CN112466493A - 核电厂乏燃料卧式贮存模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂乏燃料卧式贮存模组，其下层结构包括N个相互独立且并排设置的下层模块，上层结构包括N‑1个并排设置且与下层模块交错设置的上层模块；上层模块和下层模块的主体均为中空长方体结构，上层模块的底板紧贴下层模块的顶盖；上层模块的底板中部设有上层模块进风口，下层模块的顶盖两侧分别设有嵌套进上层模块进风口的第一咬合板，下层模块的顶盖中部设有下层模块出风口，上层模块的底板两侧分别设有嵌套进下层模块出风口的第二咬合板，使得上层模块的底板和下层模块的顶盖之间形成Z字型咬合结构，每一上层模块咬合固定在两个相邻下层模块之上形成交错结构。本发明具有抗震结构稳定性好、模块化组装简便和占地面积小的优点。

Description

核电厂乏燃料卧式贮存模组

技术领域

本发明属于核电厂乏燃料干式贮存领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂乏燃料卧式贮存模组。

背景技术

核电厂乏燃料干式贮存用混凝土模块(卧式、立式)主要用于存放和保护密封装载乏燃料组件的燃料贮罐，作为核安全的重要物项，卧式混凝土模块在长期贮存过程中执行核安全功能，包括：提供乏燃料贮罐结构保护和辐射屏蔽，提供空气对流通道以使乏燃料贮罐得到充分冷却。

目前，国际上广泛、成熟应用的卧式混凝土模块均为内部中空的长方体钢筋混凝土结构，包括方形顶座、混凝土围板、内部支撑导轨和可拆卸的门洞盖板。方形顶座、混凝土围板为钢筋混凝土结构，用于提供对乏燃料贮罐结构和屏蔽保护；乏燃料贮罐自由坐落于内部的两条支撑导轨上，无任何约束。在卧式混凝土模块底部、顶部设有简易进气、排气通道，持续排出乏燃料组件衰变热。

但是，现有的卧式混凝土模块至少存在以下问题：1)只能采取单层贮存模式，乏燃料贮存规模受限，核电厂乏燃料干法配套贮存设施只能选择小规模贮存容量进行建设，难以保证核电厂40至60年内产生的乏燃料贮存问题；2)占地面积大，厂址选择条件受限，公众可接受性低。虽然也有人提出对卧式混凝土模块采用层叠的形式进行贮存，但是层叠后稳定性差，在地震工况下容易松散倾覆。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的核电厂乏燃料卧式贮存模组。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种占地面积小、贮存容量高且结构稳定性强的核电厂乏燃料卧式贮存模组。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂乏燃料卧式贮存模组，其包括上下两层结构，下层结构包括N个相互独立且并排设置的下层模块，上层结构包括N-1个并排设置且与下层模块交错设置的上层模块；所述上层模块和下层模块的主体均为中空长方体结构，上层模块的底板紧贴下层模块的顶盖；上层模块的底板中部设有上层模块进风口，下层模块的顶盖两侧分别设有嵌套进上层模块进风口的第一咬合板，下层模块的顶盖中部设有下层模块出风口，上层模块的底板两侧分别设有嵌套进下层模块出风口的第二咬合板，使得上层模块的底板和下层模块的顶盖之间形成Z字型咬合结构，每一上层模块咬合固定在两个相邻下层模块之上形成交错结构。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述上层模块和下层模块均内设乏燃料贮罐收容空间；相邻上层模块之间留有与下层模块出风口对齐的高位排风廊道，每一下层模块的底部设有下层模块进风口，下层模块进风口、下层模块乏燃料贮罐收容空间、下层模块出风口、高位排风廊道彼此连通，形成下层冷却通道；相邻下层模块之间设有低位进风口及与低位进风口连接的低位进风廊道，低位进风廊道与上层模块进风口对齐，每一上层模块顶部设有上层模块出风口，低位进风口、低位进风廊道、上层模块进风口、上层模块乏燃料贮罐收容空间、上层模块出风口彼此连通，形成上层冷却通道。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述下层模块包括位于下层结构两端的下层端部模块和位于两个下层端部模块之间的下层中间模块；所述核电厂乏燃料卧式贮存模组还包括位于上下层结构两端的两个端部保护围板，端部保护围板的内侧面为台阶面，内侧面上设有咬合槽和第三咬合板，下层端部模块靠近端部保护围板的第一咬合板嵌套进端部保护围板的咬合槽，端部保护围板的第三咬合板嵌套进下层端部模块的下层模块出风口，使得下层端部模块和端部保护围板之间形成Z字型咬合结构。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，每个上层模块和下层模块均包括基座、顶盖、门洞盖板、支撑肋板和支撑导轨；基座为正面板设有贯穿圆形孔洞、内腔中空的长方体框架，顶盖位于基座顶部，门洞盖板安装于基座正面板的贯穿圆形孔洞内，三者围成乏燃料贮罐收容空间，将乏燃料贮罐包容在内部，支撑肋板间隔设置于乏燃料贮罐收容空间的底部并设有圆弧形开口；支撑导轨至少有两条，同心对称固定在支撑肋板的圆弧形开口中。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述下层中间模块的基座包括正面板、背板和两个侧板，正面板、背板和侧板均为竖向，三者连接形成了一个长方体框架；正面板的中部开设有贯穿圆形孔洞，底边中部开设有贯穿正面板的下层模块进风口，两侧边靠近底部处开各设有一个贯穿正面板的外置凹槽，相邻下层模块的两个相邻外置凹槽共同形成一个水平方向的低位进风口；下层模块进风口用于将外部空气引入下层模块的乏燃料贮罐收容空间，对下层模块乏燃料贮罐进行通风冷却；两个侧板的中上部一起向中心横移一定距离，使得侧板的断面为L型结构，从而在基座的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽，相邻下层模块的两个竖向方形凹槽共同形成一个与水平方向低位进风口连通的低位进风廊道；水平方向低位进风口与竖向低位进风廊道形成一条L型的通风流道，该通风流道与上层模块的上层模块进风口连通，从而将外部冷空气引入上层模块的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述下层中间模块的顶盖包括一个基板和两个第一咬合板，基板固定在基座的正上方，基板的中间区域设有下层模块出风口，两侧边分别设有方形缺口，两个第一咬合板分别设于方形缺口且上部凸出于基板；下层模块出风口为贯穿基板中间区域的长方形孔洞，其将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热排出，并用于嵌套两个相邻上层模块的第二咬合板，从而形成Z字型咬合结构对上下层模块进行固定。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述下层端部模块的基座靠近下层中间模块的一侧、顶盖靠近下层中间模块的一侧、门洞盖板、支撑肋板、支撑导轨的结构均与下层中间模块的对应结构完全相同，下层端部模块与下层中间模块的区别是：下层端部模块的基座靠近端部保护围板的一侧板为平板，并未设置作为低位进风廊道的竖向方形凹槽，下层端部模块的正面板也未设置作为低位进风口的外置凹槽，下层端部模块的顶盖靠近端部保护围板的一侧未设置方形缺口，该侧的第一咬合板直接自侧板向上凸出于基板。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述上层模块的基座包括底板、正面板、背板和两个侧板，正面板、侧板和背板均为竖向，底板为横向，四者连接形成了一个长方体框架，正面板的中部开设有用于安装门洞盖板的贯穿圆形孔洞；两个侧板整体向中心横移一定距离，从而在基座的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽，相邻上层模块的两个竖向方形凹槽共同形成一个与下层中间模块的下层模块出风口连通的高位排风廊道，从而将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道，最终通过顶部的排风罩排往外部环境；底板的中间区域设有上层模块进风口和两个分别与侧板对齐的第二咬合板，第二咬合板自底板的两侧边向下凸出；上层模块进风口为贯穿底板中间区域的长方形孔洞，其与相邻下层模块的低位进风廊道连通，将外部自然空气从相邻下层模块的低位进风廊道引入上层模块的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却，上层模块进风口还用于嵌套两个相邻下层模块的第一咬合板，与嵌套进入下层模块的下层模块出风口的第二咬合板共同搭配形成Z字型咬合结构，从而对上下层模块进行固定。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述上层模块的顶盖固定在基座的正上方，顶盖的中间区域设有上层模块出风口，两侧边分别设有方形缺口，上层模块出风口为贯穿顶盖中间区域的长方形孔洞，用于将上层模块内的乏燃料组件衰变热排出；当两个上层模块并排贴合设置后，相邻顶盖的两个方形缺口相互拼接，与竖向方形凹槽共同构成下层模块的高位排风廊道，从而将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热排往外部环境。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述端部保护围板为台阶形围板，包括上层围板、三角围板和下层围板；下层围板为长方形板，三角围板为直角三角形板，上层围板为一个大面上设有方槽的长方形板，三角围板的一个直角面与下层围板的顶部连接，另一个直角面与上层围板的侧面底部连接，使得三者连接形成一个台阶形围板；上层围板朝向上层模块的一侧设有竖直的方槽，方槽与相邻上层模块的竖向方形凹槽共同形成一个与下层端部模块的下层模块出风口连通的高位排风廊道，从而将下层端部模块内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道；上层围板的底面设有向下凸出的第三咬合板，三角围板朝下的直角面上设有咬合槽，下层端部模块靠近端部保护围板的第一咬合板嵌套进端部保护围板的咬合槽，与端部保护围板嵌套进下层模块出风口的第三咬合板共同形成Z字型咬合结构，从而对下层端部模块和端部保护围板进行固定。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述正面板的贯穿圆形孔洞为台阶形，包括位于前方的直径较大的外台阶门洞和位于后方的直径较小的内台阶门洞；所述门洞盖板包括一级圆台、二级圆台和外盖，一级圆台安装于贯穿圆形孔洞的内台阶门洞中，二级圆台安装于贯穿圆形孔洞的外台阶门洞中，外盖通过螺丝固定在正面板的外表面；一级圆台的下部对应支撑导轨开设有导轨卡槽，导轨卡槽分别对支撑导轨的端部进行卡塞。

作为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的一种改进，所述核电厂乏燃料卧式贮存模组还包括多个排风罩；排风罩设于上层模块上方，位于上层模块出风口处以及相邻上层模块之间的高位排风廊道处，每个下层模块和上层模块均对应于一个独立的排风罩；排风罩将沿竖直方向流动的衰变热分散至水平方向两侧，承担对出风位置的屏蔽和结构保护功能。

相对于现有技术，本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组具有抗震结构稳定性好、模块化组装简便和占地面积小的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组及其技术效果进行详细说明。

图1为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的立体结构示意图。

图2为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的主视图。

图3为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的后视图。

图4为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的内部示意图。

图5为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的通风结构示意图。

图6为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的下层中间模块的结构示意图。

图7为图6所示下层中间模块的内部结构示意图。

图8为图6所示下层中间模块的基座结构示意图。

图9为图6所示下层中间模块的门洞盖板结构示意图。

图10为图6所示下层中间模块的顶盖结构示意图。

图11为图6所示下层中间模块的顶盖与上层模块即将咬合时的结构示意图。

图12为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的下层端部模块的结构示意图。

图13为图12所示下层端部模块的顶盖与上层模块、端部保护围板即将咬合时的结构示意图。

图14为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的上层模块的结构示意图。

图15为图14所示上层模块的内部结构示意图。

图16为图14所示上层模块的基座结构示意图。

图17为图14所示上层模块的顶盖结构示意图。

图18为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的端部保护围板的结构剖视图。

图19为图18所示端部保护围板的上层围板的结构示意图。

图20至图22为本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的布置安装过程示意图，为便于查看，图中的各个模块均为内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，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。

请参阅图1至图4所示，本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组包括上下两层结构，下层结构包括N个(图1中以N＝5为例)相互独立且并排设置的下层模块10、20，上层结构包括N-1个(图1中为4个)并排设置且与下层模块10、20交错设置的上层模块30。上层模块30和下层模块10、20的主体均为中空长方体结构，上层模块30的底板316紧贴下层模块10、30的顶盖12、22。上层模块30的底板316中部设有上层模块进风口318，下层模块10、20的顶盖12、22两侧分别设有嵌套进上层模块进风口318的第一咬合板122、222，下层模块10、20的顶盖12、22中部设有下层模块出风口123、223，上层模块10、20的底板316两侧分别设有嵌套进下层模块出风口123、223的第二咬合板322，使得上层模块30的底板316和下层模块10、20的顶盖12、22之间形成Z字型咬合结构，每一上层模块30咬合固定在两个相邻下层模块10、20之上形成交错结构，有效确保了整个乏燃料卧式贮存模组的结构稳定性。

下层模块10、20分为两种，一种是位于下层结构端部的下层端部模块10，两端各一个，另一种是位于两个下层端部模块10之间的下层中间模块20。

本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组还包括位于上下层结构两端的两个端部保护围板40，端部保护围板40用于强化对整个乏燃料卧式贮存模组的结构保护和屏蔽功能。端部保护围板40的内侧面为台阶面，内侧面上设有咬合槽44和第三咬合板42，下层端部模块10靠近端部保护围板40的第一咬合板122嵌套进端部保护围板40的咬合槽44，端部保护围板40的第三咬合板42嵌套进下层端部模块10的下层模块出风口123，使得下层端部模块10和端部保护围板40之间形成Z字型咬合结构。

上层模块30和下层模块10、20的中空长方体结构采取钢筋混凝土、钢板混凝土或者金属板材设计，中空长方体结构内部为乏燃料贮罐收容空间。上层模块30和下层模块10、20的乏燃料贮罐收容空间内均设有竖直方向的支撑肋板和水平方向的支撑导轨，用于水平存放乏燃料贮罐70，承担对乏燃料贮罐70的结构安全、辐射屏蔽保护功能。

相邻上层模块30之间留有与下层模块出风口对齐的高位排风廊道，每一下层模块10、20的底部均设有下层模块进风口216，下层模块进风口216、下层模块乏燃料贮罐收容空间、下层模块出风口123、223、高位排风廊道彼此连通，形成下层冷却通道。相邻下层模块10、20之间设有低位进风口及与低位进风口连接的低位进风廊道，低位进风廊道与上层模块进风口318对齐，每一上层模块30顶部设有上层模块出风口323，低位进风口、低位进风廊道、上层模块进风口318、上层模块乏燃料贮罐收容空间、上层模块出风口323彼此连通，形成上层冷却通道。

本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组还包括多个排风罩50。排风罩50设于上层模块30上方，位于上层模块出风口318处以及相邻上层模块30之间的高位排风廊道处，承担对出风位置的屏蔽和结构保护功能。

如图5所示，图中的实线为下层冷却通道中的空气流动方向，虚线为上层冷却通道中的空气流动方向。下层模块10、20的通风路径为：外部空气从下层模块10、20正面板底部设置的下层模块进风口216进入下层模块乏燃料贮罐收容空间，然后沿水平存放的乏燃料贮罐70的表面向上流动，将衰变热从下层模块10、20顶部的下层模块出风口123、223排出，热空气进入相邻上层模块30之间的高位排风廊道继续向上流动，直至被排风罩50阻挡而从排风罩50两侧分散排出，进入周边环境。上层模块30的通风路径为：外部冷空气经相邻下层模块10、20之间的低位进风口进入低位进风廊道，沿低位进风廊道向上流动，经上层模块进风口318进入上层模块乏燃料贮罐收容空间，然后沿水平存放的乏燃料贮罐70的表面向上流动，将衰变热排至上层模块30顶部的上层模块出风口323，被排风罩50阻挡后从排风罩50两侧分散排出，进入周边环境。

以下将对核电厂乏燃料卧式贮存模组的各个组成部分进行详细说明。

(1)下层中间模块20

请参阅图6和图7，每个下层中间模块20均包括基座21、顶盖22、门洞盖板23、支撑肋板24和支撑导轨25。其中，基座21为正面板设有贯穿圆形孔洞、内腔中空的一体化长方体框架，可由钢筋混凝土浇筑而成，或者由钢板混凝土拼装而成。顶盖22位于基座21顶部，通过螺栓与基座21固定。门洞盖板23安装于基座21正面板的贯穿圆形孔洞内，三者围成乏燃料贮罐收容空间，将乏燃料贮罐包容在内部，形成乏燃料贮罐屏蔽和结构保护功能。支撑肋板24为设有圆弧形开口的钢筋混凝土板或者钢板，数量可根据实际情况进行调整，图示实施例中为4个，支撑肋板24间隔设置于乏燃料贮罐收容空间的底部。支撑导轨25共有两条，同心对称固定在支撑肋板24的圆弧形开口两端，用于水平存放乏燃料贮罐70，承担对乏燃料贮罐70的结构安全、辐射屏蔽保护功能。

请参阅图8，下层中间模块20的基座21包括一个正面板211、两个侧板214和一个背板215，正面板211、侧板214和背板215均为竖向，三者连接形成了一个长方体框架。正面板211的中部开设有贯穿圆形孔洞，底边中部开设有贯穿正面板211的下层模块进风口216，两侧边靠近底部处开各设有一个贯穿正面板211的外置凹槽217，相邻下层模块10、20的两个相邻外置凹槽217共同形成一个水平方向的低位进风口。下层模块进风口216用于将外部空气引入下层模块乏燃料贮罐收容空间，对下层模块乏燃料贮罐进行通风冷却。正面板211的贯穿圆形孔洞为台阶形，包括位于前方的直径较大的外台阶门洞212和位于后方的直径较小的内台阶门洞213。两个侧板214的中上部一起向中心横移一定距离，使得侧板214的横截面为L型结构，从而在基座21的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽218，相邻下层模块10、20的两个竖向方形凹槽218共同形成一个与水平方向低位进风口连通的低位进风廊道。水平方向低位进风口与竖向低位进风廊道形成一条L型的通风流道，该通风流道与上层模块30的上层模块进风口318连通，从而将外部冷空气引入上层模块30的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却。

请参阅图9，下层中间模块20的门洞盖板23包括一级圆台231、二级圆台232和外盖233。一级圆台231安装于贯穿圆形孔洞的内台阶门洞213中，二级圆台232安装于贯穿圆形孔洞的外台阶门洞212中，外盖233通过螺丝固定在正面板211的外表面。一级圆台231的下部对应支撑导轨25开设有两个导轨卡槽234，导轨卡槽234分别对支撑导轨25的端部进行卡塞，避免发生结构干涉。

请参阅图10，下层中间模块20的顶盖22包括一个基板221和两个第一咬合板222。基板221为长方形混凝土板或钢板混凝土板，通过四个边角螺栓固定在基座21的正上方。基板221的中间区域设有下层模块出风口223，两侧边分别设有方形缺口。两个第一咬合板222分别设于方形缺口且上部凸出于基板221。如图11中右侧的虚线框所示，第一咬合板222嵌套进上层模块30的上层模块进风口318，与嵌套进下层模块出风口223的第二咬合板322共同搭配形成Z字型咬合结构，从而对上下层模块进行固定。下层模块出风口223为贯穿基板221中间区域的长方形孔洞，如图11左侧虚线框所示，其功能一是将下层中间模块20内的乏燃料组件衰变热排出，二是用于嵌套两个相邻上层模块30的第二咬合板322，从而形成Z字型咬合结构对上下层模块进行固定。

(2)下层端部模块10

请参阅图12，每一下层端部模块10均包括基座11、顶盖12、门洞盖板13、支撑肋板和支撑导轨。下层端部模块10与下层中间模块20的结构基本相同，只是因为下层端部模块10位于下层结构的端部，靠近端部保护围板40的一侧无需承担上层模块30的低位进风功能，因此基座21的该侧侧板为平板，无需设置作为低位进风廊道的竖向方形凹槽218，正面板也无需设置作为低位进风口的外置凹槽217；同样地，顶盖12靠近端部保护围板40的一侧也无需设置方形缺口，第一咬合板122直接自侧板向上凸出于基板121即可。基座11、顶盖12靠近下层中间模块20的一侧结构与下层中间模块20的对应结构完全相同，门洞盖板13、支撑肋板、支撑导轨的结构也与下层中间模块20的对应结构完全相同，此处不再赘述。

请参阅图13，安装时，下层端部模块10靠近下层中间模块20的第一咬合板122嵌套进上层模块30的上层模块进风口318，与嵌套进下层模块出风口123的第二咬合板322共同搭配形成Z字型咬合结构，从而对上下层模块进行固定，如图13中右侧的虚线框所示。同时，下层端部模块10靠近端部保护围板40的第一咬合板122嵌套进端部保护围板40的咬合槽44，与端部保护围板40嵌套进下层模块出风口123的第三咬合板42共同形成Z字型咬合结构，从而对下层端部模块10和端部保护围板40进行固定，如图13中左侧的虚线框所示。

(3)上层模块30

请参阅图14和图15，每个上层模块30均包括基座31、顶盖32、门洞盖板33、支撑肋板34和支撑导轨35。基座31为正面板设有贯穿圆形孔洞、内腔中空的一体化长方体框架，可由钢筋混凝土浇筑而成，或者由钢板混凝土拼装而成。顶盖32位于基座31顶部，通过螺栓与基座31固定。门洞盖板33、支撑肋板34和支撑导轨35的结构均与下层中间模块20、下层端部模块10的对应结构完全相同，此处不再赘述。

请参阅图16，上层模块30的基座31包括一个正面板311、两个侧板314、一个背板315和一个底板316，正面板311、侧板314和背板315均为竖向，底板316为横向，四者连接形成了一个长方体框架。正面板311的中部开设有用于安装门洞盖板33的贯穿圆形孔洞，贯穿圆形孔洞为台阶形，包括位于前方的直径较大的外台阶门洞312和位于后方的直径较小的内台阶门洞313。两个侧板314整体向中心横移一定距离，从而在基座31的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽319，相邻上层模块30的两个竖向方形凹槽319共同形成一个与下层中间模块20的下层模块出风口223连通的高位排风廊道，从而将下层中间模块20内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道，最终通过顶部的排风罩50排往外部环境，如图15中的虚线箭头所示。

底板316的中间区域设有上层模块进风口318和两个分别与侧板314对齐的第二咬合板317，第二咬合板317自底板316的两侧边向下凸出。上层模块进风口318为贯穿底板316中间区域的长方形孔洞，如图5所示，其功能一是与相邻下层模块10、20的低位进风廊道连通，将外部自然空气从相邻下层模块10、20的低位进风廊道引入上层模块30的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却，二是用于嵌套两个相邻下层模块10、20的第一咬合板122、222，与嵌套进入下层模块10、20的下层模块出风口123、223的第二咬合板317共同搭配形成Z字型咬合结构，从而对上下层模块进行固定。

请参阅图17，上层模块30的顶盖32为长方形混凝土板或钢板混凝土板，通过四个边角螺栓固定在基座31的正上方。顶盖32的中间区域设有上层模块出风口323，两侧边分别设有方形缺口322。上层模块出风口323为贯穿顶盖32中间区域的长方形孔洞，用于将上层模块30内的乏燃料组件衰变热排出。当两个上层模块30并排贴合设置后，相邻顶盖32的两个方形缺口322相互拼接，与竖向方形凹槽319共同构成下层模块10、20的高位排风廊道，从而将下层中间模块20内的乏燃料组件衰变热排往外部环境，如图15中的虚线箭头所示。

(4)端部保护围板40

请参阅图18和图19，端部保护围板40位于上下层结构的两端，用于防止外部飞射物撞击，承担对下层模块10、20、上层模块30的结构保护功能。端部保护围板40为台阶形围板，包括上层围板41、三角围板43和下层围板45。

下层围板45为长方形板，三角围板43为直角三角形板，上层围板41为一个大面上设有方槽410的长方形板，三角围板43的一个直角面与下层围板45的顶部连接，另一个直角面与上层围板41的侧面底部连接，使得三者连接形成一个台阶形围板。上层围板41为一混凝土板或钢板混凝土板，其朝向上层模块30的一侧设有竖直的方槽410，方槽410与相邻上层模块30的竖向方形凹槽319共同形成一个与下层端部模块10的下层模块出风口123连通的高位排风廊道，从而将下层端部模块10内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道，最终通过顶部的排风罩50排往外部环境。

上层围板41的底面设有向下凸出的第三咬合板42，三角围板43朝下的直角面上设有咬合槽44。安装时，下层端部模块10靠近端部保护围板40的第一咬合板122嵌套进端部保护围板40的咬合槽44，与端部保护围板40嵌套进下层模块出风口123的第三咬合板42共同形成Z字型咬合结构，从而对下层端部模块10和端部保护围板40进行固定，如图13中左侧的虚线框所示。

(5)排风罩50

请参阅图14，排风罩50为C字型混凝土板或钢板混凝土板，其设于上层模块30的上层模块出风口318处以及相邻上层模块30之间的高位排风廊道处，每个下层模块10、20和上层模块30均对应于一个独立的排风罩50。排风罩50用于将沿竖直方向流动的衰变热分散至水平方向两侧，承担对出风位置的屏蔽和结构保护功能。

请参阅图20至图22，本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组的布置安装过程为：

S1：吊装安装一个下层端部模块10；

S2：按照互相贴合布置的原则，依次吊装安装下层中间模块20，

S3：再吊装安装另一个下层端部模块10，如图20所示；

S4：在下层端部模块10和下层中间模块20之间的上部区域吊装安装上层模块30，如图21所示；

S5：按照互相贴合布置的原则，依次吊装安装上层模块30，如图22所示；

S6：吊装安装端部保护围板40，如图22所示；

S7：吊装安装顶部排风罩50，如图22所示。

图1至图22仅为本发明的较佳实施方式，在其他实施方式中，可以做出以下一种或几种变更：

1)将下层模块10、20和上层模块30的基座、顶盖、门洞盖板和支撑肋板等从钢筋混凝土材料替换为金属材料；

2)可以根据实际情况改变乏燃料贮罐支撑导轨的支撑肋板数量，也可以对支撑肋板的圆弧长度进行调整，例如改为支撑环板；

3)将下层模块10、20的底部单侧通风口调整为双侧通风口，即从正面板通风修改为从背板通风，或是修改为正面板和背板同时通风。

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，本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组具有抗震结构稳定性好、模块化组装简便和占地面积小的优点。具体来说，本发明至少具有以下优点：

1、采用本发明核电厂乏燃料卧式贮存模组，能够提高占地面积利用率约90％，从而显著提高核电厂乏燃料干法配套贮存设施土地利用率和乏燃料贮存容量，解决了现有立式或卧式混凝土贮存模块都只能采取单层贮存，乏燃料贮存规模小，经济性差的问题；

2、降低厂址占地规模面积，避免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，显著提升了乏燃料干法贮存技术的厂址适应性和公众可接受性，为缓解国内外乏燃料后处理能力不足提供了缓冲；

3、解决了对卧式混凝土模块采用层叠形式贮存的稳定性问题，确保即便在地震工况下，乏燃料卧式贮存模组也不容易出现松散倾覆情况；

4、下层模块、上层模块单独制作后进行模块化组装，安装简便。

根据上述原理，本发明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 (10)

1.一种核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，包括上下两层结构，下层结构包括N个相互独立且并排设置的下层模块，上层结构包括N-1个并排设置且与下层模块交错设置的上层模块；所述上层模块和下层模块的主体均为中空长方体结构，上层模块的底板紧贴下层模块的顶盖；上层模块的底板中部设有上层模块进风口，下层模块的顶盖两侧分别设有嵌套进上层模块进风口的第一咬合板，下层模块的顶盖中部设有下层模块出风口，上层模块的底板两侧分别设有嵌套进下层模块出风口的第二咬合板，使得上层模块的底板和下层模块的顶盖之间形成Z字型咬合结构，每一上层模块咬合固定在两个相邻下层模块之上形成交错结构。

2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述上层模块和下层模块均内设乏燃料贮罐收容空间；相邻上层模块之间留有与下层模块出风口对齐的高位排风廊道，每一下层模块的底部设有下层模块进风口，下层模块进风口、下层模块乏燃料贮罐收容空间、下层模块出风口、高位排风廊道彼此连通，形成下层冷却通道；相邻下层模块之间设有低位进风口及与低位进风口连接的低位进风廊道，低位进风廊道与上层模块进风口对齐，每一上层模块顶部设有上层模块出风口，低位进风口、低位进风廊道、上层模块进风口、上层模块乏燃料贮罐收容空间、上层模块出风口彼此连通，形成上层冷却通道。

3.根据权利要求2所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述下层模块包括位于下层结构两端的下层端部模块和位于两个下层端部模块之间的下层中间模块；所述核电厂乏燃料卧式贮存模组还包括位于上下层结构两端的两个端部保护围板，端部保护围板的内侧面为台阶面，内侧面上设有咬合槽和第三咬合板，下层端部模块靠近端部保护围板的第一咬合板嵌套进端部保护围板的咬合槽，端部保护围板的第三咬合板嵌套进下层端部模块的下层模块出风口，使得下层端部模块和端部保护围板之间形成Z字型咬合结构。

4.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，每个上层模块和下层模块均包括基座、顶盖、门洞盖板、支撑肋板和支撑导轨；基座为正面板设有贯穿圆形孔洞、内腔中空的长方体框架，顶盖位于基座顶部，门洞盖板安装于基座正面板的贯穿圆形孔洞内，三者围成乏燃料贮罐收容空间，将乏燃料贮罐包容在内部，支撑肋板间隔设置于乏燃料贮罐收容空间的底部并设有圆弧形开口；支撑导轨至少有两条，同心对称固定在支撑肋板的圆弧形开口中。

5.根据权利要求4所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述下层中间模块的基座包括正面板、背板和两个侧板，正面板、背板和侧板均为竖向，三者连接形成了一个长方体框架；正面板的中部开设有贯穿圆形孔洞，底边中部开设有贯穿正面板的下层模块进风口，两侧边靠近底部处开各设有一个贯穿正面板的外置凹槽，相邻下层模块的两个相邻外置凹槽共同形成一个水平方向的低位进风口；下层模块进风口用于将外部空气引入下层模块的乏燃料贮罐收容空间，对下层模块乏燃料贮罐进行通风冷却；两个侧板的中上部一起向中心横移一定距离，使得侧板的断面为L型结构，从而在基座的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽，相邻下层模块的两个竖向方形凹槽共同形成一个与水平方向低位进风口连通的低位进风廊道；水平方向低位进风口与竖向低位进风廊道形成一条L型的通风流道，该通风流道与上层模块的上层模块进风口连通，从而将外部冷空气引入上层模块的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却。

6.根据权利要求5所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述下层中间模块的顶盖包括一个基板和两个第一咬合板，基板固定在基座的正上方，基板的中间区域设有下层模块出风口，两侧边分别设有方形缺口，两个第一咬合板分别设于方形缺口且上部凸出于基板；下层模块出风口为贯穿基板中间区域的长方形孔洞，其将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热排出，并用于嵌套两个相邻上层模块的第二咬合板，从而形成Z字型咬合结构对上下层模块进行固定。

7.根据权利要求6所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述下层端部模块的基座靠近下层中间模块的一侧、顶盖靠近下层中间模块的一侧、门洞盖板、支撑肋板、支撑导轨的结构均与下层中间模块的对应结构完全相同，下层端部模块与下层中间模块的区别是：下层端部模块的基座靠近端部保护围板的一侧板为平板，并未设置作为低位进风廊道的竖向方形凹槽，下层端部模块的正面板也未设置作为低位进风口的外置凹槽，下层端部模块的顶盖靠近端部保护围板的一侧未设置方形缺口，该侧的第一咬合板直接自侧板向上凸出于基板。

8.根据权利要求4所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述上层模块的基座包括底板、正面板、背板和两个侧板，正面板、侧板和背板均为竖向，底板为横向，四者连接形成了一个长方体框架，正面板的中部开设有用于安装门洞盖板的贯穿圆形孔洞；两个侧板整体向中心横移一定距离，从而在基座的两个外侧面形成了外置的竖向方形凹槽，相邻上层模块的两个竖向方形凹槽共同形成一个与下层中间模块的下层模块出风口连通的高位排风廊道，从而将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道，最终通过顶部的排风罩排往外部环境；底板的中间区域设有上层模块进风口和两个分别与侧板对齐的第二咬合板，第二咬合板自底板的两侧边向下凸出；上层模块进风口为贯穿底板中间区域的长方形孔洞，其与相邻下层模块的低位进风廊道连通，将外部自然空气从相邻下层模块的低位进风廊道引入上层模块的乏燃料贮罐收容空间，对上层模块乏燃料贮罐进行通风冷却，上层模块进风口还用于嵌套两个相邻下层模块的第一咬合板，与嵌套进入下层模块的下层模块出风口的第二咬合板共同搭配形成Z字型咬合结构，从而对上下层模块进行固定。

9.根据权利要求8所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述上层模块的顶盖固定在基座的正上方，顶盖的中间区域设有上层模块出风口，两侧边分别设有方形缺口，上层模块出风口为贯穿顶盖中间区域的长方形孔洞，用于将上层模块内的乏燃料组件衰变热排出；当两个上层模块并排贴合设置后，相邻顶盖的两个方形缺口相互拼接，与竖向方形凹槽共同构成下层模块的高位排风廊道，从而将下层中间模块内的乏燃料组件衰变热排往外部环境。

10.根据权利要求8所述的核电厂乏燃料卧式贮存模组，其特征在于，所述端部保护围板为台阶形围板，包括上层围板、三角围板和下层围板；下层围板为长方形板，三角围板为直角三角形板，上层围板为一个大面上设有方槽的长方形板，三角围板的一个直角面与下层围板的顶部连接，另一个直角面与上层围板的侧面底部连接，使得三者连接形成一个台阶形围板；上层围板朝向上层模块的一侧设有竖直的方槽，方槽与相邻上层模块的竖向方形凹槽共同形成一个与下层端部模块的下层模块出风口连通的高位排风廊道，从而将下层端部模块内的乏燃料组件衰变热引入高位排风廊道；上层围板的底面设有向下凸出的第三咬合板，三角围板朝下的直角面上设有咬合槽，下层端部模块靠近端部保护围板的第一咬合板嵌套进端部保护围板的咬合槽，与端部保护围板嵌套进下层模块出风口的第三咬合板共同形成Z字型咬合结构，从而对下层端部模块和端部保护围板进行固定。

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