CN206259183U - 一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其包括筒体、上端盖、下端盖和设于筒体内部的燃料篮，下端盖固定连接在筒体的底部，上端盖固定连接在筒体的顶部；筒体包括屏蔽块和排水管，屏蔽块设置在筒体顶部的内壁上，屏蔽块内部设有折弯90°的通孔，通孔的上端设有封堵板，下端与排水管连通。相对于现有技术，本实用新型在保证燃料贮罐顶盖密封性能的同时降低了水下盖顶盖的操作难度，并降低了对操作过程中人员的辐照剂量，实现了乏燃料组件的安全可靠贮存。

Description

一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐

技术领域

本实用新型属于核电技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐。

背景技术

核电厂乏燃料干式贮存中，常采用在混凝土卧式模块内水平放置、贮存已装载有乏燃料组件的燃料贮罐，然后封堵腔室进口进行燃料贮罐的长期贮存。

其中，燃料贮罐的主要功能是：1)提供密封，包容放射性物质；2)为乏燃料组件提供结构支撑，维持乏燃料组件的次临界状态；3)提供一定的辐射屏蔽功能。

燃料贮罐一般具有一个厚顶盖(200mm以上)，当燃料贮罐装载乏燃料组件后，需要将顶盖落下与燃料贮罐筒体闭合。厚顶盖用于屏蔽轴向方向的辐射，防止人员在进行顶盖密封焊接时接受过量的辐射。另外为了排出燃料贮罐内部的水体，需要设置一根直通燃料贮罐底部的排水管。

而目前现有的燃料贮罐，其排水管一般设置在顶盖上，这样当燃料贮罐在水下装满乏燃料组件后，需要用吊车将顶盖移到燃料贮罐的正上部，精确定位后，使顶盖在水下慢慢向下移动，保证排水管精确插入到燃料贮罐内部排水管保护套管内，因排水管外径与排水管保护套管内径差别很小，因此对操作的精度要求很高，需要密切观察排水管是否和排水管保护套管发生干涉。若不能精确定位或者操作过程中吊车有轻微移位，则可能导致已经插入到排水管保护套管内的排水管弯曲变形，因此这种方式在水下的操作难度较大。

现有技术中，设在燃料贮罐内部的燃料篮一般为方管或直板拼接的蜂窝状结构，这种燃料篮的壁厚较薄，在燃料贮罐发生诸如跌落等事故工况受到较大冲击载荷时，可能导致燃料篮因冲击力而变形，出现乏燃料组件无法回取的严重情况。另外，蜂窝状燃料篮在贮存状态下与燃料贮罐内壁的接触面积很小，因此燃料贮罐内的乏燃料释热一般只能通过辐射和内部惰性气体的自然对流导出，因此燃料包壳的峰值温度较高，距离法规要求的温度限值较近，安全裕度较小。

有鉴于此，确有必要提供一种水下操作简单、抗冲击能力强、导热能力强的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，以降低操作人员的受辐照剂量，并实现乏燃料组件的安全可靠贮存。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种水下操作简单、抗冲击能力强、导热能力强的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，以降低操作人员的受辐照剂量，并实现乏燃料组件的安全可靠贮存。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其包括筒体、上端盖、下端盖和设于筒体内部的燃料篮，下端盖固定连接在筒体的底部，上端盖固定连接在筒体的顶部；所述筒体包括屏蔽块和排水管，所述屏蔽块设置在筒体顶部的内壁上，屏蔽块内部设有折弯90°的通孔，通孔的上端设有封堵板，下端与排水管连通。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述屏蔽块分为上下两层，上下层间形成阶梯密封面，屏蔽块通过阶梯密封面与上端盖贴合。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述屏蔽块内设有两个对称的L型通孔，两个通孔内都设有快速接头；其中一个通孔的末端设有堵块，并在该通孔的下端开设与之相连通的连接通孔，所述连接通孔与排水管连接。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述排水管包括圆管、套置于圆管上的六角块和垫片，排水管的顶部具有外螺纹结构，连接通孔具有内螺纹结构，连接通孔与排水管通过螺纹啮合的方式连接。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述筒体顶部的内壁上还设有挡条和吊耳，挡条沿筒体内壁环绕一周，用于放置和定位上端盖；吊耳均匀分布在筒体的内壁上，用于筒体的吊装。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述下端盖包括底板、支撑板、位于底板和支撑板之间的下屏蔽板和安装在底板上的抓环，支撑板和底板分别与筒体连接。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述支撑板上设有一排水管孔和若干块均匀分布的限位块，燃料篮的底部置于限位块间形成的沟槽内，用于约束燃料篮在水平方向的位移；所述下屏蔽板为铅板或碳钢板。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述上端盖包括顶盖、上屏蔽板和位于顶盖和上屏蔽板之间的中间板，上端盖的上表面与筒体的上沿平齐。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述上屏蔽板开设有与屏蔽块的阶梯密封面相匹配的阶梯缺口，所述中间板开设有与屏蔽块上部形状相匹配的屏蔽缺口；所述顶盖的外表面上设有用于吊装的螺纹孔。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述燃料篮包括贮存套筒、上格栅板、中格栅板、下格栅板、旋紧螺柱、支撑圆柱和拉杆，所述上格栅板、中格栅板和下格栅板上开设有拉杆孔、排水管孔和放置贮存套筒的矩形孔，所述贮存套筒插入上格栅板、中格栅板和下格栅板上的矩形孔中，支撑圆柱固定于相邻格栅板之间用于支撑定距，拉杆的顶部与旋紧螺柱连接，底部与下格栅板上的拉杆孔螺纹啮合连接。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述下格栅板上的拉杆孔具有内螺纹结构，下格栅板的下表面在拉杆孔的对应位置设有螺纹柱，用于加深内螺纹的长度。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述下格栅板的下表面设有支撑条，燃料篮置于燃料贮罐内部时，支撑条置于支撑板上限位块形成的沟槽内，用于约束燃料篮在水平方向的位移。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述上格栅板上设有与吊耳形状相匹配的缺口；所述中格栅板上还设有漏液口，用于排水过程时水体向燃料贮罐底部流动。

作为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的一种改进，所述贮存套筒包括方管、中子吸收体板、包覆片和搭接环，所述方管四个外壁上均设有中子吸收体板，中子吸收体板的外侧设有包覆片，所述包覆片的边缘与方管连接；搭接环置于方管的底部，用于贮存套管和下格栅板的固定连接；贮存套筒分别与上格栅板和下格栅板的矩形孔边缘固定连接。

相对于现有技术，本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐具有以下有益技术效果：

1)在保证燃料贮罐顶盖密封性能的同时降低了水下盖顶盖的操作难度，并降低了对操作过程中人员的辐照剂量；

2)通过格栅板强化乏燃料释热的导出，增强燃料篮的强度和刚度，强化了燃料篮的抗冲击能力，同时提高了燃料篮的导热能力，使乏燃料的装载、贮存等操作安全可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐进行详细说明，其中：

图1为本实用新型核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐的整体结构剖面示意图。

图2为图1中筒体的部分剖面示意图。

图3为图2中屏蔽块的结构示意图。

图4为图3中屏蔽块的剖面示意图。

图5为图2中排水管的结构示意图。

图6为图1中下端盖的垂直剖面示意图。

图7为图6中支撑板的结构示意图。

图8为图1中上端盖的垂直剖面示意图。

图9为图8中顶盖的结构示意图。

图10为图8中中间板的结构示意图。

图11为图8中上屏蔽板的结构示意图。

图12为图1中燃料篮的整体结构示意图。

图13为图12中旋紧螺柱和拉杆的局部放大图。

图14为图12中上格栅板的结构示意图。

图15为图12中中格栅板的结构示意图。

图16为图12中下格栅板的结构示意图。

图17为图12中下格栅板下表面的结构示意图。

图18为图12中贮存套筒的结构示意图。

图19为图12中贮存套筒的水平剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型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实用新型，并非为了限定本实用新型。

本实用新型提供了一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其包括筒体100、上端盖200、下端盖300和设于筒体100内部的燃料篮400；下端盖300固定连接在筒体100的底部，上端盖200固定连接在筒体100的顶部；筒体100包括屏蔽块110和排水管120，屏蔽块110设置在筒体100顶部的内壁上，屏蔽块110内部设有折弯90°的通孔111，通孔111的上端设有封堵板112，下端与排水管120连通。

请参照图1所示，筒体100构成燃料贮罐的中部，筒体100可采用不锈钢材料，其两端分别与上端盖200和下端盖300焊接连接，形成一圆柱形的燃料贮罐，其内部承受一定压力，起到包容放射性物质的作用。

请参照图2和图3所示，筒体100包括屏蔽块110和排水管120，屏蔽块110为梯形结构，梯形屏蔽块110焊接在筒体100顶部的内壁上，梯形屏蔽块110分为上下两层，上层略小于下层，上下层间形成一个阶梯密封面115，在燃料贮罐组装完成后，阶梯密封面115和下端盖300密封贴合，以防止射线沿接触缝隙直接溢出。

筒体100顶部的内壁上还设有挡条130和吊耳140，挡条130焊接在筒体100内壁的顶端并沿筒体100内壁环绕一周，用于放置和定位上端盖200，并使安装后上端盖200的上沿与筒体的上沿齐平；4个吊耳140均匀分布在筒体100内壁的顶端上，用于筒体100的吊装等操作。

请参照图4所示，梯形屏蔽块110的内部沿中心面对称开设了两个L型通孔111，两个通孔111内都安装了快速接头116；其中一个L型通孔111的末端用堵块113封堵，在L型通孔111的下端开设一个与这个L型通孔相通的连接通孔114，连接通孔114具有内螺纹结构，用于与排水管120连接进行排水操作；另一个L型通孔111向贮罐内部通入一定压力惰性气体，在乏燃料装载完毕后，在两个通孔111的顶端都盖上封堵板112，进行焊接封堵，改道焊缝构成防止放射性物质在上端盖200处泄露的第一道焊缝；设置L型通孔的目的是防止燃料贮罐的内部射线沿通孔直接向外辐照溢出。

请参照图5所示，排水管120包括圆管122、套置于圆管122上的六角块124和垫片126，六角块124与圆管122焊接固定，圆管122的顶端具有外螺纹结构，在安装时，将垫片126套置于圆管122上并位于六角块124之上，排水管120通过圆管122顶部的外螺纹结构与屏蔽块110中连接通孔114的内螺纹结构相啮合连接。

请参照图6所示，下端盖300包括底板310、支撑板320、位于底板310和支撑板320之间的下屏蔽板330和安装在底板310上的抓环340。下端盖300具有三层结构，其主要功能是屏蔽燃料贮罐沿轴向方向的辐射，其中支撑板320和底板310分别与筒体100焊接固定，这样就在放射性物质泄漏的路径上设置了两道焊缝，起到“冗余密封”的效果。下屏蔽板330可选择铅板或碳钢板，位于支撑板320和底板310之间，主要具有屏蔽功能；抓环340焊接在底板310的下表面，主要用于在水平状态下将燃料贮罐推入或拉出混凝土卧式模块。

请参照图7所示，支撑板320为一圆形钢板，支撑板320上设有24块均匀分布的限位块324，限位块324和支撑板320通过焊接固定，限位块112的截面为一正方形，其中心与燃料篮400中贮存腔室的中心同心；限位块324间形成沟槽，燃料篮400的底部置于沟槽内，用于约束和限制燃料篮400在水平方向的位移；支撑板320在与排水管120对应的位置挖一排水管孔322，排水管120插入其中，用于装载乏燃料组件后的排水操作。

请参照图8-11所示，上端盖200包括顶盖210、上屏蔽板220和位于顶盖210和上屏蔽板220之间的中间板230。上端盖200的上沿和筒体100的上沿平齐，焊接一圈角焊缝连接，该道焊缝为防止燃料贮罐内放射性物质从上端盖200处泄露的第二道焊缝。

顶盖210为一圆形钢板，顶盖210的外表面上设有12个用于吊装的螺纹孔212，用于后续燃料贮罐在装载乏燃料组件后的吊装操作。中间板230为一个开设梯形屏蔽缺口232的薄圆板，其圆弧部分与筒体100焊接，梯形屏蔽缺口232与梯形屏蔽块110上层的梯形结构相匹配契合，并进行焊接固定。这处焊缝与梯形屏蔽块110和封堵板112之间的焊缝共同构成防止燃料贮罐内放射性物质从上端盖200处泄露的第一道焊缝屏障。

上屏蔽板220为一开设梯形阶梯缺口222的厚圆板，其材质为碳钢或不锈钢。屏蔽板220的梯形阶梯缺口222与梯形屏蔽块110的阶梯密封面相匹配契合，屏蔽板220置于挡条130上。

请参照图12-17所示，燃料篮400包括贮存套筒410、上格栅板420、中格栅板430、下格栅板440、旋紧螺柱450、支撑圆柱460和拉杆470。上格栅板420为一圆板，其上开设有24个均匀分布用于放置贮存套筒410的的矩形孔426，并在圆板边缘对称设有四个“凸”形缺口428，在燃料篮400置于燃料贮罐内部时，吊耳140位于“凸”形缺口428的位置；上格栅板420上还开设一排水管孔424和四个拉杆孔422，排水管孔424用于穿过排水管120，四个拉杆孔422用于穿过拉杆470。

中格栅板430共19块，相邻格栅板之间距离相同，中格栅板430上开设有24个均匀分布用于放置贮存套筒410的矩形孔426，也具有一个排水管孔424和四个拉杆孔422，排水管孔424用于穿过排水管120，四个拉杆孔422用于穿过拉杆470，同时中格栅板430上还设有4个漏液孔432，用于排水过程时水体向燃料贮罐底部流动。

下格栅板440上开设有24个均匀分布用于放置贮存套筒410的矩形孔426，也具有一个排水管孔424和四个拉杆孔422，排水管孔424用于穿过排水管120，下格栅板440上的拉杆孔422具有内螺纹结构，用于和拉杆470相啮合，为了保证啮合的螺纹长度，在下格栅板440下表面的拉杆孔对应位置处设置了一个螺纹柱442，使得螺纹孔的总深度为40mm。下格栅板440下表面焊接有支撑条444，在燃料篮400置于燃料贮罐内部时，支撑条444置于支撑板320上限位块324形成的沟槽内，约束和限制燃料篮在燃料贮罐内的位移。

4根拉杆470插入上格栅板420、19块中格栅板430和下格栅板440上的拉杆孔422内，拉杆470的底部拧入下格栅板440的具有内螺纹结构的拉杆孔422内，在相邻格栅板之间插入支撑圆柱460用于支撑定距，最后将旋紧螺柱450与拉杆470的顶端旋紧，将整个格栅板框架固定。将24根贮存套筒410插入到格栅板中的矩形孔426中，并将贮存套筒410的底部和顶部分别与下格栅板440和上格栅板420的矩形孔426边缘焊接固定。三种格栅板的尺寸规格相同，燃料篮置于燃料贮罐内时，格栅板与筒体的内壁具有一定的间隙。

请参照图18和图19所示，贮存套筒410包括方管412、中子吸收体板414、包覆片416和搭接环418。方管412的四周外壁上包覆有4块中子吸收体板414，用于吸收中子，中子吸收体板414的外侧包覆一层包覆片416，包覆片416的边缘焊接在方管412上，从而将中子吸收体板414固定在方管的周围。搭接环418为一正方形套环，焊接在方管412的底部，用于将贮存套筒410和下格栅板440相焊接固定，方管410的顶部与上格栅板420固定焊接，从而将整个贮存套管固定在燃料篮400上。

结合以上对本实用新型的详细描述可以看出，相对于现有技术，本实用新型至少具有以下有益技术效果：

1)在保证燃料贮罐顶盖密封性能的同时降低了水下盖顶盖的操作难度，并降低了对操作过程中人员的辐照剂量；

2)通过格栅板强化乏燃料释热的导出，增强燃料篮的强度和刚度，强化了燃料篮的抗冲击能力，同时提高了燃料篮的导热能力，使乏燃料的装载、贮存等操作安全可靠。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型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，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (14)

1.一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其包括筒体、上端盖、下端盖和设于筒体内部的燃料篮，下端盖固定连接在筒体的底部，上端盖固定连接在筒体的顶部，其特征在于：所述筒体包括屏蔽块和排水管，屏蔽块设置在筒体顶部的内壁上，屏蔽块内部设有折弯90°的通孔，通孔的上端设有封堵板，下端与排水管连通。

2.根据权利要求1所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述屏蔽块分为上下两层，上下层间形成阶梯密封面，屏蔽块通过阶梯密封面与上端盖贴合。

3.根据权利要求1所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述屏蔽块内设有两个对称的L型通孔，两个通孔内都设有快速接头，其中一个通孔的末端设有堵块，并在该通孔的下端开设与之相连通的连接通孔，所述连接通孔与排水管连接。

4.根据权利要求1或3所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述排水管包括圆管、套置于圆管上的六角块和垫片，排水管的顶部具有外螺纹结构，连接通孔具有内螺纹结构，连接通孔与排水管通过螺纹啮合的方式连接。

5.根据权利要求1所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述筒体顶部的内壁上还设有挡条和吊耳，挡条沿筒体内壁环绕一周，用于放置和定位上端盖；吊耳均匀分布在筒体的内壁上，用于筒体的吊装。

6.根据权利要求1所述的一种核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述下端盖包括底板、支撑板、位于底板和支撑板之间的下屏蔽板以及安装在底板上的抓环，支撑板和底板分别与筒体固定连接。

7.根据权利要求6所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述支撑板上设有一排水管孔和若干块均匀分布的限位块，燃料篮的底部置于限位块间形成的沟槽内，用于约束燃料篮在水平方向的位移；所述下屏蔽板为铅板或碳钢板。

8.根据权利要求1所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述上端盖包括顶盖、上屏蔽板和位于顶盖和上屏蔽板之间的中间板，上端盖的上表面与筒体的上沿平齐。

9.根据权利要求8所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述上屏蔽板开设有与屏蔽块的阶梯密封面相匹配的阶梯缺口，所述中间板开设有与屏蔽块上层形状相匹配的屏蔽缺口，所述顶盖的外表面上设有用于吊装的螺纹孔。

10.根据权利要求1所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述燃料篮包括贮存套筒、上格栅板、中格栅板、下格栅板、旋紧螺柱、支撑圆柱和拉杆，所述上格栅板、中格栅板和下格栅板上开设有拉杆孔、排水管孔和放置贮存套筒的矩形孔，所述贮存套筒插入上格栅板、中格栅板和下格栅板上的矩形孔中，支撑圆柱固定于相邻格栅板之间用于支撑定距，拉杆的顶部与旋紧螺柱连接，底部与下格栅板上的拉杆孔螺纹啮合连接。

11.根据权利要求10所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述下格栅板上的拉杆孔具有内螺纹结构，下格栅板的下表面在拉杆孔的对应位置设有螺纹柱，用于加深内螺纹的长度。

12.根据权利要求10所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述下格栅板的下表面设有支撑条，燃料篮置于燃料贮罐内部时，支撑条置于支撑板上限位块间形成的沟槽内，用于约束燃料篮在水平方向的位移。

13.根据权利要求10所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述上格栅板上设有与吊耳形状相匹配的缺口；所述中格栅板上还设有漏液口，用于排水过程时水体向燃料贮罐底部流动。

14.根据权利要求10所述的核电站乏燃料组件水平贮存用燃料贮罐，其特征在于：所述贮存套筒包括方管、中子吸收体板、包覆片和搭接环，所述方管四个外壁上均设有中子吸收体板，中子吸收体板的外侧设有包覆片，所述包覆片的边缘与方管连接；搭接环置于方管的底部，用于贮存套管和下格栅板的固定连接；贮存套筒的两端分别与上格栅板和下格栅板的矩形孔边缘固定连接。