盖板(13)、充气孔盖板(14)；否则，直接进入步骤14；
步骤14：检测乏燃料组件包壳是否破损；若破损，净化破损后漏出的气体；若未破损，则进入步骤S2。
14.根据权利要求13所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤11包括：
步骤111：在外层盖板(11)上进行小尺寸钻孔，并将外层盖板(11)钻孔作为测试孔；
步骤112：将第一阀门(110)的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪(122)，之后打开所述第一阀门(110)和第二阀门(121)，通过所述氦气泄漏检测仪(122)检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定所述内层盖板(12)焊缝、充气孔盖板(13)焊缝或排水孔盖板(14)焊缝是否泄露；若泄露，进入步骤113；否则，直接进入步骤12；
步骤113：关闭所述第一阀门(110)、所述第二阀门(121)和所述氦气泄漏检测仪(122)，之后依次打开第三阀门(131)和所述第一阀门(110)，通过包壳破损取样筒(132)取样测试孔内的气体，以检测乏燃料组件包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门(110)和所述第三阀门(131)，并断开所述包壳破损取样筒(132)与快速接头(134)之间的连接；若存在破损，进入步骤114；否则，直接进入步骤115；
步骤114：将高效吸附过滤器(135)与快速接头(134)连通，净化所述测试孔内抽出的气体；
步骤115：在外层盖板(11)上进行大尺寸钻孔，完全漏出并切割去除所述充气孔盖板(14)及排水孔盖板(13)。
15.根据权利要求14所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤12包括：
步骤121：在外层盖板(11)上进行大尺寸钻孔，完全漏出充气孔盖板(14)和排水孔盖板(13)，并在充气孔盖板(14)上进行小尺寸钻孔，并将充气孔盖板(14)钻孔作为测试孔；
步骤122：将第一阀门(110)的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪(122)，之后打开所述第一阀门(110)和第二阀门(121)，通过所述氦气泄漏检测仪(122)检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定充气孔快速接头(16)是否泄露；若泄露，进入步骤123；否则，直接进入步骤13；
步骤123：关闭所述第一阀门(110)、所述第二阀门(121)和所述氦气泄漏检测仪(122)，之后依次打开第三阀门(131)和所述第一阀门(110)，通过包壳破损取样筒(132)取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门(110)和所述第三阀门(131)，并断开所述包壳破损取样筒(132)与快速接头(134)之间的连接；若存在破损，进入步骤124；否则，直接进入步骤125；
步骤124：将高效吸附过滤器(135)与快速接头(134)连通，净化所述测试孔内抽出的气体；
步骤125：切割去除所述充气孔盖板(14)及所述排水孔盖板(13)。
16.根据权利要求15所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤13包括：
步骤131：在排水孔盖板(13)上钻孔，并将排水孔盖板(13)钻孔作为测试孔；
步骤132：将第一阀门(110)的一端置于所述测试孔内；并使用工业粘合剂或其他胶合材料进行临时封堵；启动氦气泄漏检测仪(122)，之后打开所述第一阀门(110)和第二阀门(121)，通过所述氦气泄漏检测仪(122)检测测试孔内的气体中是否有氦气，以确定排水孔快速接头(15)是否泄露；若泄露，进入步骤133；否则，直接进入步骤14；
步骤133：关闭所述第一阀门(110)、所述第二阀门(121)和所述氦气泄漏检测仪(122)，之后依次打开第三阀门(131)和所述第一阀门(110)，通过包壳破损取样筒(132)取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门(110)和所述第三阀门(131)，并断开所述包壳破损取样筒(132)与快速接头(134)之间的连接；若存在破损，进入步骤134；否则，直接进入步骤135；
步骤134：将高效吸附过滤器(135)与快速接头(134)连通，净化所述测试孔内抽出的气体；
步骤135：切割去除所述充气孔盖板(14)及所述排水孔盖板(13)。
17.根据权利要求16所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤14的包括；
步骤141：将充气孔快速接头(16)作为测试孔；
步骤142：将第一阀门(110)的一端置于所述测试孔内；依次打开第三阀门(131)和所述第一阀门(121)，通过包壳破损取样筒(132)取样测试孔内的气体，以检测乏燃料包壳是否破损；取样结束后，关闭所述第一阀门(110)和所述第三阀门(131)，并断开所述包壳破损取样筒(132)与快速接头(134)之间的连接；若破损，进入步骤143；否则，直接进入步骤2；
步骤143：将高效吸附过滤器(135)与快速接头(134)连通，净化所述测试孔内抽出的气体。
18.根据权利要求17所述的乏燃料组件开盖回取方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将充水模块(210)与排水孔快速接头(15)连通，用于向所述乏燃料贮罐(1)内部注入含硼水；将排气模块(220)与所述充气孔快速接头(16)连通，用于使所述乏燃料贮罐(1)内部的含硼水受热闪蒸的水蒸气后从充气孔快速接头(16)冷凝并排出。
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