CN114373561A - 一种高温气冷堆燃料元件循环系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆燃料元件循环系统及方法，其中系统包括：反应堆压力容器和至少两列卸出燃料元件循环列；所述反应堆压力容器的入口连通装球装置的出口，反应堆压力容器的出口依次连通堆芯卸料装置和所有卸出燃料元件循环列；所有卸出燃料元件循环列均包括一个燃料测量装置；所有燃料测量装置的入口均与堆芯卸料装置的出口连通；所有燃料测量装置的第一出口均可连通再装料储存装置或燃料储存装置，所述再装料储存装置的出口依次连通抽吸装置和装球装置。本发明所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，能够大幅度提升燃料元件循环的稳定性，减少燃料元件在循环过程中产生的粉尘及碎渣数量，提高系统和设备可靠性。

Description

一种高温气冷堆燃料元件循环系统及方法

技术领域

本发明属于反应堆工程技术领域，尤其涉及一种高温气冷堆燃料元件循环系统及方法。

背景技术

球床式高温气冷堆采用球形燃料元件，燃料球在正常运行期间要经过连续的堆内和堆外循环，从堆芯卸出的燃料元件经过燃耗测量，没有达到最终燃耗深度的燃料元件被重新输送回堆芯，经过多次循环达到最终燃耗深度的燃料元件经过燃耗测量后被输送至乏燃料贮存系统，而新燃料供应系统则为堆芯补充与卸出乏燃料同等数量的新燃料元件，维持堆芯功率的稳定运行。

现有技术中在燃料装卸系统正常运行工况下，从堆芯卸出的没有达到最终燃耗深度的燃料元件，依靠气力输送方式被提升至反应堆压力容器上部并重新装入堆芯。在气力输送的过程中容易出现湍流运动中的无序振动状态，导致燃料元件气力提升失败，另外由于系统内阀门动作错误会导致出现多球同时提升从而导致气力提升失败的情况，这些都会影响燃料装卸系统每日循环的目标元件数量；而且在燃料元件气力提升过程中，燃料元件与管道壁面发生碰撞和摩擦，容易产生粉尘和碎渣，粉尘和碎渣随着氦气在系统内循环流动会损坏系统内沿途阀门的密封面，导致阀门密封性能下降，上述这些因素都会严重影响系统的可靠稳定运行。如何通过改变燃料元件的提升方式来增强系统运行的可靠性，成为行业内的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种高温气冷堆燃料元件循环系统，主要依靠机械提升方式来完成燃料元件的提升，实现燃料元件“连续分批”循环，提高了燃料元件提升效率，在此过程中不会产生粉尘及碎渣，提升系统原理简单性能可靠，可达到提升系统运行可靠稳定性的目的。

本发明的第二个目的在于提出一种高温气冷堆燃料元件循环方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种高温气冷堆燃料元件循环系统，包括：反应堆压力容器和至少两列卸出燃料元件循环列；所述反应堆压力容器的入口连通装球装置的出口，反应堆压力容器的出口依次连通堆芯卸料装置和所有卸出燃料元件循环列；所有卸出燃料元件循环列均包括一个燃料测量装置；所有燃料测量装置的入口均与堆芯卸料装置的出口连通；所有燃料测量装置的第一出口均可连通再装料储存装置或燃料储存装置，所述再装料储存装置的出口依次连通抽吸装置和装球装置；所有燃料测量装置的第二出口均连通一个收球装置；所有收球装置的第一出口均依次连通机械式燃料元件提升装置、燃料元件抽吸装置和装球装置；所有收球装置的第二出口均依次连通气氛切换装置和装球装置。

本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统，主要依靠机械提升方式来完成燃料元件的提升，实现燃料元件“连续分批”循环，提高了燃料元件提升效率，在此过程中不会产生粉尘及碎渣，提升系统原理简单性能可靠，可达到提升系统运行可靠稳定性的目的。

另外，根据本发明上述实施例提出的高温气冷堆燃料元件循环系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，堆芯卸料装置的出口与所有燃料测量装置的入口的连接管道上、燃料测量装置与收球装置之间的连接管道上、收球装置的第一出口与机械式燃料元件提升装置的连通管道上均安装有阀门。

在本发明的一个实施例中，所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，还包括燃料装卸控制系统和反应堆功率监测系统；所述燃料装卸控制系统的输入端与反应堆功率监测系统的输出端及所有燃耗测量装置的输出端相连接，燃料装卸控制系统的输出端与所有阀门的控制端相连接。

在本发明的一个实施例中，所述机械式燃料元件提升装置包括钢结构、动力提升单元和燃料元件提升罐；所述钢结构侧壁上设有向钢结构底部方向倾斜的燃料元件入口通道；所述钢结构顶部设有燃料元件抽吸管，所述燃料元件抽吸管上端伸出钢结构的顶部，下端伸入钢结构内连接有燃料元件提升罐罐盖；所述钢结构内设有燃料元件提升罐，所述燃料元件提升罐可与燃料元件入口通道连通；所述燃料元件提升罐在动力提升单元的作用下可在钢结构内向上和向下移动与燃料元件提升罐罐盖配合连接或分离；所述动力提升单元部分安装在钢结构上方。

在本发明的一个实施例中，动力提升单元包括电机和钢缆，电机固定安装在钢结构上方；电机输出轴连接钢缆，钢缆穿过钢结构顶部的通孔进入钢结构内部连接燃料元件提升罐。

在本发明的一个实施例中，燃料元件提升罐外设有支撑杆，支撑杆中间连接钢缆，支撑杆远离燃料元件提升罐一端与钢结构内壁通过滚轮和导轨滑动连接。

在本发明的一个实施例中，所述钢结构外表面包覆有用于屏蔽辐射的屏蔽层。

在本发明的一个实施例中，所述堆芯卸料装置为立式轴系卸料机构；所述燃耗测量装置为利用高纯锗探测燃料元件发射的γ射线进行燃耗测量的装置；所述燃料元件抽吸装置包括罗茨风机和气路管道；所述再装料储存装置为再装料储存罐；所述燃料储存装置为燃料储存罐；所述装球装置为装球罐；所述气氛切换装置包括真空泵、氦气压缩机和氦气暂存罐。

在本发明的一个实施例中，所述反应堆压力容器设在堆芯卸料装置的上方；堆芯卸料装置设在收球装置、燃料测量装置、再装料储存装置和燃料储存装置的上方；所述收球装置的第一出口在机械式燃料元件提升装置的入口上方；所述装球装置设在反应堆压力容器和再装料储存装置的上方。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种高温气冷堆燃料元件循环方法，该方法采用如上所述高温气冷堆燃料元件循环系统进行高温气冷堆燃料元件循环，包括以下步骤：

S100：反应堆压力容器堆芯内的燃料元件分批次从堆芯卸料装置卸出，分别经过燃耗测量后进入一个收球装置；

S200：对所有收球装置进行气氛切换，置换为常压空气气氛；

S300：所有收球装置中的燃料元件依靠重力输送方式进入机械式燃料元件提升装置，经提升后抽吸至装球装置；

S400：对装球装置进行气氛切换，置换为堆芯工作压力下的氦气气氛；

S500：装球装置中的燃料元件依次装入反应堆压力容器的堆芯，乏料经燃耗测量后被送往燃料储存装置。

本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环方法与本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统相对于现有技术的优势基本相同，在此不再赘述。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统中机械式燃料元件提升装置结构示意图。

附图标记：

1-反应堆压力容器；2为堆芯卸料装置；3-燃耗测量装置；4-支撑杆；5-收球装置；6-滚轮；7-机械式燃料元件提升装置；8-燃料元件抽吸装置；9-装球装置；10-气氛切换装置；11-燃料装卸控制系统；12-反应堆功率监测系统；13-再装料储存装置；14-燃料储存装置；15-钢结构；16-屏蔽层；17-钢缆；18-动力提升单元；19-燃料元件抽吸管；20-燃料元件提升罐罐盖；21-燃料元件提升罐。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统、高温气冷堆燃料元件循环方法。

图1是根据本发明一个实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统，包括：反应堆压力容器1和至少两列卸出燃料元件循环列；反应堆压力容器1的入口连通装球装置9的出口，反应堆压力容器1的出口依次连通堆芯卸料装置2和所有卸出燃料元件循环列；所有卸出燃料元件循环列均包括一个燃料测量装置3；所有燃料测量装置3的入口均与堆芯卸料装置2的出口连通；所有燃料测量装置3的第一出口均可连通再装料储存装置13或燃料储存装置14，所述再装料储存装置13的出口依次连通抽吸装置8和装球装置9；所有燃料测量装置3的第二出口均连通一个收球装置5；所有收球装置5的第一出口均依次连通机械式燃料元件提升装置7、燃料元件抽吸装置8和装球装置9；所有收球装置5的第二出口均依次连通气氛切换装置10和装球装置9。

需要说明的是，械式燃料元件提升装置、燃料元件抽吸装置、装球装置构成燃料元件提升列。卸出燃料元件循环列的数量可根据需要设置，但至少需要设置两列。每一列的卸出燃料元件循环列均包括燃耗测量装置、收球装置。当卸出燃料元件循环列的数量为两列时，高温气冷堆燃料元件循环系统的结构示意图如图1所示。

本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统，主要依靠机械提升方式来完成燃料元件的提升，实现燃料元件“连续分批”循环，提高了燃料元件提升效率，在此过程中不会产生粉尘及碎渣，提升系统原理简单性能可靠，可达到提升系统运行可靠稳定性的目的。

可选的，如图1所示，堆芯卸料装置2的出口与所有燃料测量装置3的入口的连接管道上、燃料测量装置3与收球装置5之间的连接管道上、收球装置5的第一出口与机械式燃料元件提升装置7的连通管道上均安装有阀门。这里需要说明的是，堆芯卸料装置2的出口的数量可以与卸出燃料元件循环列的数量相当，每一个出口连接一列卸出燃料元件循环列，也即每一个堆芯卸料装置的出口均通过单独的管道连通一个燃料测量装置，且每个单独的管道上均安装有阀门。需要说明的是，整个高温气冷堆燃料元件循环系统中的阀门均可采用电动球阀。

可选的，高温气冷堆燃料元件循环系统，还包括燃料装卸控制系统11和反应堆功率监测系统12；燃料装卸控制系统11的输入端与反应堆功率监测系统12的输出端及所有燃耗测量装置3的输出端相连接，燃料装卸控制系统11的输出端与所有阀门的控制端相连接。需要说明的是，这里燃料装卸控制系统11和反应堆功率监测系统12均为现有技术，它们均为电厂DCS系统的一部分，其中反应堆功率监测系统12用于监测反应堆功率变化情况，燃料装卸控制系统11用于控制燃料装卸系统内设备的运行情况。

可选的，如图2所示，机械式燃料元件提升装置7包括钢结构15、动力提升单元18和燃料元件提升罐21；钢结构15侧壁上设有向钢结构15底部方向倾斜的燃料元件入口通道；钢结构15顶部设有燃料元件抽吸管19，燃料元件抽吸管19上端伸出钢结构15的顶部，下端伸入钢结构15内连接有燃料元件提升罐罐盖20；钢结构15内设有燃料元件提升罐21，燃料元件提升罐21可与燃料元件入口通道连通，且燃料元件提升罐21位于燃料元件入口通道的下方；燃料元件提升罐21在动力提升单元18的作用下可在钢结构15内向上和向下移动与燃料元件提升罐罐盖20配合连接或分离；动力提升单元18部分安装在钢结构15上方。

需要说明的是，钢结构15为一个封闭的壳体，其形状可以是圆柱体状、长方体状等等；钢结构为机械式燃料元件提升装置的骨架结构。钢结构侧壁上开有机械式燃料元件提升装置的入口，入口向燃料元件提升罐顶部边缘位置之间设有燃料元件入口通道，该燃料元件入口通道可以是一根管道，自机械式燃料元件提升装置的入口一侧向燃料元件提升罐顶部自上而下倾斜，以保证进入机械式燃料元件提升装置的入口的燃料元件可以依靠重力自动落入燃料元件提升罐内。钢结构顶部设有用于安装燃料元件抽吸管的安装孔，燃料元件抽吸管与钢结构和燃料元件提升罐罐盖均采用焊接形式连接。当燃料元件提升罐在动力提升单元的作用下在钢结构内向上移动与燃料元件提升罐罐盖紧密配合连接，燃料元件提升罐罐盖上安装的燃料元件抽吸管与燃料抽吸装置连接，这样就可以实现燃料元件的抽吸取出。当燃料元件提升罐在动力提升单元的作用下在钢结构内向下移动与燃料元件提升罐罐盖分离，直至燃料元件入口通道下方时，可通过重力方式收集来自燃料元件入口通道的燃料元件。

可选的，动力提升单元18包括电机和钢缆17，电机固定安装在钢结构15上方，比如可以通过支架固定安装在钢结构的上方；电机输出轴连接钢缆17，更为具体是，连接钢缆卷筒，可以带动钢缆卷筒旋转；从钢缆卷筒出来的两条钢缆17穿过钢结构15顶部的通孔进入钢结构15内部连接燃料元件提升罐21。较佳的，可以在燃料元件提升罐21外侧设置支撑杆4，比如在燃料元件提升罐21外左侧和右侧分别焊接一个支撑杆4；支撑杆4中间连接钢缆17，比如将钢缆悬挂在支撑杆上；支撑杆4远离燃料元件提升罐21一端安装有滚轮，在钢结构15内壁上设有可供滚轮沿钢结构高度方向移动的导轨，这样就可以实现支撑杆4与钢结构15内壁通过滚轮6和导轨的滑动连接，进而实现燃料元件提升罐21沿着钢结构15内侧导轨的上下移动。

可选的，为了屏蔽燃料元件的腐蚀，降低周围环境的放射水平，在钢结构15外表面包覆有用于屏蔽辐射的屏蔽层16，屏蔽层可以采用铅板等。

可选的，堆芯卸料装置2、燃耗测量装置3、燃料元件抽吸装置8、气氛切换装置10均采用现有技术，其中：堆芯卸料装置2为立式轴系卸料机构，包括动力部件(采用直接驱动的力矩电机)、传动部件(联轴器)和执行部件(带有多个取料孔的转盘)。燃耗测量装置3采用主要利用高纯锗探测燃料元件发射的γ射线进行燃耗测量的装置。燃料元件抽吸装置8主要包括罗茨风机和气路管道，利用罗茨风机抽气将燃料元件抽吸出来。再装料储存装置13为再装料储存罐；燃料储存装置14为燃料储存罐；装球装置9为装球罐；气氛切换装置10包括真空泵、氦气压缩机和氦气暂存罐，其功能为可以实现收球装置5和装球装置9的气氛切换功能，包括从氦气气氛切换至空气气氛、从空气气氛切换至氦气气氛，真空泵与氦气压缩机并联布置，空气气氛切换至氦气气氛时，用真空泵抽取收球装置5和装球装置9内的空气并达到一定的真空度，而后用氦气暂存罐为其充装氦气；氦气气氛切换至空气气氛时，用氦气压缩机抽取收球装置5和装球装置9内的氦气至常压(氦气存入氦气暂存罐)，而后再用真空泵抽真空到一定真空度，收球装置5和装球装置9随后与环境连通充入空气。

可选的，为了实现重力输送，反应堆压力容器1设在堆芯卸料装置2的上方；堆芯卸料装置2设在收球装置5、燃料测量装置3、再装料储存装置13和燃料储存装置14的上方；收球装置5的第一出口在机械式燃料元件提升装置7的入口上方；装球装置9设在反应堆压力容器1和再装料储存装置13的上方。

本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统的使用方法，也即本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环方法，该方法采用如本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统进行高温气冷堆燃料元件循环，包括以下步骤：

S100：反应堆压力容器1堆芯内的燃料元件分批次从堆芯卸料装置2卸出，分别经过燃耗测量后进入一个收球装置5；

S200：对所有收球装置5进行气氛切换，置换为常压空气气氛；

S300：所有收球装置5中的燃料元件依靠重力输送方式进入机械式燃料元件提升装置7，经提升后抽吸至装球装置9；

S400：对装球装置9进行气氛切换，置换为堆芯工作压力下的氦气气氛；

S500：装球装置9中的燃料元件依次装入反应堆压力容器1的堆芯，乏料经燃耗测量后被送往燃料储存装置14。

可选的的，多列卸出燃料元件循环列交替运行，当一个收球装置满球后，进行燃料元件机械提升，此时由其他收球装置接收堆芯排出的燃料元件。

更为具体的，如图1所示以设置两列卸出燃料元件循环列为例，本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统可以为：系统包括反应堆压力容器1、堆芯卸料装置2、两列卸出燃料元件循环列、机械式燃料元件提升装置7、燃料元件抽吸装置8、装球装置9、气氛切换装置10、燃料装卸控制系统11、反应堆功率监测系统12、再装料储存装置13、燃料储存装置14。反应堆压力容器1的底部出口与堆芯卸料装置2的入口相连通，堆芯卸料装置2下游为两列卸出燃料元件循环列，均包括两个燃耗测量装置3和两个收球装置5。堆芯卸料装置2的两个出口分别与两个燃耗测量装置3的入口相连通，两个燃耗测量装置3的第二出口分别与对应列的收球装置5的入口相连通，两个燃耗测量装置3的第一出口均可与再装料储存装置13的入口或燃料储存装置14的入口相连通，两列收球装置5的第一出口同时与机械式燃料元件提升装置7的入口相连通，机械式燃料元件提升装置7的出口与燃料元件抽吸装置8的入口相联通，燃料元件抽吸装置8的出口与装球装置9的入口相连通，两列收球装置5的第二出口均依次连通气氛切换装置10和装球装置9，装球装置9的出口与反应堆压力容器1的入口相连通，再装料储存装置13的出口与燃料元件抽吸装置8的入口相连通。燃料装卸控制系统11的输入端与反应堆功率监测系统12的输出端及两个燃耗测量装置3的输出端相连接，燃料装卸控制系统11的的输出端与系统内各阀门的控制端相连接。

高温气冷堆燃料元件循环方法为：

反应堆压力容器1堆芯活性区中的燃料元件在堆芯中靠重力自上而下流动，从堆芯下部排出的元件分别进入堆芯卸料装置2，进而通过堆芯卸料装置2分两列，经过燃料测量装置3进行燃耗测量后乏燃料被送往燃料储存装置14，未达到燃耗深度的燃料元件进入再装料储存装置13向下游单一输送。

反应堆压力容器1堆芯内的燃料元件分批次连续从堆芯卸料装置2卸出，分别经过燃耗测量装置3进行燃耗测量后进入收球装置5，按照单堆每日循环6000个燃料元件计算，每个收球装置5单次收集125个燃料元件，两列卸出燃料元件循环列交替运行，当一个收球装置5满球后，进行燃料元件机械提升，此时由另一个收球装置5接收堆芯排出的燃料元件。然后对两个收球装置5进行气氛切换，置换为常压空气气氛，两个收球装置5与机械式燃料元件提升装置7之间用具有一定向下坡度的管道连接，两个收球装置5中的燃料元件依靠重力输送的方式进入机械式燃料元件提升装置7内的燃料元件提升，而后燃料元件提升罐21被机械提升至钢结构15顶端与燃料元件提升罐罐盖20接触配合，通过燃料元件抽吸装置8将燃料元件提升罐21内的燃料球抽吸到装球装置9，装球装置9的布置高度要高于反应堆压力容器1的高度，对装球装置9进行气氛切换，置换为堆芯工作压力下的氦气气氛，而后依靠重力输送方式装球装置9内的燃料元件依次装入反应堆压力容器1的堆芯，这样就完成了一个完整的燃料元件循环过程。乏燃料经过燃耗测量后被送往燃料储存装置。

上述过程中，机械式燃料元件提升装置7依靠电机驱动钢缆，实现燃料元件提升罐21的上下移动，机械式燃料元件提升装置7放入提升速率可以实现1.5m/s甚至更高，这样就可以实现在20s时间内单次提升125个燃料元件，大幅提高了燃料元件的提升效率。

综上，本发明实施例的高温气冷堆燃料元件循环系统和方法，能够大幅度提升燃料元件循环的稳定性，减少燃料元件在循环过程中产生的粉尘及碎渣数量，提高系统和设备可靠性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，包括：反应堆压力容器(1)和至少两列卸出燃料元件循环列；

所述反应堆压力容器(1)的入口连通装球装置(9)的出口，反应堆压力容器(1)的出口依次连通堆芯卸料装置(2)和所有卸出燃料元件循环列；

所有卸出燃料元件循环列均包括一个燃料测量装置(3)；所有燃料测量装置(3)的入口均与堆芯卸料装置(2)的出口连通；所有燃料测量装置(3)的第一出口均可连通再装料储存装置(13)或燃料储存装置(14)，所述再装料储存装置(13)的出口依次连通抽吸装置(8)和装球装置(9)；所有燃料测量装置(3)的第二出口均连通一个收球装置(5)；所有收球装置(5)的第一出口均依次连通机械式燃料元件提升装置(7)、燃料元件抽吸装置(8)和装球装置(9)；所有收球装置(5)的第二出口均依次连通气氛切换装置(10)和装球装置(9)。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，堆芯卸料装置(2)的出口与所有燃料测量装置(3)的入口的连接管道上、燃料测量装置(3)与收球装置(5)之间的连接管道上、收球装置(5)的第一出口与机械式燃料元件提升装置(7)的连通管道上均安装有阀门。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，还包括燃料装卸控制系统(11)和反应堆功率监测系统(12)；所述燃料装卸控制系统(11)的输入端与反应堆功率监测系统(12)的输出端及所有燃耗测量装置(3)的输出端相连接，燃料装卸控制系统(11)的输出端与所有阀门的控制端相连接。

4.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，所述机械式燃料元件提升装置(7)包括钢结构(15)、动力提升单元(18)和燃料元件提升罐(21)；所述钢结构(15)侧壁上设有向钢结构(15)底部方向倾斜的燃料元件入口通道；所述钢结构(15)顶部设有燃料元件抽吸管(19)，所述燃料元件抽吸管(19)上端伸出钢结构(15)的顶部，下端伸入钢结构(15)内连接有燃料元件提升罐罐盖(20)；所述钢结构(15)内设有燃料元件提升罐(21)，所述燃料元件提升罐(21)可与燃料元件入口通道连通；所述燃料元件提升罐(21)在动力提升单元(18)的作用下可在钢结构(15)内向上和向下移动与燃料元件提升罐罐盖(20)配合连接或分离；所述动力提升单元(18)部分安装在钢结构(15)上方。

5.根据权利要求4所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，动力提升单元(18)包括电机和钢缆，电机固定安装在钢结构(15)上方；电机输出轴连接钢缆，钢缆穿过钢结构(15)顶部的通孔进入钢结构(15)内部连接燃料元件提升罐(21)。

6.根据权利要求5所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，燃料元件提升罐(21)外设有支撑杆，支撑杆中间连接钢缆，支撑杆远离燃料元件提升罐(21)一端与钢结构(15)内壁通过滚轮和导轨滑动连接。

7.根据权利要求4所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，所述钢结构(15)外表面包覆有用于屏蔽辐射的屏蔽层(16)。

8.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，所述堆芯卸料装置(2)为立式轴系卸料机构；所述燃耗测量装置(3)为利用高纯锗探测燃料元件发射的γ射线进行燃耗测量的装置；所述燃料元件抽吸装置(8)包括罗茨风机和气路管道；所述再装料储存装置(13)为再装料储存罐；所述燃料储存装置(14)为燃料储存罐；所述装球装置(9)为装球罐；所述气氛切换装置(10)包括真空泵、氦气压缩机和氦气暂存罐。

9.根据权利要求1所述的高温气冷堆燃料元件循环系统，其特征在于，所述反应堆压力容器(1)设在堆芯卸料装置(2)的上方；堆芯卸料装置(2)设在收球装置(5)、燃料测量装置(3)、再装料储存装置(13)和燃料储存装置(14)的上方；所述收球装置(5)的第一出口在机械式燃料元件提升装置(7)的入口上方；所述装球装置(9)设在反应堆压力容器(1)和再装料储存装置(13)的上方。

10.一种高温气冷堆燃料元件循环方法，其特征在于：采用如权利要求1至9任意一项所述高温气冷堆燃料元件循环系统进行高温气冷堆燃料元件循环，包括以下步骤：

S100：反应堆压力容器(1)堆芯内的燃料元件分批次从堆芯卸料装置(2)卸出，分别经过燃耗测量后进入一个收球装置(5)；

S200：对所有收球装置(5)进行气氛切换，置换为常压空气气氛；

S300：所有收球装置(5)中的燃料元件依靠重力输送方式进入机械式燃料元件提升装置(7)，经提升后抽吸至装球装置(9)；

S400：对装球装置(9)进行气氛切换，置换为堆芯工作压力下的氦气气氛；

S500：装球装置(9)中的燃料元件依次装入反应堆压力容器(1)的堆芯，乏料经燃耗测量后被送往燃料储存装置(14)。

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