CN1128451C - 核燃料组件的运输容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种容器，包括一个外罩和一个内部结构，所述内部结构限定至少一个用于接纳和保持一个燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)。容器的内部结构(10)包括彼此组装在一起的壁，以便至少一个用于接纳和保持燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)沿其侧面和在其纵向端部完全加以封闭，使内部结构(10)确保对燃料组件的保持、保护和密封，而不受外罩的限制。内部结构(10)的壁(12a，12b，14a，14b)是用一种吸收中子的树脂充填的双壁。

Description

核燃料组件的运输容器

技术领域

本发明涉及一种核燃料组件的运输容器，尤其涉及一种用于压水核反应堆进行换料的新燃料组件的运输容器。

背景技术

核反应堆、例如压水核反应堆具有一个由一般为方形截面的棱柱形和细长形核燃料组件构成的堆芯。一般来说，燃料组件的截面呈方形，其侧边的长度约为20厘米，燃料组件沿其纵向方向的长度约为4米。燃料组件具有一个支架，在支架内基本上沿燃料组件的整个长度布置核燃料棒。支架本身由格栅撑杆构成，这些格栅撑杆通过同装入格栅撑杆的燃料棒相平行的导管以及燃料组件的端部套接部分，横向保持沿燃料组件长度分布的燃料棒。

启动反应堆之前，必须用新燃料组件装载堆芯。也必须根据一定的周期更换堆芯的某些燃料组件。新燃料组件必须装载在堆芯中，或者用来替换从核反应堆堆芯取出的旧燃料组件。因此，必须配置新燃料组件，将新燃料组件从燃料制造厂运输至核中心站，在核中心站对核反应堆堆芯进行装载或再装载。

新燃料组件的铁路运输或公路运输，必须使用运输容器，确保对燃料组件的有效保护，燃料组件的燃料棒在两个连续的格栅撑杆之间未从侧面加以保护。运输容器应在运输过程中、例如在容器转运期间，如果发生容器滑落，能避免燃料组件的毁坏或局部损坏。

从文献EP-A-0506512和US-A-5481117中可了解一些燃料组件的运输容器，它们包括一个由板制成的外罩，该外罩由两个基本呈半圆柱形的半壳构成，这两个半壳沿一个长方形支架彼此连接和固定，所述支架沿容器径向方向上的一个轴向平面加以布置。一般来说，容器设计成运输两个燃料组件，所述容器包括一个可以固定两个燃料组件的底座，所以底座支承在一个托架上，所述托架由减震支承件固定在容器外罩的下半壳内。燃料组件的支承保持底座通过其一端转动地安装在托架上，以便可以在燃料组件的装载位置和运输位置之间进行移动，在燃料组件装载位置上，支承件基本是竖直的，在运输位置上，燃料组件的支承底座支承在托架上，基本处于水平位置。

一般来说，燃料组件的支承底座具有T形横截面，包括一个燃料组件支承底部以及一个垂直于底部的纵向中间隔板。燃料组件的支承底部和中间隔板在中间隔板的两侧限定两个舱室，每个舱室可以放置一个燃料组件。燃料组件通过凸缘保持在底座上，这些凸缘铰接在底部的侧边缘上和底座中部隔板的上边缘上，以便所述凸缘可以在开启位置和关闭位置之间移动。在开启位置上，可以进入一个燃料组件的舱室，在关闭位置上，所述凸缘确保保持一个燃料组件。处于关闭位置时，所述凸缘用螺钉螺母彼此组装在一起，并且沿底座的长度进行布置，以便在燃料组件的连续的格栅撑杆中的每个格栅撑杆处支承在放置在底座舱室中的燃料组件上。

运输容器的设计使得并排置放在运输位置的燃料组件在任何情况下都不会造成发生链式中子反应的临界质量问题。一般来说，必须在处于容器中运输位置的燃料组件之间放置中子吸收元件，以避免出现任何临界状态的危险。

另外，万一例如由于容器滑落而使燃料组件损坏，导致燃料棒的保持药柱断裂，还必须最大限度地限制燃料组件中裂变材料的扩散。

对于已知的运输容器来说，燃料组件中的中子吸收绝缘件数量不足，万一容器内的燃料组件发生损坏，容器不具有一种有效密封裂变材料的结构。实际上，燃料组件在容器外罩内既得不到保护也得不到密封，底座只包括呈凸缘形状的燃料组件保持件，沿燃料组件的纵向方向彼此隔开，如同隔栅撑杆那样。

另外，万一发生沿燃料组件容器的轴向方向滑落的事故，以及万一发生落地的事故，容器和燃料组件的动态特性模拟情况表明，必须配置非常有效的能量吸收器，以便万一发生滑落时，确保底座以及装在容器外罩中的燃料组件的机械性能。

因此，需要配置运输容器，确保燃料组件的有效保护。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于棱柱形核燃料组件的运输容器，这种运输容器包括一个外罩和一个内部结构，所述内部结构限定至少一个用于接纳和保持一个燃料组件的舱室，所述舱室具有沿一个棱柱形表面布置的侧面，并且在舱室的每个纵向端部具有一个端面，所述运输容器可以有效保护一个或多个被运输的燃料组件，密封燃料组件中的裂变材料，以免万一燃料组件损坏而使裂变材料散落在容器外罩内。

为此，容器的内部结构包括一个接纳和保持至少一个燃料组件的接纳保持装置，所述接纳保持装置包括一个支承至少一个燃料组件的底座，所述底座包括至少两个支承一个燃料组件的两个侧面的支承壁和两个转动的端壁，所述端壁保持燃料组件的纵向端部部分以及至少一个门，所述门在开启位置和关闭位置之间转动地安装在底座上，所述开启位置用于进入燃料组件的舱室，处于所述关闭位置时，门与端壁和底座的支承壁一起确保一个燃料组件舱室完全封闭，以及对燃料组件的不受外罩限制的保持和密封。

内部结构形成一个接纳至少一个燃料组件的箱体，该箱体可以开启，以便可进入燃料组件的舱室。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面参照附图及非限制性实施例进一步描述本发明的用于压水核反应堆的新燃料组件的运输容器。

附图如下：

图1是容器在一个关闭的运输结构中的侧视图。

图2是沿图1中箭头2的端视图。

图3A是容器的局部侧视图，其中，外罩的上半壳已除去，以便观察到容器的内部结构。

图3B是沿图3A中3B方向的开启的容器的俯视图。

图4是沿图3A或图3B中4-4线的端视图。

图5是燃料组件运输容器内部结构的构件的立体分解图。

图6是容器内部结构的燃料组件支承底架的构件的立体分解图。

图7是容器内部结构的燃料组件支承底架的构件的俯视图。

图8是沿图7中8-8线的横向剖视图。

图9是燃料组件运输容器内部结构的一个侧门的立体图。

图10是位于一个燃料组件侧向保持装置处的侧门的横向剖视图。

图11是运输容器内部结构的去除一个侧门的端视图。

具体实施方式

图1和图2示出一个用于压水核反应堆新燃料组件的运输容器1。运输容器1设计成运输两个处于水平位置的燃料组件，包括一个由一个下半壳2a和一个上半壳2b构成的外罩2，两个半壳呈半圆柱形状，沿着一个通过圆柱形外罩纵向轴线的接合平面一个附加在另一个之上。

每个半壳2a和2b由钢板制成，包括沿半壳长度分布的半圆形加强件3a、3b。

下半壳2a的下部还固定有型条4、4′，构成容器的支座。另外，可调支承件5和5′具有螺旋千斤顶，同容器的一个纵向端部相连接，可以分别围绕容器的纵向轴线和一条横向轴线，对处于支承面上的容器的倾斜度进行调节。使用容器的可调支承件5和5′时，可以使容器在其运输支架上置于一个完全呈水平的位置上，也就是说，置于一个使容器的纵向轴线完全呈水平状态的位置上。

两个半壳2a和2b通过矩形周边凸缘彼此连接，构成容器的下半壳2a的一个上平面支承部分和上半壳2b的一个下平面支承部分。

在图1和图2所示的容器关闭位置上，两个半壳2a和2b的凸缘用螺钉和螺母彼此连接和固定，构成一个组装凸缘6。

图3a和3b示出一部分处于开启状态的容器，也就是说，容器的上半壳与下半壳分开并除去。

图3a和3b示出容器的内部结构7，内部结构尤其包括一个托架8，托架在容器外罩2的下半壳2a中支承在由减震件构成的支承件9上。容器内部结构的另一部分由一个接纳和支承两个并排置于水平位置的燃料组件的接纳支承装置10构成。对于两个燃料组件来说，支承在托架8上的接纳支承装置10限定两个完全封闭的舱室，如同下面要描述的那样。

托架8包括两个纵梁8a和8b，这两个纵梁由固定在支承件9上的角钢构成，通过横梁以相当于容器接纳装置10的宽度的一个间隔保持平行布置。托架在其端部之一包括一个进行转动安装的刚性组件，该组件具有两个彼此平行的板11a和11b以及两个横梁，这两个横梁由固定在托架纵梁以及板11a和11b上的中空型材构成。

具有板11a和11b的转动安装的刚性组件，确保装置10围绕一个横向水平轴转动地安装在托架上。

另外，如同将要描述的那样，燃料组件的一个保持板也安装在板11a和11b之间。

如图3b所示，为了限制燃料组件的冲击作用、例如容器的下落作用，在内部结构7的纵向端部和呈圆形的外罩2端部内壁之间附加一个减震器43。呈圆盘状的减震器43，其截面与容器外罩的内截面相同，减震器43由一个轻木圆盘构成，该轻木圆盘由一个不锈钢板外罩加以环绕。当然，一个相同的减震器配置在容器的第二纵向端部，位于内部结构的第二纵向端部和外罩的第二端部之间。

如图4所示，燃料组件的接纳支承装置10具有一个呈T形截面的底座12以及两个转动地安装在底座12侧面的门14A和14B，如同将要描述的那样。

如图4所示，在门的关闭位置，门14a与底座12的右面部分一起限定一个用于接纳一个燃料组件的舱室13a，而门14b与底座12的左面部分一起限定另一个舱室13b。这两个舱室具有方形截面，其截面大小相当于容器1确保其运输的压水式核反应堆一个燃料组件的一个隔板的截面大小。

为了装载容器，使托架8围绕位于托架一端的横向轴摆动到基本竖直的位置。

在摆动位置，燃料组件的接纳支承装置10处于竖直位置。门14a和14b朝外摆动，以便能进入舱室13a和13b。

一个燃料组件可以通过一个燃料组件举升设备，例如通过一个桥式吊车的升降机构，装载到每个舱室13a和13b中。燃料组件通过其下端部支承在固定于托架8的两个板11a和11b之间的燃料组件支承板上。

关闭燃料组件接纳支承装置10的门，使支承在托架8上的接纳支承装置10摆动到水平位置。

在将外罩2的上半壳置于下半壳上，并且用螺钉螺母固定好两个半壳之后，可以对容器进行装卸和运输，例如，通过固定在外罩的上半壳上和举升爪15和15′举升容器，如图1所示。

图5是托架8和构成燃料组件接纳支承装置10的各个构件的立体分解图。

底座12呈T形横截面，具有一个呈平行六面体形状的底部12a和一个同底部12a相垂直的隔壁12b，使舱室13a和13b分开，用于接纳两个燃料组件16a和16b，其中，示出格栅撑杆17a和17b、下端部18a和18b以及上端部18′a和18′b。

燃料组件16a和16b的舱室13a和13b，在底座12的端部之一由一个端板20和一个第二端板21加以限定，端板20用于通过托架8上的板11a和11b之间的轴端转动地进行固定，端板21在底座12的第二端部围绕一个横向枢轴转动地加以安装。燃料组件通过其上端部18′a和18′b支承在端板20上。端板21包括支承在燃料组件下端部18a和18b上的可调止动件22。端板21也可以包括沿纵向方向保持燃料组件的调节件。

当端板20和21下降到其关闭位置时，燃料组件由于锁紧在可调止动件22和端板20之间而沿纵向方向加以保持。

燃料组件接纳支承装置10的转动侧门14a和14b呈倒置的L形截面，沿其下边缘在L形的一个臂的端部具有沿门14a和14b的长度隔开的铰链状铰接件23。

图5示出的门包括六个沿门14a和14b的第一下边缘的长度彼此隔开的铰链23。

每个门14a和14b沿其相对的第二边缘在L形的第二臂的端部具有固定凸耳24，这些固定凸耳24钻有一个开孔，相对于门的边缘略微朝外凸起。

铰链状铰接件23具有的所有开孔沿平行于门边缘的方向对齐，每个开孔都套到一个铰接轴25上，铰接轴凸起地固定在燃料组件支承底座12的底部12a的一个侧边缘上。同样，沿门的第二边缘布置的凸耳24的凸起部分的开孔沿平行于门边缘的方向对齐。

底座12的隔壁12b在其上边缘上具有导向件26和26′，这些导向件的开孔都沿平行于底座12的隔壁12b的上边缘的方向对齐。

当通过铰链23铰接安装在铰接轴25上的门降低到关闭位置时，凸耳24沿其布置的门14a和14b的第二边缘下降到底座12的隔壁12b的上边缘上，每个凸耳24进入到固定在底座12的隔壁12b的上边缘上的两个连续导向件26和26′之间的嵌入位置。可以在导向件26和26′以及凸耳24的对齐的开孔中插入一个杆，使处于关闭位置的门14a和14b锁紧。

另外，门14a和14b在其沿纵向方向朝外凸起的纵向端部具有凸销27a和27′a以及27b和27′b。

底座12的端板20和21每个都沿其上边缘和侧边缘具有凹口28和28′，端板20和21下降之后，处于门关闭位置时，每个凹口接纳一个凸销27a和27b，或者接纳一个凸销27′a和27′b。

此外，在燃料组件在舱室13a和13b中处于运输位置时，每个燃料组件端部通过开孔正面穿过板20和21。

用于接纳一个燃料组件的每个舱室13a和13b在其两个侧面由底座12的两个彼此垂直的表面加以限定，在其相对的侧面由一个门14a或14b的两个内部垂直面加以限定，而在其端部由板20和21加以限定，每个舱室完全封闭，确保有效密封一个燃料组件。如果容器发生撞击，导致燃料组件局部破坏，那么，燃料组件的碎片、例如燃料棒的碎片不能从燃料组件舱室中取出，散落在容器中。

转动地加以安装的门14a和14b以及端板20和21构成一个箱体，该箱体具有两个用于接纳燃料组件的舱室，可以开启，以便进入燃料组件舱室。

另外，如同将要描述的那样，底座的底部12a和隔壁12b以及门14a和14b的壁构成一个双壁形状，在其厚度上配置一种中子吸收树脂，即添加有一种对中子吸收力强的元素的合成树脂。

图6是构成燃料组件接纳支承装置的底座12的各构件的立体分解图。

底座12包括一个底板30，该底板由焊接的加强筋29以及横向型条31进行加强，在它们的端部固定有门14a和14b的铰接轴25，以及用螺钉螺母将底座12固定到托架侧边上的固定爪32(见图7和8)。

在每个型条30的两侧，在板29之上，在中间部分，固定有同板29相垂直的支杆33。在支杆33的上部固定有燃料组件接纳支承装置的门的锁紧件的导向件26′。

底座12的第二构件是一个弯折板成形构件34，包括两个L形弯折板构件，这两个L形弯折板构件通过两个凸缘朝下延伸，在其上部由弯折件加以连接和/或附加，构成底座12的中部隔壁12b的上边缘的导向件26。

在朝板成形构件34下部弯折的侧边缘上，配有用于门的铰接轴和使底座固定到托架上的固定爪的通道，固定爪固定在加强型条31的端部。

在板29的端部固定有两个T形撑杆35a和35b。

底座12由弯折板构件34和底板29装配而成，底板具有加强件和支杆33。

底板30的端部撑杆35a的35b插入到弯折板构件34的内部型面中。同样，六个支杆33插入到弯折板构件34内部型面的竖直部分中，位于两个L形侧面的两个竖直臂之间。

固定在支杆端部的导向件26′，以呈T型横截面的成形构件34的形状，布置在连接两个L形弯折板的两个连续导向部分26之间。

在底座12的装配位置，L形弯折板的水平部分支承在撑杆35和型条31上，以便在板成形件34和底板29之间留有一个自由空间。

如图8所示，自由空间36充填有一种中子吸收树脂。这种树脂是一种密度为1.5至2的高密度树脂。

同样，板成形件24的竖直部分之间的一个自由空间37充填有一种高密度中子吸收树脂。这种树脂和撑杆构件确保底座12的机械性能。

能过对板30、其加强件和支杆33与弯折板成形件34的组装，获得一个双壁式刚性底座12。用一种中子吸收树脂充填双壁的自由空间36和37，获得一种底座，其底板12a和中间隔壁12b可以吸收由布置在底座12的舱室13a和13b中的燃料组件产生的中子通量。

图9示出燃料组件接纳支承装置的右门14a。

门14a(与第二门14b相同)由L形弯折板、铰接件23和锁紧凸耳24构成，L形弯折板在L形的臂的端部由臂之一的延伸部分彼此连接。

另外，在构成L形门的两个板之间，布置有撑杆38，这些撑杆沿门14a的长度彼此以一定的间隔加以布置。

如图10所示，每个撑杆38包括两个L形板，这两个板沿门的纵向方向彼此隔开，并且在其端部分别固定到铰接件25和锁紧凸耳24上。

在每个撑杆38处，在构成撑杆的两个L形板之间，在L形的每个臂上固定有一个夹紧装置，对布置在由门加以限定的舱室中的燃料组件进行夹紧，确保沿横向方向保持燃料组件。

如图10所示，每个夹紧装置39包括一个平垫板40，该垫板可以由一个螺钉41从门的外部进行控制，以便沿着同装有夹紧装置39的门的L形的臂相垂直的方向进行移动。

在每个撑杆38处，门14a包括两个夹紧装置39，用于与布置在由门14a加以限定的舱室中的一个燃料组件的一个格栅撑杆的两个外表面相接合。这样，在两个彼此垂直的侧边上对舱室中的燃料组件进行夹紧。

图11示出门14a的一个纵向端部，该端部由一个L形板41加以封闭，在此L形板上朝外凸起地固定有凸销27a，用于使门14a固定到端板21上。如图11中剖切的部分所示，一个锁紧杆42滑动地安装在门14a的上水平壁和凸销27a的对齐的开孔中。另外，杆42从门14a的外部加以控制。

当门14a处于关闭位置以及端板20(或21)下降到燃料组件接纳支承装置的舱室的纵向端部的关闭位置时，杆42可以沿横向方向插入到穿过凹口28之间板20(或21)外部的对齐的开孔以及与板20(或21)的开孔对齐的凸销27a的开孔中。

这样，使封闭端板20和21锁紧在门14a的端部上。

当然，在具有凸销27a和27′a的门14a的每个端部可以进行相同的锁紧。

同样的锁紧杆42通过插入到板20(或21)以及凸销27b(或27′b)的开孔中确保第二门14b的锁紧。

门14a和14b的两个L形壁构件之间的自由空间充填有一种中子吸收树脂，以便吸收来自燃料组件的朝向燃料组件接纳支承装置外部的中子通量。具有高密度(密度为1.5至2)的树脂和撑杆确保门的机械性能。

本发明容器的内部结构限定两个舱室，每个舱室接纳一个燃料组件，两个舱室完全封闭，燃料组件侧向以及沿轴向或纵向保持在舱室中。舱室完全加以封闭，如果发生撞击而导致燃料组件局部损坏，则燃料组件的碎片不能从确保燃料组件密封性的内部结构中取出。因此，燃料组件的碎片不能散落在容器的外罩中。

此外，燃料组件通过一个中子吸收壁在容器的内部结构中彼此分开。

由内部结构限定的燃料组件舱室也具有一个中子吸收壁，朝外即朝容器外罩的内表面封闭舱室。

因此，既可以在运输期间对容器内的燃料组件进行良好的机械保护，又可以在燃料组件编组运输时减小到达临界状态的危险。

本发明不限于已经描述的实施例。

因此，容器的内部结构可以具有与所述形状不同的形状，包括与一个T形底座和摆动门不同的构件。容器内部结构的舱室的形状取决于所运输的燃料组件的形状。在这些情况下，内部结构具有彼此组装而成的壁，限定至少一个完全封闭的接纳和保持一个燃料组件的舱室。

本发明适用于运输所有棱柱形的核燃料组件。本发明容器不仅可以用于运输新燃料组件，而且可以用于运输活性小的旧燃料组件。

Claims (8)

1.一种用于棱柱形核燃料组件的运输容器，这种运输容器包括一个外罩(2)和一个内部结构(7)，所述内部结构限定一个或多个用于接纳和保持一个燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)，所述舱室具有沿一个棱柱形表面布置的侧面，并且在舱室(13a，13b)的每个纵向端具有一个端面，其特征在于，容器的内部结构(7)包括一个接纳和保持一个或多个燃料组件(16a，16b)的接纳保持装置(10)，所述接纳保持装置包括一个支承一个或多个燃料组件的底座(12)，所述底座包括两个或多个支承一个燃料组件(16a，16b)的两个侧面的支承壁(12a，12b)和两个转动的端板(20，21)，所述端板保持燃料组件(16a，16b)的纵向端部部分以及一个或多个门(14a，14b)，所述门在开启位置和关闭位置之间转动地安装在底座(12)上，所述开启位置用于进入燃料组件的舱室，处于所述关闭位置时，门(14a，14b)与端板(20，21)和底座(12)的支承壁一起确保一个燃料组件舱室(13a，13b)完全封闭，以及对燃料组件(16a，16b)的不受外罩(2)限制的保护和密封。

2.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，底座(12)是一个支承两个燃料组件(16a，16b)的支承底座，具有T形横截面、一个为两个燃料组件(16a，16b)的两个舱室(13a，13b)所共用的支承底部(12a)以及一个位于燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)之间的隔壁(12b)，容器的内部结构(7)包括两个具有L形横截面的门(14a，14b)，每个门沿底座(12)的纵向方向通过门的一个第一边缘铰接在底座(12)的底板(12a)的一个纵向边缘上。

3.根据权利要求2所述的容器，其特征在于，门(14a，14b)在其纵向端部具有沿纵向方向朝外凸起的凸销(27a，27′a，27b，27′b)，燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)的纵向端部的封闭板(20，21)在其外边缘上具有凹口(28)，在门(14a，14b)和端板(20，21)的关闭位置，门(14a，14b)的凸销(27a，27′a，27b，27′b)插入到所述凹口中。

4.根据权利要求2或3所述的容器，其特征在于，门(14a，14b)在其关闭位置有一个第二边缘降到底座(12)的中间隔壁(12b)的一个上边缘上，降到底座(12)的中间隔壁(12b)的上边缘上的门(14a，14b)的第二边缘以及底座(12)的中间隔壁(12b)的上边缘具有锁紧件，这些锁紧件具有沿容器内部的纵向方向对齐的开孔，以便将一个锁紧杆插入到具有对齐开孔的锁紧件中。

5.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，容器内部结构的围绕一个或多个用于接纳一个燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)的壁(12a，12b，14a，14b)是由板和撑杆构成的双壁，双壁的中央空间充填有一种中子吸收树脂，以便撑杆和高密度中子吸收树脂确保这些壁的机械性能。

6.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，封闭一个燃料组件的舱室(13a，13b)的端面的一个或多个封闭壁(20，21)具有在容器的纵向方向上保持燃料组件(16a，16b)的可调节件(22)。

7.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，封闭燃料组件(16a，16b)的舱室(13a，13b)的侧面的壁(14a，14b)具有在横向方向上保持燃料组件的保持件(40，41)，这些保持件由垫板(40)构成，所述垫板沿燃料组件的横向方向活动，可以从容器(1)的外部进行控制，以便支承在燃料组件(16a，16b)的格栅撑杆(17a，17b)的端面上。

8.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，这种容器在内部结构(7)的每个纵向端部和外罩的每个纵向端部之间还具有一个减震器(43)，所述减震器由一个轻木圆盘构成，所述轻木圆盘由一个不锈钢板加以覆盖。

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