CN111446018A - 一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，所述外壳分为上部外壳和下部外壳，所述上部外壳与所述下部外壳通过设置在所述上部外壳端部上壳端部挡板导向合盖，沿着所述上部外壳与所述下部外壳布置有若干排气孔，用于吸振材料吸热气化后的排气；所述上部外壳左侧和所述下部外壳右侧分别布置有减震垫；所述外壳内部填充有吸振材料，所述外壳内部位置安装有中子慢化板，所述中子慢化板通过螺柱焊接螺栓固定在所述外壳内侧；在所述中子慢化板四周布置有隔热材料，所述隔热材料外围通过薄壁不锈钢板整体包裹。在事故情况下保护核燃料组件，避免组件受到振动和冲击而造成损坏、防止污物污染、保持燃料组件次临界状态和辐射安全状态。
Description
技术领域
本发明涉及核燃料运输容器外壳，特别涉及防事故情况下的核燃料运输容器外壳。
背景技术
根据国内外法规要求，核燃料运输容器需要承受跌落、穿刺、火烧和水浸没等试验，以确保核燃料在正常运输和事故情况下仍然处于临界和屏蔽安全。
在保证上述安全功能中，外壳的设计起到了至关重要的作用。考虑到燃料运输容器实际加工、装载、运输和卸载的全过程，需要在设计燃料运输容器外壳过程中考虑以下几点：一是结构简单牢靠便于加工、二是具备缓冲减震功能、三是在火烧工况下具有吸热能力、四是具备足够的屏蔽预度、五是操作方便。
目前的核燃料运输容器外壳设计主要有两种做法：第一种做法是提高外壳的刚度，采用更厚更结实的材料，确保跌落过程外壳本身不变形，从而保护外壳内相对脆弱的内壳以及燃料组件。第二种做法是采用易变性且容易吸能的材料，吸收跌落过程中能量，从而保护内壳及燃料组件。本设计采用了第二种方法。
发明内容
本发明需要要解决的技术问题是提供一种核燃料运输用外壳，在正常运输过程中提供足够的刚度，确保燃料正常运输。在跌落、穿刺、火烧等和水浸没等事故情况下保护核燃料组件，避免组件受到振动和冲击而造成损坏、防止污物污染、保持燃料组件次临界状态和辐射安全状态。外壳有足够的空间，可以容纳装有两根燃料组件的内壳。
一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，所述外壳分为上部外壳和下部外壳，所述上部外壳与所述下部外壳通过设置在所述上部外壳端部的上壳端部挡板导向合盖，所述上部外壳与所述下部外壳合盖后的中分面通过螺栓紧固，在所述下部外壳的中分面处布置橡胶密封条；沿着所述上部外壳与所述下部外壳布置有若干排气孔，用于吸振材料吸热气化后的排气；所述上部外壳左侧和所述下部外壳右侧分别布置有减震垫；用于事故跌落状态下外壳包容物的轴向吸振；
所述外壳内部填充有吸振材料，用于在跌落过程中吸振以及火烧事故工况下吸热；所述外壳内部位置安装有中子慢化板，用于维持货包及其阵列在正常运输条件和事故运输条件下处于次临界状态；所述中子慢化板通过螺柱焊接螺栓固定在所述外壳内侧；为避免火烧事故下中子慢化板融化，在所述中子慢化板四周布置有隔热材料，所述隔热材料外围通过薄壁不锈钢板整体包裹。
优选的，所述外壳内部中间区域填充低密度吸振材料，所述外壳左右两侧填充高密度吸振材料。
优选的，所述排气孔外侧设置有螺纹拧紧的热熔塞，用于受热后热熔塞自动融化，为所述吸振材料排气提供通路。
优选的，所述下部外壳内部布置若干内外壳联接，联接并支撑所述外壳内部包容物。
优选的，所述上部外壳的顶部对称安装支撑吊耳，用于容器吊装及容器上下堆叠时的承重及定位；所述上部外壳的顶部焊接有若干加强筋，用于加强整体结构。
优选的，所述下部外壳的底部左右两边别分焊接一个底部支座；所述下部外壳的底部中间部位焊接有两个叉车架。
所述底部支撑下部对应位置开有若干定位孔，用于上下堆叠时的定位。
所述外壳为不锈钢材质，用于结构支撑及防腐蚀。
本发明设计具有如下特点：
1)外壳具有足够的空间，以便容纳装有两根核燃料组件的内壳；
2)外壳内部填充不同密度的吸振材料，可以用于事故情况下缓冲冲击以及火烧情况下吸热；
3)外壳内部布置若干超高分子量中子慢化板，用于慢化中子；
4)外壳上下两半分别设计有一个缓冲减震垫，用于事故跌落情况下为燃料组件提供轴向缓冲；
5)外壳中分面布置有两圈橡胶密封条，用于密封外壳，避免水及其他杂质进入内壳。
附图说明
图1为外壳及各部件示意图；
其中，1上壳端部挡板；2吊耳及定位装置；3上部外壳；4加强筋；5排气孔；6联接螺栓；7叉车架；8下部外壳；9底部支撑；
图2为上部外壳截面示意图；
其中，10螺柱；11中子慢化板；12吸振材料填充；13不锈钢外壳；14隔热材料；15薄壁不锈钢。
图3为下部外壳截面示意图；
其中，图3为下部外壳截面示意图。各部件为：8下部外壳；9底部支撑；12吸振材料填充；13不锈钢外壳；16轴向减震垫；17内外壳联接；
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，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本专利提出的主要用于核电厂新燃料组件运输所用，是运输容器的外壳。本发明外形尺寸为5850mm×1100mm×900mm(长×宽×高)，容器本身质量为2吨。外壳由于上部外壳和下部外壳构成，上下部外壳通过上壳端部导向合盖，合盖后采用中分面螺栓紧固，确保联接与密封。下部外壳密封面位置布置有两圈橡胶密封条，隔绝容器外部的水及其他异物。
上部外壳主要结构件为不锈钢，通过焊接方式进行联接。上壳内部有三个腔室，填充不同密度的吸振材料。上壳内三个腔室分别开有若干排气孔，每个排气孔通过螺栓联接有一个热熔塞。上部外壳外表面焊接有四块吊耳及定位装置和三块加强筋。上壳内部焊接有三块不锈钢区域，每个区域内装有高分子中子慢化板和隔热材料。高分子中子慢化板通过采用螺纹焊的螺柱连接到上部内壳上。上壳内部左侧区域通过点焊方式连接有一块缓冲垫。
下部外壳主要构件为不锈钢，通过焊接方式进行联接。下壳内部有三个腔室，填充不同密度的吸振材料。下壳内三个腔室分别开有若干排气孔，每个排气孔通过螺栓联接有一个热熔塞。下部外壳下部左右两份别分焊接有一个底部支座。下壳底部中间部位焊接有两个叉车架。下部外壳上表面布置有两条中子吸收板，中子吸收板外部包裹隔热材料，中子吸收版和隔热材料一起被包裹在一层薄不锈钢板内部。内壳上部开有若干圆孔，圆孔通过上下对夹方式安装有24个内外壳连接装置。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述外壳分为上部外壳和下部外壳，所述上部外壳与所述下部外壳通过设置在所述上部外壳端部的上壳端部挡板导向合盖，所述上部外壳与所述下部外壳合盖后的中分面通过螺栓紧固，在所述下部外壳的中分面处布置橡胶密封条；沿着所述上部外壳与所述下部外壳布置有若干排气孔，用于吸振材料吸热气化后的排气；所述上部外壳左侧和所述下部外壳右侧分别布置有减震垫；
所述外壳内部填充有吸振材料，所述外壳内部位置安装有中子慢化板，所述中子慢化板通过螺柱焊接螺栓固定在所述外壳内侧；在所述中子慢化板四周布置有隔热材料，所述隔热材料外围通过薄壁不锈钢板整体包裹。
2.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述外壳内部中间区域填充低密度吸振材料，所述外壳左右两侧填充高密度吸振材料。
3.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述排气孔外侧设置有螺纹拧紧的热熔塞，用于受热后热熔塞自动融化，为所述吸振材料排气提供通路。
4.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述下部外壳内部布置若干内外壳联接，联接并支撑所述外壳内部包容物。
5.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述上部外壳的顶部对称安装支撑吊耳，所述上部外壳的顶部焊接有若干加强筋。
6.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述下部外壳的底部左右两边别分焊接一个底部支座；所述下部外壳的底部中间部位焊接有两个叉车架。
7.如权利要求6所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述底部支撑下部对应位置开有若干定位孔，用于上下堆叠时的定位。
8.如权利要求1所述的一种带有缓冲吸热和慢化功能的核燃料运输容器外壳，其特征在于，所述外壳为不锈钢材质，用于结构支撑及防腐蚀。
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