CN115171935A - 一种球床式高温堆新燃料自动装料系统及自动装料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种球床式高温堆新燃料自动装料系统及自动装料方法，系统包括装料子系统、管路监测子系统、吹扫子系统和提升子系统，装料子系统包括通过落球管路依次连接的装料机、表面质量检测装置和换向输送装置，换向输送装置的出口分别连接燃料操作系统和破损球贮罐，换向输送装置根据表面质量检测装置的检测结果和控制指令确定新燃料的输送方向。本发明实现了全自动的新燃料单一化装料，提高了新燃料装料效率。本发明配置了管路监测子系统，可以实时监测燃料操作系统与新燃料装料子系统的隔离效果，一旦放射性物质外泄，可实时关闭新燃料装料子系统的边界隔离阀，防止放射性物质外泄，保护运行人员的安全。

Description

一种球床式高温堆新燃料自动装料系统及自动装料方法

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，尤其涉及一种球床式高温堆新燃料自动装料系统及自动装料方法。

背景技术

球床式高温气冷堆是一种固有安全性好，可用于高效发电和高温供热的先进核反应堆，是国际核能领域第四代核能系统中的首选堆型之一。利用球形燃料元件的有利几何形状，球床式高温气冷堆可实现反应堆的不停堆换料功能。根据反应堆的运行需求，新燃料供应系统每天需要给堆芯补充一定数量的新燃料元件，以维持反应堆足够的后备反应性。根据目前已有技术，新燃料元件一般离散堆积或串列袋装在新燃料贮罐里面，新燃料装料时，主要通过人工手动的方法从新燃料贮罐取出新燃料元件，然后装入新燃料供应系统，进而装入反应堆堆芯。此种装料方法效率较低，需要投入大量的人力、物力，经济性不高。而且新燃料中有可能掺杂有质量不合格的燃料，或者燃料上携带有粉尘或碎屑，如果通过人工手动的方法进行挑选或除尘，效率会更低。因此，有必要研发一种适用于球床式高温堆的新燃料自动装料系统和方法，以解决现有技术下新燃料装料效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球床式高温堆新燃料自动装料系统及自动装料方法，克服现有技术中新燃料装料效率低下的问题。

本申请一方面提出一种球床式高温堆新燃料自动装料系统，包括：装料子系统和管路监测子系统，所述装料子系统包括通过落球管路依次连接的装料机、表面质量检测装置和换向输送装置，换向输送装置的出口分别连接燃料操作系统和破损球贮罐，换向输送装置根据表面质量检测装置的检测结果和控制指令确定新燃料的输送方向，装料子系统与燃料操作系统之间连接有总隔离阀。

所述管路监测子系统包括通过监测管路连接的氦质谱检漏仪，监测管路的一端连接于装料机和表面质量检测装置之间的落球管路上，氦质谱检漏仪通过控制系统连接并控制总隔离阀及装料机的开闭。

本发明通过设置装料子系统，实现了全自动的新燃料单一化装料，提高了整体新燃料装料效率。

本发明配置了新燃料表面质量检测装置和换向输送装置，可实现新燃料表面质量的自动检测和定向分配，避免了不合格燃料元件进入燃料操作系统和反应堆堆芯，有利于提高燃料操作系统的运行稳定性和反应堆的安全性。

本发明配置了新燃料管路监测子系统，可以实时监测燃料操作系统与新燃料装料子系统的隔离效果，一旦放射性物质外泄，可实时关闭新燃料装料子系统的边界隔离阀，防止放射性物质外泄，保护运行人员的安全。

在一些实施例中，所述装料机的进料口通过快接结构连接有新燃料贮罐，新燃料贮罐内设置有用于控制落料的球流挡板。

在一些实施例中，所述装料机设有燃料出口和粉尘出口，燃料出口通过落球管路连接表面质量检测装置，粉尘出口连接用于收集燃料球的粉尘或碎屑的粉尘罐。

在一些实施例中，还包括吹扫子系统，所述吹扫子系统包括主吹扫管路和副吹扫管路，主吹扫管路的一端连接气源，主吹扫管路的另一端连接装料子系统与总隔离阀之间的管路上，副吹扫管路的两端分别连接于氦质谱检漏仪两端的管路上，监测管路的另一端为大气环境，氦质谱检漏仪的前后两端分别连接监测隔离阀，监测隔离阀位于副吹扫管路与监测管路的连接处与氦质谱检漏仪之间的位置。

本发明配置了新燃料管路吹扫系统，可定期执行新燃料装料子系统的粉尘吹扫，防止沉积的石墨粉尘和碎屑影响新燃料元件的正常输送。

在一些实施例中，所述主吹扫管路上连接有第一管道过滤器和空气压缩机，第一管道过滤器连接于气源和空气压缩机之间，副吹扫管路上连接有第二管道过滤器。

在一些实施例中，当燃料操作系统的高度大于装料子系统的高度时，装料子系统与燃料操作系统之间连接有用于将燃料球从低处提升至高处的提升子系统。

在一些实施例中，所述提升子系统并联连接于装料子系统与燃料操作系统之间的管路上，提升子系统包括通过提升管路依次连接的风机和第三管道过滤器和球气分离器，球气分离器设于靠近燃料操作系统的一侧，风机通过正压压送或负压抽吸将燃料球提升至球气分离器中，进而输送至燃料操作系统，提升子系统与装料子系统之间连接有阻止燃料球回流的止回机构。

在一些实施例中，所述装料子系统的落球管路设有两条，两条落球管路共同连接一个粉尘罐，监测管路设有两条，两条监测管路共同连接一个氦质谱检漏仪。

本申请另一方面提出一种球床式高温堆新燃料自动装料方法，利用上述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，包括如下步骤，

装料过程：落球管路处于打开状态，燃料球从新燃料贮罐中落入装料机内，装料机一方面将燃料球输送至表面质量检测装置，另一方面将燃料球携带的粉尘或碎屑排至粉尘罐内；表面质量检测装置对燃料球进行质量检测，检测后的燃料球输送至换向输送装置，并将检测结果信息发送至换向输送装置，换向输送装置接收检测结果信息后转换为对燃料球的动作指令，换向输送装置将质量合格的燃料球输送至燃料操作系统，将质量不合格的燃料球输送至破损球贮罐；

监测过程：监测管路处于打开状态，吹扫管路处于关闭状态，氦质谱检漏仪对装料子系统抽吸气体进行实时监测，当监测到氦气漏率超标时，氦质谱检漏仪发出反馈信号，控制系统关闭总隔离阀，同时停止装料；当故障处理完毕后，氦质谱检漏仪发出反馈信号，控制系统打开总隔离阀，同时恢复装料；

吹扫过程：主吹扫管路和副吹扫管路处于打开状态，总隔离阀、监测隔离阀和装料机燃料出口均处于关闭状态，启动空气压缩机，吹扫气体吹扫后经第二管道过滤器的过滤后排往大气。

在一些实施例中，在装料过程中，当燃料操作系统的高度大于装料子系统的高度时，经换向输送装置输送的质量合格的燃料球通过风机的正压压送或负压抽吸输送至球气分离器中，经球气分离器中气固分离后的燃料球输送至燃料操作系统。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过设置装料子系统，实现了全自动的新燃料单一化装料，提高了整体新燃料装料效率；

(2)本发明配置了新燃料表面质量检测装置和换向输送装置，可实现新燃料表面质量的自动检测和定向分配，避免了不合格燃料元件进入燃料操作系统和反应堆堆芯，有利于提高燃料操作系统的运行稳定性和反应堆的安全性；

(3)本发明所有管路、设备均在空气气氛下工作，解决了现有技术中采用一回路高压氦气输送新燃料元件时，需要泄压处理设备故障的技术难题；

(4)本发明配置了新燃料管路监测子系统，可以实时监测燃料操作系统与新燃料装料子系统的隔离效果，一旦放射性物质外泄，可实时关闭新燃料装料子系统的边界隔离阀，防止放射性物质外泄，保护运行人员的安全；

(5)本发明配置了新燃料管路吹扫系统，可定期执行新燃料装料子系统的粉尘吹扫，防止沉积的石墨粉尘和碎屑影响新燃料元件的正常输送。

(6)本发明配置了新燃料提升子系统，可将新燃料元件从低处的装料子系统通过风机的负压抽吸或正压压送提升至高处的燃料操作系统。

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为装料子系统的高度高于燃料操作系统时的球床式高温堆新燃料自动装料系统的结构示意图；

图2为装料子系统的高度低于燃料操作系统时的球床式高温堆新燃料自动装料系统的结构示意图；

附图标记：

101-新燃料贮罐，102-装料机，103-球路第一隔离阀，104-球路第二隔离阀，105-粉尘罐，106-表面质量检测装置，107-换向输送装置，108-总隔离阀，109-球路第三隔离阀，110-破损球贮罐，111-止回机构；

201-监测第一隔离阀，202-监测第二隔离阀，203-氦质谱检漏仪，204-监测第三隔离阀；

301-第一管道过滤器，302-空气压缩机，303-吹扫第一隔离阀，304-吹扫第二隔离阀，305-第二管道过滤器；

401-风机，402-冷却器，403-第三管道过滤器，404-提升第一隔离阀，405-球气分离器，406-提升第二隔离阀，407-提升段管路。

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。

下面参考附图描述本发明实施例的球床式高温堆新燃料自动装料系统。

如图1所示，本申请实施例一方面提出一种球床式高温堆新燃料自动装料系统，包括：装料子系统、管路监测子系统和吹扫子系统。

装料子系统包括新燃料贮罐101、装料机102、表面质量检测装置106和换向输送装置107，其中新燃料贮罐101与装料机102通过快接结构连接，新燃料贮罐101内设置有用于控制落料的球流挡板。新燃料贮罐101与装料机102连接后，打开球流挡板，新燃料元件(即燃料球)依靠重力进入装料机102内。

装料机102为自动装料机102，装料机102设有燃料出口和粉尘出口，燃料出口通过落球管路连接表面质量检测装置106，粉尘出口连接粉尘罐105，用于收集装料过程中燃料球产生的粉尘或碎屑。装料机102可以通过设置筛网或其他结构来实现去除粉尘或碎屑的功能，该技术为现有技术，在此不做赘述。

装料机102、表面质量检测装置106和换向输送装置107通过落球管路依次连接，装料机102执行新燃料的单一化输送功能，将贮存在新燃料贮罐101的燃料球逐一输送至下游的落球管路。

装料机102的下游连接表面质量检测装置106，表面质量检测装置106采用三维视觉扫描技术，可对燃料球表面的划痕、缺陷进行识别，并判断是否满足验收准则要求。该项技术为现有技术，在此不做赘述。

表面质量检测装置106的下游连接换向输送装置107，换向输送装置107的出口分别连接燃料操作系统和破损球贮罐110，换向输送装置107根据表面质量检测装置106的检测结果和控制指令确定新燃料的输送方向，不合格的新燃料元件输送至破损球贮罐110，合格完好的新燃料元件则输送至燃料操作系统。

在一些具体的实施例中，装料子系统根据装料需求可以设计为一列落球管路，也可以设计为两列或多列落球管路，从冗余设计的原则考虑，优选设计两列落球管路，以保证自动装料的可靠性。

当设计两列落球管路时，两条落球管路共用一个粉尘罐105，即两个装料机102的粉尘出口通过管路共同连接同一个粉尘罐105，并在该管路上分别连接球路第一隔离阀103，用于控制粉尘下落，例如当粉尘罐105满载时，需关闭球路第一隔离阀103，将粉尘罐105排空后再打开球路第一隔离阀103；又如，装料机102可将粉尘积累一定程度后再打开球路第一隔离阀103进行排尘。

在装料机102和表面质量检测装置106之间连接有球路第二隔离阀104，用于控制落球管路的通断。

装料子系统与燃料操作系统之间连接有总隔离阀108，具体的，在换向输送装置107与燃料操作系统之间连接总隔离阀108，总隔离阀108用于控制新燃料元件是否继续向燃料操作系统内通入。

换向输送装置107和破损球贮罐110之间的管路上连接有球路第三隔离阀109，用于控制不合格的新燃料元件的下落。

管路监测子系统包括通过监测管路连接的氦质谱检漏仪203，监测管路的一端通过三通连接于装料机102和表面质量检测装置106之间的落球管路上，氦质谱检漏仪203通过控制系统连接并控制总隔离阀108及装料机102的开闭。管路监测子系统主要功能是监测燃料操作系统是否存在氦气泄漏，一旦监测出氦气泄漏，将及时关闭装料子系统与燃料操作系统之间的总隔离阀108，防止放射性物质外漏，保护运行人员的安全。

在一些具体的实施例中，监测管路包括监测总管路和监测分管路，监测分管路的列数结合装料子系统的落球管路的列数配套设置，若落球管路设置两列，则每列落球管路均连接一个监测分管路，两个监测分管路并联设置，共同连接一个监测总管路，氦质谱检漏仪203连接在监测总管路上。每个监测分管路上各自连接有监测第一隔离阀201，监测总管路上在氦质谱检漏仪203的前后两端分别连接监测第二隔离阀202和监测第三隔离阀204。监测总管路的一端连通大气环境。

吹扫子系统包括主吹扫管路和副吹扫管路，主吹扫管路的一端连接气源，主吹扫管路的另一端连接装料子系统与总隔离阀108之间的管路上，具体的，主吹扫管路的另一端连接换向输送装置107与总隔离阀108之间的落球管路上。主吹扫管路上以气源为始端依次连接有第一管道过滤器301、空气压缩机302和吹扫第一隔离阀303。第一管道过滤器301用于将空气的杂质过滤掉，防止将杂质带入到系统中。空气压缩机302用于将空气转换为高压气源。吹扫第一隔离阀303用于控制吹扫动作的启动或关闭。

副吹扫管路的两端分别通过三通连接于氦质谱检漏仪203的两端的监测总管路上，监测第二隔离阀202位于氦质谱检漏仪203的左侧，监测第三隔离阀204位于氦质谱检漏仪203的右侧，副吹扫管路的两端分别连接于监测第二隔离阀202的左侧以及监测第三隔离阀204的右侧。副吹扫管路上连接有吹扫第二隔离阀304和第二管道过滤器305，第二管道过滤器305的一端连接吹扫第二隔离阀304，另一端连通大气环境。第二管道过滤器305用于将吹扫后的杂质进行过滤，使排向大气的空气没有杂质污染。

管路吹扫子系统的功能是对装料子系统的落球管路进行定期吹扫，避免管路沉积的石墨粉尘和碎屑影响新燃料元件的正常输送。

在一些具体的实施例中，若落球管路设置两列，主吹扫管路上并联出一条支路，该支路连接于第二个落球管路上，该支路的一端连接于空气压缩机302下游的管路，该支路的另一端连接在第二个落球管路上的换向输送装置107和总隔离阀108之间。该支路上同样也连接一个吹扫第一隔离阀303。相当于空气压缩机302的下游连接两个相互并联的支路，每个支路上均连接有一个吹扫第一隔离阀303，两个支路分别连接在两个落球管路上。若落球管路设有多列，则支路的数量与落球管路的列数相等。

上述的装料子系统主要依靠重力输送新燃料元件，所连接的落球管路为入口端向出口端向下倾斜设置或垂直设置，使燃料球可通过自身重力从上游的装置滚动至下游的装置中。

在一些具体的实施例中，本系统包括两种情形，一种为装料子系统的高度高于燃料操作系统及其接口，另一种为装料子系统的高度低于燃料操作系统及其接口。若装料子系统的高度高于燃料操作系统及其接口，则燃料球全程可通过自身重力从新燃料贮罐101输送至燃料操作系统。若装料子系统的高度低于燃料操作系统及其接口，则装料子系统与燃料操作系统之间还连接有提升子系统，用于将燃料球从位于低处的装料子系统提升至位于高处的燃料操作系统。

在一些具体的实施例中，如图2所示，提升子系统并联连接于装料子系统与燃料操作系统之间的管路上，提升子系统包括通过提升管路依次连接的风机401、冷却器402、第三管道过滤器403、提升第一隔离阀404和球气分离器405，球气分离器405设于靠近燃料操作系统的一侧，风机401通过正压压送或负压抽吸将燃料球提升至球气分离器405中，进而输送至燃料操作系统。冷却器402用于为风机401降温，若风机401自带冷却装置，则不需要额外连接冷却器402。第三管道过滤器403用于将正压或负压的风中的杂质进行过滤，防止将杂质带入到系统中。

具体的，球气分离器405上设有出风口、进球口和出球口，出风口连接提升管路的提升第一隔离阀404，进球口连接落球管路的总隔离阀108，出球口连接燃料操作系统。球气分离器405的具体结构可以参考气固分离器，即通过风机401将燃料球从进球口吸入分离器内，落在分离器内的向外倾斜的输送通道上，进而可通过燃料球的自身重力从出球口输出。此结构为现有技术，在此不做赘述。

提升子系统与装料子系统的提升段管路407构成了一个闭式气固两相流输送回路。提升子系统的主要功能是将新燃料元件从低处负压抽吸或正压压送至高处。具体的，提升段管路407连接于总隔离阀108和球气分离器405之间。风机401将燃料球通过提升段管路407输送至球气分离器405的进球口内。

在一些具体的实施例中，风机401采用罗茨风机。当提升子系统采用正压压送的方式提升新燃料元件时，罗茨风机为正压风机；当提升子系统采用负压抽吸的方式提升新燃料元件时，罗茨风机为负压风机。

在一些具体的实施例中，提升子系统与装料子系统之间连接有阻止燃料球回流的止回机构111。当提升子系统采用正压压送的方式提升新燃料元件时，送出的风可能会将燃料球沿落球管路原路吹回，因此设置止回机构111，可防止这种情况的发生。止回机构111的原理等同于止回阀，只可单向输送燃料球。

具体的，止回机构111位于主吹扫管路与落球管路的连接处与提升管路与落球管路的连接处之间的位置。

在一些具体的实施例中，若落球管路设置两列，提升管路的一端分别连接两个相互并联的支路，每个支路连接于相应的落球管路，每个支路上连接有提升第二隔离阀406。提升管路的另一端同样分别连接两个相互并联的支路，每个支路上均连接有提升第一隔离阀404和球气分离器405，对应的每个支路上的球气分离器405分别通过一个提升段管路407连接一个落球管路。两个落球管路共用一套风机401、冷却器402和第三管道过滤器403。

在一些具体的实施例中，燃料操作系统之前也可连接止回机构，防止燃料操作系统中的燃料球被风机401吸回来。

本发明所有工艺流程均在空气气氛环境下执行。即系统工作介质为新燃料元件和空气。

本申请实施例另一方面提出一种球床式高温堆新燃料自动装料方法，利用上述的球床式高温堆新燃料自动装料系统。分为两种情形，一种为装料子系统的高度高于燃料操作系统及其接口，另一种为装料子系统的高度低于燃料操作系统及其接口。

(1)如图1所示，当装料子系统的高度高于燃料操作系统及其接口时，自动装料方法包括如下步骤：

装料过程：正常运行时，落球管路处于打开状态，即打开球路第一隔离阀103、球路第二隔离阀104、球路第三隔离阀109和总隔离阀108，新燃料贮罐101与装料机102对接就位，根据燃料操作系统需求开始自动装料。燃料球从新燃料贮罐101中落入装料机102内，装料机102将新燃料元件单一化卸出。装料机102一方面将燃料球输送至表面质量检测装置106，另一方面将燃料球携带的粉尘或碎屑排至粉尘罐105内贮存。表面质量检测装置106对燃料球进行质量检测，检测后的燃料球输送至换向输送装置107，并将检测结果信息发送至换向输送装置107，确定燃料球的输送方向，换向输送装置107接收检测结果信息后转换为对燃料球的动作指令，换向输送装置107将质量合格的燃料球输送至燃料操作系统，将质量不合格的燃料球输送至破损球贮罐110。

监测过程：正常运行时，监测管路处于打开状态，即打开监测第一隔离阀201、监测第二隔离阀202和监测第三隔离阀204。吹扫管路处于关闭状态，即关闭吹扫第一隔离阀303和吹扫第二隔离阀304。氦质谱检漏仪203采用负压吸枪法对装料子系统的落球管路抽吸气体进行实时监测。当监测到氦气漏率超标时，氦质谱检漏仪203发出反馈信号，控制系统关闭总隔离阀108，同时停止装料；当故障处理完毕后，氦质谱检漏仪203发出反馈信号，控制系统打开总隔离阀108，同时恢复装料。

吹扫过程：正常运行时，主吹扫管路、副吹扫管路和监测分管路处于打开状态，即打开吹扫第一隔离阀303、吹扫第二隔离阀304、监测第一隔离阀201，关闭球路第二隔离阀104、总隔离阀108、监测第二隔离阀202、监测第三隔离阀204。启动空气压缩机302，吹扫气体对落球管路吹扫后，经第二管道过滤器305的过滤后排往大气。

(2)如图2所示，当装料子系统的高度低于燃料操作系统及其接口时，自动装料方法包括如下步骤：

装料过程：正常运行时，落球管路和提升管路处于打开状态，即打开球路第一隔离阀103、球路第二隔离阀104、球路第三隔离阀109、总隔离阀108、提升第一隔离阀404和提升第二隔离阀406，新燃料贮罐101与装料机102对接就位，根据燃料操作系统需求开始自动装料。燃料球从新燃料贮罐101中落入装料机102内，装料机102将新燃料元件单一化卸出。装料机102一方面将燃料球输送至表面质量检测装置106，另一方面将燃料球携带的粉尘或碎屑排至粉尘罐105内贮存。表面质量检测装置106对燃料球进行质量检测，检测后的燃料球输送至换向输送装置107，并将检测结果信息发送至换向输送装置107，确定燃料球的输送方向，换向输送装置107接收检测结果信息后转换为对燃料球的动作指令，换向输送装置107将质量合格的燃料球输送至提升段管路407的起始端。燃料球在风机401输送的气力的作用下提升至提升段管路407的顶部，并在球气分离器405中进行气固两相分离，燃料球依靠自身重力进入燃料操作系统。换向输送装置107将质量不合格的燃料球输送至破损球贮罐110。

监测过程：正常运行时，监测管路处于打开状态，即打开监测第一隔离阀201、监测第二隔离阀202和监测第三隔离阀204。吹扫管路处于关闭状态，即关闭吹扫第一隔离阀303和吹扫第二隔离阀304。氦质谱检漏仪203采用负压吸枪法对装料子系统的落球管路抽吸气体进行实时监测。当监测到氦气漏率超标时，氦质谱检漏仪203发出反馈信号，控制系统关闭总隔离阀108，同时停止装料；当故障处理完毕后，氦质谱检漏仪203发出反馈信号，控制系统打开总隔离阀108，同时恢复装料。

吹扫过程：正常运行时，主吹扫管路、副吹扫管路和监测分管路处于打开状态，即打开吹扫第一隔离阀303、吹扫第二隔离阀304、监测第一隔离阀201，关闭球路第二隔离阀104、总隔离阀108、监测第二隔离阀202、监测第三隔离阀204、提升第二隔离阀406。启动空气压缩机302，吹扫气体对落球管路吹扫后，经第二管道过滤器305的过滤后排往大气。

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)

1.一种球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，包括：

装料子系统，所述装料子系统包括通过落球管路依次连接的装料机、表面质量检测装置和换向输送装置，换向输送装置的出口分别连接燃料操作系统和破损球贮罐，换向输送装置根据表面质量检测装置的检测结果和控制指令确定新燃料的输送方向，装料子系统与燃料操作系统之间连接有总隔离阀；

管路监测子系统，所述管路监测子系统包括通过监测管路连接的氦质谱检漏仪，监测管路的一端连接于装料机和表面质量检测装置之间的落球管路上，氦质谱检漏仪通过控制系统连接并控制总隔离阀及装料机的开闭。

2.根据权利要求1所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，所述装料机的进料口通过快接结构连接有新燃料贮罐，新燃料贮罐内设置有用于控制落料的球流挡板。

3.根据权利要求1所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，所述装料机设有燃料出口和粉尘出口，燃料出口通过落球管路连接表面质量检测装置，粉尘出口连接用于收集燃料球的粉尘或碎屑的粉尘罐。

4.根据权利要求1所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，还包括吹扫子系统，所述吹扫子系统包括主吹扫管路和副吹扫管路，主吹扫管路的一端连接气源，主吹扫管路的另一端连接装料子系统与总隔离阀之间的管路上，副吹扫管路的两端分别连接于氦质谱检漏仪两端的管路上，监测管路的另一端为大气环境，氦质谱检漏仪的前后两端分别连接监测隔离阀，监测隔离阀位于副吹扫管路与监测管路的连接处与氦质谱检漏仪之间的位置。

5.根据权利要求4所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，所述主吹扫管路上连接有第一管道过滤器和空气压缩机，第一管道过滤器连接于气源和空气压缩机之间，副吹扫管路上连接有第二管道过滤器。

6.根据权利要求1所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，当燃料操作系统的高度大于装料子系统的高度时，装料子系统与燃料操作系统之间连接有用于将燃料球从低处提升至高处的提升子系统。

7.根据权利要求6所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，所述提升子系统并联连接于装料子系统与燃料操作系统之间的管路上，提升子系统包括通过提升管路依次连接的风机和第三管道过滤器和球气分离器，球气分离器设于靠近燃料操作系统的一侧，风机通过正压压送或负压抽吸将燃料球提升至球气分离器中，进而输送至燃料操作系统，提升子系统与装料子系统之间连接有阻止燃料球回流的止回机构。

8.根据权利要求1～7任一项所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，其特征在于，所述装料子系统的落球管路设有两条，两条落球管路共同连接一个粉尘罐，监测管路设有两条，两条监测管路共同连接一个氦质谱检漏仪。

9.一种球床式高温堆新燃料自动装料方法，其特征在于，利用权利要求1～8任一项所述的球床式高温堆新燃料自动装料系统，包括如下步骤，

装料过程：落球管路处于打开状态，燃料球从新燃料贮罐中落入装料机内，装料机一方面将燃料球输送至表面质量检测装置，另一方面将燃料球携带的粉尘或碎屑排至粉尘罐内；表面质量检测装置对燃料球进行质量检测，检测后的燃料球输送至换向输送装置，并将检测结果信息发送至换向输送装置，换向输送装置接收检测结果信息后转换为对燃料球的动作指令，换向输送装置将质量合格的燃料球输送至燃料操作系统，将质量不合格的燃料球输送至破损球贮罐；

监测过程：监测管路处于打开状态，吹扫管路处于关闭状态，氦质谱检漏仪对装料子系统抽吸气体进行实时监测，当监测到氦气漏率超标时，氦质谱检漏仪发出反馈信号，控制系统关闭总隔离阀，同时停止装料；当故障处理完毕后，氦质谱检漏仪发出反馈信号，控制系统打开总隔离阀，同时恢复装料；

吹扫过程：主吹扫管路和副吹扫管路处于打开状态，总隔离阀、监测隔离阀和装料机燃料出口均处于关闭状态，启动空气压缩机，吹扫气体吹扫后经第二管道过滤器的过滤后排往大气。

10.根据权利要求9所述的球床式高温堆新燃料自动装料方法，其特征在于，在装料过程中，当燃料操作系统的高度大于装料子系统的高度时，经换向输送装置输送的质量合格的燃料球通过风机的正压压送或负压抽吸输送至球气分离器中，经球气分离器中气固分离后的燃料球输送至燃料操作系统。

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