CN111128422A - 乏燃料立式集中贮存模块组合 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乏燃料立式集中贮存模块组合，其包括：多个相互独立且紧凑布置的立式筒仓，每个立式筒仓包括设有进风口的底板、自底板向上延伸的筒体、容置于筒体中的乏燃料贮罐，以及安装于筒体顶端且设有出风口的顶盖，每个立式筒仓从底部到顶部具有全范围竖向通风结构；以及通风管，通风管设有总进风口和连接总进风口的总干管，总干管的两侧交错布置多个一级支管，每个一级支管上设有对应连接底板进风口的二级支管，自总进风口进入的空气经总干管、一级支管、二级支管进入各个立式筒仓的底板的进风口，经竖向通风结构自出风口排往大气环境。

Description

乏燃料立式集中贮存模块组合

技术领域

本发明属于乏燃料干式贮存领域，更具体地说，本发明涉及一种乏燃料立式集中贮存模块组合。

背景技术

乏燃料干式贮存用立式混凝土筒仓，主要用于存放和保护密封装载乏燃料组件的乏燃料贮罐。作为核安全的重要物项，立式混凝土筒仓在长期贮存过程中需执行的核安全功能包括：提供乏燃料贮罐结构保护和辐射屏蔽，提供空气对流通道使乏燃料贮罐得到充分冷却。

目前，国际上广泛、成熟应用的立式混凝土筒仓的结构包括顶盖、筒体和底座。顶盖为独立结构，顶盖与筒体之间通过法兰连接。筒体为混凝土或者钢壳结构，用于提供对乏燃料贮罐结构和屏蔽保护。筒体和底座之间通过焊接连接。乏燃料贮罐自由坐落于混凝土筒仓底座上。底座开设进风口，顶盖开设出风口，冷空气从底部进风口进入，热空气从顶部出风口排出，持续排出乏燃料组件的衰变热。

但是，上述现有结构的立式混凝土筒仓主要存在的问题是：由于进风口在筒体四周对称分布，为保证四面均能够顺畅通风，每个筒仓必须独立地分散布置，防止产生进风干涉阻隔的问题。为此，各筒仓彼此之间也必须保证合适的距离间隔，使得实际占地面积利用率不到50％。一方面使得立式混凝土筒仓贮存的空间利用率低，贮存容量小，难以保证核电厂的乏燃料贮存问题。另一方面，如果考虑建设区域集中干法贮存中心，将存在占地面积大，对于厂址周边社会经济发展规划、人口中心和交通道路等条件要求高的突出问题，影响了乏干法贮存技术厂址适应性和公众可接受性。

有鉴于此，确有必要提供一种占地面积小、贮存容量高，可密集化贮存的乏燃料立式集中贮存模块组合。

发明内容

本发明的发明目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种占地面积小、贮存容量高，可密集化贮存的乏燃料立式集中贮存模块组合。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种乏燃料立式集中贮存模块组合，其包括：

多个相互独立且紧凑布置的立式筒仓，每个立式筒仓包括设有进风口的底板、自底板向上延伸的筒体、容置于筒体中的乏燃料贮罐，以及安装于筒体顶端且设有出风口的顶盖，每个立式筒仓从底部到顶部具有全范围竖向通风结构；以及

通风管，通风管设有总进风口和连接总进风口的总干管，总干管的两侧交错布置多个一级支管，每个一级支管上设有对应连接底板进风口的二级支管，自总进风口进入的空气经总干管、一级支管、二级支管进入各个立式筒仓的底板的进风口，经竖向通风结构自出风口排往大气环境。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述通风管还设有总进风口保护罩，总进风口保护罩位于地表以上且位于所述总干管两端，所述总干管埋置于地表以下。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述总干管设有S型端头，S型端头一侧与所述一级支管连接，另一侧延伸至地表以上的总进风口保护罩内。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，每个一级支管包括一级直管和流量分配筒，流量分配筒为内空的封闭式圆柱型筒体，每个流量分配筒与1个一级直管和4个二级直管相互连接。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，每个二级支管设有90°弯头，每个90°弯头延伸至混凝土地面并与筒仓底板的进风口连接。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述顶盖包括内圆台、外套环、环腔肋板和固定挡块，外套环嵌套在内圆台外部，内圆台和外套环之间设有环腔肋板，内圆台与外套环之间的环腔构成迷宫式通道。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述顶盖的外套环底部间隔设置了6个支撑挡块，6个支撑挡块嵌套在所述筒体设置的内部腔体的顶部边缘。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述筒体包括圆筒和均匀固定在圆筒的内壁上的多个同心、均匀分布的内部隔板，内部隔板的截面为半圆形。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述底板包括基板和同心均匀分布在基板上的多个进风口，进风口位于筒体和乏燃料贮罐之间的环腔所在区域，每个进风口和通风管上设置的每个二级支管一一对应。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述底板上均匀设有四个进风口，对应的一级支管上设有4个二级支管，二级支管与底板上对应的进风口相互联通。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述底部和仓筒为一体化结构，所述顶盖通过螺栓固定连接于仓筒上部。

作为本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的一种改进，所述乏燃料立式集中贮存模块组合包括至少两排通风管，至少两排通风管的总干管相互平行，总干管的两侧依次交错布置与总干管垂直的一级支管，相邻两排通风管的一级支管、二级支管持交错布置。

相对于现有技术，本发明乏燃料立式集中贮存模块组合可以实现多排、多行立式筒仓的紧凑密集化贮存。一方面使得乏燃料贮存空间的利用率大幅提升，有效贮存容量显著增加，充分保证核电厂的乏燃料贮存需求。另一方面，对于建设乏燃料区域集中干法贮存设施而言，由于显著减少占地面积，降低了对于厂址周边社会经济发展规划、人口中心和交通道路等条件要求，有效提升乏干法贮存技术厂址适应性和公众可接受性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明乏燃料立式集中贮存模块组合进行详细说明，其中：

图1是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的布置示意图，其中示出了地基。

图2是图1所示乏燃料立式集中贮存模块组合的主视图，其中，地基已去除。

图3是图1所示乏燃料立式集中贮存模块组合的侧视图，其中，地基已去除。

图4是本发明本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，地下通风管的布置示意图。

图5是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合的底部仰视示意图。

图6是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，两个贮存单元的底部通风结构示意图。

图7是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，立式筒仓的结构示意图。

图8是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，通风管的结构示意图。

图9是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，顶盖的结构示意图。

图10是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，顶盖底部的结构示意图。

图11是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，筒体的结构示意图。

图12是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，筒体的俯视示意图。

图13是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，底板的结构示意图。

图14是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，整条地下通风管的结构示意图。

图15是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，通风管支管的结构示意图。

图16是图15所示通风管支管的剖视示意图。

图17是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，立式筒仓贮存单元的通风示意图。

图18是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，地下通风管交错式布置示意图。

图19是本发明乏燃料立式集中贮存模块组合中，立式集中贮存交错式布置示意图。

附图标记

立式筒仓1；

顶盖11；内圆台111；外套环112；环腔肋板113；固定挡块114；出风口115；

筒体12；圆筒121；内部隔板122；

底板13；基板131；进风口132；

通风管2；

总进风口20；总进风口保护罩21；

总干管22；S型端头221；地下直干管222；

一级支管23；一级直管231；流量分配筒232；

二级支管24；二级直管231；90°弯头232。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1至图19所示，本发明提供了一种乏燃料立式集中贮存模块组合，其包括：

多个相互独立且紧凑布置的立式筒仓1，每个立式筒仓1包括设有进风口132的底板13、自底板13向上延伸的筒体12、容置于筒体12中的乏燃料贮罐，以及安装于筒体12顶端且设有出风口115的顶盖11，每个立式筒仓1从底部到顶部具有全范围竖向通风结构；以及

通风管2，通风管2设有总进风口20和连接总进风口20的总干管22，总干管22的两侧交错布置多个一级支管23，每个一级支管23上设有对应连接底板13的进风口132的二级支管24，自总进风口20进入的空气经总干管22、一级支管23、二级支管24进入各个立式筒仓1的底板13的进风口132，经竖向通风结构自出风口115排往大气环境。

请特别参照图7所示，立式筒仓1包括顶盖11、筒体12和底板13。顶盖11坐落于筒体12上部，通过螺栓固定连接。底板13位于筒体12底部，二者为一体化结构。在筒体12内部存放乏燃料贮罐。需要强调的是，顶盖11的顶部出风口位于顶盖的最上端，因此整个出风呈竖向排风的结构特征，可有效避免了顶盖11四周水平方向排风存在的筒仓密集化贮存通风相互干涉的问题。底板13上开有4个相同的进风口132，因此整个筒仓1的进风呈竖向进风的特征。由于采取了底部竖向进风、顶部竖向出风的通风结构设计，筒体12为标准的圆环筒体结构，厚度均匀且填充密实，可有效承担对内部乏燃料贮罐的结构、屏蔽保护功能。

请特别参照图9和10所示，顶盖11包括内圆台111、外套环112、环腔肋板113和固定挡块114，外套环112嵌套在内圆台111外部，内圆台111和外套环112之间设有环腔肋板113，内圆台111与外套环112之间的环腔构成迷宫式通道。内圆台111分为上、中、下三段，上下段均为圆柱形圆台，中段为断面为梯形的圆台，三段圆台形成一体化内圆台111。外套环112嵌套在内圆台外部，高度方向上，外套环112对应于内圆台111的中段和上段两部分圆台。内圆台111和外套环112之间设置6个环腔肋板113，每个环腔肋板113分为上下两段，上段肋板为长方形，位于上段内圆台与外套环12之间。下段肋板为菱形，位于中段内圆台与外套环12之间。此外，内圆台111与外套环112之间的环腔构成迷宫式通道，一方面使得乏燃料组件衰变热从环腔内沿着竖直方向排向周边大气环境，另一方面，由于该环腔具有迷宫结构，可降低顶部辐射剂量。

请特别参照图10所示，顶盖11的外套环112底部间隔设置了6个支撑挡块114，其作用是将顶盖11吊装安装在筒体12上部时，承担定位导向功能。6个支撑挡块嵌套在所述筒体设置的内部腔体的顶部边缘，实现顶盖11与筒体12的准确就位，最终便于使用螺栓将顶盖11和筒体12固定。

请特别参照图11和图12所示，筒体12包括圆筒121和均匀固定在圆筒121的内壁上的多个同心、均匀分布的内部隔板122。圆筒121为密实填充的环形圆柱体结构，可采用混凝土材料、金属材料或二者组合材料。内部隔板122共有4个，同心均匀固定在圆筒121的内壁，断面为半圆形，用于固定支撑乏燃料贮罐。

请特别参照图13所示，底板13包括基板131和进风口132，进风口132共有4个，同心均匀分布在基板131上。基板131的功能是用于承载乏燃料贮罐，进风口132位于筒体12和乏燃料贮罐之间的环腔所在区域，它作为整个立式筒仓的底部进风口，承担竖向进风的功能。此外，每个进风口132和通风管2上设置的每个二级支管24一一对应，使得外部空气进入二级支管24后，随后可以进入进风口132，然后将乏燃料贮罐内乏燃料组件衰变热最终排走。

请特别参照图8所示，通风管2包括总进风口保护罩21、总干管22、一级支管23、二级支管24。总进风口保护罩21位于地表以上，位于总干管22两端，使得总干管22具备双端通风功能，当事故条件下一端堵塞后，另一端可以维持通风功能。总干管22埋置于地表以下，每个总干管22两侧交错布置多个一级支管23，每个一级支管23对应于一个立式筒仓1，以便提高立式筒仓1贮存空间利用率。每个一级支管23的末端设有4个二级支管24。

立式筒仓1和通风管2的关系是，每个二级支管24与立式筒仓1的底板13的进风口132一一对应，相互联通。使得立式筒仓1的进风口132与外部大气环境联通，实现对乏燃料组件衰变热的持续排除。

请特别参照图14所示，通风管2包括总进风口保护罩21、总干管22、一级支管23、二级支管24。总进风口保护罩21位于地表以上，总干管22埋置于地表以下，每个总干管22两侧等距离交错布置了一级支管23，且一级支管23与总干管22垂直，每个一级支管23末端设有4个二级支管24。

进风口保护罩21承担对进风总干管22的保护功能，设置于总干管22两侧，实现总干管22的双端通风功能。总干管22包括S型端头221和地下直干管222，S型端头221一侧与地下直干管222连接，另一侧延伸至地表以上的保护罩21内，可以实现与外部大气环境相通。S型端头221具备迷宫式的结构设计，有助于降低进风口区域辐射剂量。

请特别参照图15和图16所示，每个一级支管23包括一级直管231和流量分配筒232。每个二级支管24包括二级直管231和与90°弯头232。流量分配筒232为内空的封闭式圆柱型筒体，每个流量分配筒232与1个一级直管231和4个二级直管231相互连接，组成了一个最基本的通风支管单元。具体位置上，一级直管231位于流量分配筒232圆周面下侧，二级直管231位于流量分配筒232圆周面上侧，且4个二级直管231同心均匀布置。每个90°弯头232延伸至混凝土地面，与外部大气环境联通，并与筒仓底板13的每个进风孔132一一对应。当将立式筒仓1吊装至合适位置后，使得进入地下进风总干管22的空气首先沿着水平方向流动，然后分散进入各个一级支管23，然后进入流量分配筒232，分散进入二级直管231，在90°弯头232作用下，通风从水平方向调整为竖直方向，最终进入立式筒仓1的底部进风口132，实现对乏燃料组件衰变热的持续排除。

请特别参照图14和图17所示，为立式筒仓集中贮存通风的结构示意图。根据混凝土底板内埋置且裸露地面的90°弯头232所在位置，将立式筒仓吊装至合适位置，即确保立式筒仓1的底板13的每个进风口132和90°弯头232均保持一一对应。据此，所形成的立式筒仓集中贮存通风方案如下：

外部自然空气首先从两端进入设置在地表以上的总进风口保护罩21；然后，空气再沿着S型端头221改变流通方向，进入埋置在地表以下的直干管222；空气沿着直干管222向前流动时，依次分散进入设置在直干管222流动方向左右两侧的各个一级直管231，流动方向旋转90°；空气进入一级直管231后，再进入流量分配筒232；当空气进入流量分配筒232后，再分散进入4个二级直管231；接着，空气再通过90°弯头232，通风从水平方向调整为竖直方向；竖直向上的空气继续向上流动进入立式筒仓1的底部4个进风口132；空气经过乏燃料组件释放的衰变热加热后，沿着乏燃料贮罐与筒仓12之间的环腔区域继续向上流动；加热后的空气，再进入顶盖11中的内圆台111与外套环112之间的环腔区域向上流动；最后，热空气沿着竖直方向，排往外部自然环境，实现对乏燃料组件衰变热的持续排除。

根据本发明的一个实施方式，乏燃料立式集中贮存模块组合包括至少两排通风管2，至少两排通风管2的总干管22相互平行，总干管22的两侧依次交错布置与总干管22垂直的一级支管23，相邻两排通风管2的一级支管23、二级支管24呈交错布置。在图18和19所示的实施方式中，对于每排贮存单元而言，以排A为例，每个总干管22的两侧依次交错布置一级支管23，一级支管23与总干管22垂直。由于每个一级支管23、四个二级支管24和每个立式筒仓11配套使用，使得在地表以上各立式筒仓11也形成了彼此之间近距离交错布置的特征。对于相邻的贮存单元，以排B为例，其布置特征是其自身的一级支管23、二级支管24与排A的一级支管23、二级支管24仍然保持交错布置的关系。相应的，在地表以上排B和排A的各立式筒仓也形成了彼此之间近距离交错布置的特征。对于其他排的贮存单元，排C，排D等布置特征相同，不再赘述。

结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明乏燃料立式集中贮存模块组合可以实现多排、多行立式筒仓的紧凑密集化贮存。一方面使得乏燃料贮存空间的利用率大幅提升，有效贮存容量显著增加，充分保证核电厂的乏燃料贮存需求。另一方面，对于建设乏燃料区域集中干法贮存设施而言，由于显著减少占地面积，降低了对于厂址周边社会经济发展规划、人口中心和交通道路等条件要求，有效提升乏干法贮存技术厂址适应性和公众可接受性。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (12)

1.一种乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，包括：

多个相互独立且紧凑布置的立式筒仓，每个立式筒仓包括设有进风口的底板、自底板向上延伸的筒体、容置于筒体中的乏燃料贮罐，以及安装于筒体顶端且设有出风口的顶盖，每个立式筒仓从底部到顶部具有全范围竖向通风结构；以及

通风管，通风管设有总进风口和连接总进风口的总干管，总干管的两侧交错布置多个一级支管，每个一级支管上设有对应连接底板进风口的二级支管，自总进风口进入的空气经总干管、一级支管、二级支管进入各个立式筒仓的底板的进风口，经竖向通风结构自出风口排往大气环境。

2.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述通风管还设有总进风口保护罩，总进风口保护罩位于地表以上且位于所述总干管两端，所述总干管埋置于地表以下。

3.根据权利要求2所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述总干管设有S型端头，S型端头一侧与所述一级支管连接，另一侧延伸至地表以上的总进风口保护罩内。

4.根据权利要求3所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，每个一级支管包括一级直管和流量分配筒，流量分配筒为内空的封闭式圆柱型筒体，每个流量分配筒与1个一级直管和4个二级直管相互连接。

5.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，每个二级支管设有90°弯头，每个90°弯头延伸至混凝土地面并与筒仓底板的进风口连接。

6.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述顶盖包括内圆台、外套环、环腔肋板和固定挡块，外套环嵌套在内圆台外部，内圆台和外套环之间设有环腔肋板，内圆台与外套环之间的环腔构成迷宫式通道。

7.根据权利要求6所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述顶盖的外套环底部间隔设置了6个支撑挡块，6个支撑挡块嵌套在所述筒体设置的内部腔体的顶部边缘。

8.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述筒体包括圆筒和均匀固定在圆筒的内壁上的多个同心、均匀分布的内部隔板，内部隔板的截面为半圆形。

9.根据权利要求8所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述底板包括基板和同心均匀分布在基板上的多个进风口，进风口位于筒体和乏燃料贮罐之间的环腔所在区域，每个进风口和通风管上设置的每个二级支管一一对应。

10.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述底板上均匀设有四个进风口，对应的一级支管上设有4个二级支管，二级支管与底板上对应的进风口相互联通。

11.根据权利要求1所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述底部和仓筒为一体化结构，所述顶盖通过螺栓固定连接于仓筒上部。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的乏燃料立式集中贮存模块组合，其特征在于，所述乏燃料立式集中贮存模块组合包括至少两排通风管，至少两排通风管的总干管相互平行，总干管的两侧依次交错布置与总干管垂直的一级支管，相邻两排通风管的一级支管、二级支管持交错布置。

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