JP2018527562A - 原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、原子炉工学の技術分野に関し、特に、原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムに関し、燃料要素輸送管路と、ガス輸送管路とを含み、燃料輸送管路が、順次に接続された燃料要素放出管路と、燃料要素引上げ管路と、燃料要素の移動方向に沿って下へ傾斜して設けられ、先端に順次にロード装置と転送装置とが接続された燃料要素アンロード管路とを含み、ガス輸送管路の両端がそれぞれ燃料要素放出管路と燃料要素アンロード管路との所定位置に接続され、ガス輸送管路にガス駆動機構が接続され、ガス駆動機構の入口が燃料要素アンロード管路寄りの端に位置される。この封止されたシステムは、高温による使用済燃料要素の明らかな酸化をしないため、転送装置における燃料要素の健全性およびシステムの安全性を保証する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉工学に関し、特に、原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムに関する。

現在、中国では、積極的にペブルベッド式モジュラー化高温ガス炉による原子力発電所を開発しているが、高温ガス炉による原子力発電所は、第４世代の原子力発電の主な特徴を有する原子力発電所であると認められ、固有安全性、核拡散防止、高温プロセス熱の生成等の第４世代の原子力発電の利点を有する。

高温ガス炉は、燃料要素の形状によって、球状燃料要素を使用するペブルベッド式高温ガス炉と、角柱状燃料要素を使用する柱状の高温ガス炉との２種類に分かれ、球状燃料要素と角柱状燃料要素のいずれの中にも、直径が約１ｍｍの被覆燃料粒子が分散されている。球状燃料要素は、特定量の燃料粒子を基体である黒鉛と十分に混和され、直径が５０ｍｍの黒鉛球にプレスされた後、その外面に外殻としての純黒鉛層が被覆されてプレスされ、製造された燃料要素は、外径が６０ｍｍとなる。

ペブルベッド式高温ガス炉の燃料要素における核分裂性材は、分裂中に大量な熱量、すなわち核エネルギーが発生され、核分裂性材がある程度に消耗されると、使用済燃料になる。使用済燃料の主な特徴は、強い放射性を有し、放射線遮蔽を考える必要がある。ペブルベッド式高温ガス炉の炉心から排出された球状使用済燃料は、適切なアンロードシステムを利用して、原子炉から排出された使用済燃料要素を球状燃料要素の貯蔵に適するタンクに積み込み、満たした後にタンクが封止され、そして適切な貯蔵施設内に貯蔵する必要がある。

本発明が解決しようとする技術問題は、原子炉から排出された使用済燃料要素を安全にアンロードすることである。

上記技術問題を解決するために、本発明は、燃料要素輸送管路と、ガス輸送管路とを含み、燃料輸送管路が、順次に接続された燃料要素放出管路と、燃料要素引上げ管路と、燃料要素の移動方向に沿って下へ傾斜して設けられ、先端にロード装置と転送装置とが順次に接続された燃料要素アンロード管路とを含み、前記ガス輸送管路の両端がそれぞれ燃料要素放出管路と燃料要素アンロード管路との所定位置に接続され、前記ガス輸送管路にガス駆動機構が接続され、前記ガス駆動機構は、その入口が前記燃料要素アンロード管路寄りの端に位置され、前記燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置との中のガスを吸入し、そしてガス輸送管路を介して燃料要素放出管路へ放出し、燃料要素を駆動するようにすることを特徴とする原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムを提供する。

本発明によれば、前記ガス輸送管路の前記燃料要素アンロード管路寄りの端と前記ガス駆動機構との間に、ヨウ素吸着器が設けられる。

本発明によれば、前記ガス輸送管路の前記燃料要素アンロード管路寄りの端と前記ガス駆動機構との間に、ダストフィルターが設けられる。

本発明によれば、更には、前記ガス駆動機構の出口に、大気と連通するための、前記ガス輸送管路と並列に接続されたガス放出管が接続される。

本発明によれば、前記燃料要素は、使用済燃料要素と黒鉛球要素とを含む。

本発明によれば、前記燃料要素放出管路の入口に放射能測定器が設けられ、ロード装置と転送装置は、順次に接続された黒鉛球ロード装置と黒鉛球転送装置、および順次に接続された使用済燃料ロード装置と使用済燃料転送装置を含み、前記燃料要素アンロード管路の先端に要素ディスペンサが設けられ、前記要素ディスペンサの２つの出口がそれぞれ管路を介して前記黒鉛球ロード装置と使用済燃料ロード装置とに接続される。

本発明によれば、前記要素ディスペンサの２つの出口をそれぞれ前記黒鉛球ロード装置と使用済燃料ロード装置とに連通する管路のいずれにも、管路のオン・オフを制御するためのボール通過弁が設けられる。

本発明によれば、前記ロード装置は、供給管と、ロード管と、昇降スライダと、駆動モーターとを含み、前記ロード管内にプラグ掴み具が設置され、前記ロード管の上方にシリンダーが設けられ、前記シリンダーの伸縮ロードが前記プラグ掴み具に接続され、前記ロード管の下端に燃料排出ノズルが固定され、前記供給管の一端が前記燃料要素アンロード管路の先端に接続され、他端が前記ロード管へ連通され、前記シリンダーが昇降スライダに固定されて接続され、前記駆動モーターが前記昇降スライダを上下移動させるように駆動する。

本発明によれば、前記転送装置はタンクと、シールドトップカバーと、シールド筒状体と、引き出すことで前記シールド筒状体を開閉できる可動ベース板と、前記タンクを２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構と、前記タンクを吊り上げるための吊り上げシステムとを含み、前記シールドトップカバーがシールド筒状体に接続されて固定され、前記可動ベース板が前記シールド筒状体の底部に位置され、タンクを支持し、前記シールドトップカバーにシールドロード開口が設けられる。

本発明によれば、前記可動ベース板に給気管に接続された換気孔が設けられ、前記シールドトップカバーに排気管に接続された換気孔が設けられる。

本発明の上述した技術案は従来技術と比べて以下の利点を有する。本発明が提供した原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムは封止されたシステムであり、システム内の酸素量が低く、使用済燃料のロード中に、使用済燃料の温度が高くても、高温による使用済燃料要素の明らかな酸化をしないため、転送装置における燃料要素の健全性を保証することができる。本発明における使用済燃料負圧アンロードシステムは、燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置とが燃料のロード中にずっと負圧の状態を維持するようにするため、使用済燃料に生じた黒鉛ダストと放射性ガスの制御不可な放出を効果的に防止でき、黒鉛ダストがダストフィルターに捕集され、確実に放射性ガスをヨウ素吸着器に吸着させることができることで、使用済燃料ロードシステムの安全性を保証する。

本発明の実施例に係る原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムの構成模式図である。 本発明の実施例に係る使用済燃料ロード装置の構成模式図である。 本発明の実施例に係る使用済燃料タンクの構成模式図である。 本発明の実施例に係る使用済燃料タンク移動機構の構成模式図である。 本発明の実施例に係る黒鉛球タンク移動機構の構成模式図である。

以下、本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明らかにするために、本発明の実施例の図面を参照することで、本発明の実施例における技術案について、明確で完全に説明する。勿論、説明する実施例は、あくまでも本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労働をしない場合に得た他の実施例の全ては、本発明の保護範囲に含まれる。

図１に示すように、本発明における実施例が提供された原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムは、燃料要素輸送管路とガス輸送管路１とを含み、具体的には、本実施例において、燃料要素が使用済燃料要素と黒鉛球要素とを含む。燃料輸送管路は、順次に接続された燃料要素放出管路と、続きのアンロード処理を容易にするように、低い位置にある燃料要素を所定の高さに引き上げるための起立設置された燃料要素引上げ管路と、燃料要素の移動方向に沿って下へ傾斜して設けられる燃料要素アンロード管路とを含む。燃料要素アンロード管路の先端に、順次にロード装置と転送装置とが接続される。具体的には、燃料要素放出管路の入口に放射能測定器２が設けられ、ロード装置と転送装置は、順次に接続された黒鉛球ロード装置３９と黒鉛球転送装置、および順次に接続された使用済燃料ロード装置２６と使用済燃料転送装置を含み、燃料要素アンロード管路の先端に要素ディスペンサ１１が設けられ、要素ディスペンサ１１の２つの出口がそれぞれ管路を介して黒鉛球ロード装置３９と使用済燃料ロード装置２６とに接続される。ガス輸送管路１の両端は、それぞれ燃料要素放出管路と燃料要素アンロード管路の所定位置に接続される。具体的には、ガス輸送管路１と燃料要素放出管路との接続される位置に第１ガス分流器３が設けられ、第１ガス分流器３が駆動ガスをガス輸送管路１から燃料要素輸送管路内に入れるようになる。ガス輸送管路１と燃料要素アンロード管路との接続される位置に第２ガス分流器８が設けられ、第２ガス分流器８が駆動ガスを燃料要素輸送管路からガス輸送管路１内に流れるようになる。ガス輸送管路１にガス駆動機構が接続され、本実施例では、ガス駆動機構にファンを使う。ファンの入口は燃料要素アンロード管路寄りの端に位置され、燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置との中のガスを吸入して、ガス輸送管路１を介して燃料要素放出管路へ放出し、燃料要素を駆動して移動するようになる。具体的には、燃料要素放出管路における第１ガス分流器３と燃料要素引上げ管路との間に、原子炉から排出された燃料要素の数量をカウントするための第１ボール通過カウンター４が設けられる。燃料要素引上げ管路の上部に、確実に燃料要素引上げ管路の上部に引き上げられた燃料要素の数量をカウントするための第２ボール通過カウンター７が設けられる。燃料要素アンロード管路におけるガス分流器と要素ディスペンサ１１との間に、ロード装置へアンロードされた燃料要素の合計量をカウントするための第３ボール通過カウンター９が設けられる。第３ボール通過カウンター９と要素ディスペンサ１１との間に、燃料輸送管路とロード装置のオン・オフを制御するための第１ボール通過弁１０が設けられる。

使用の時に、ファンを起動し、原子炉から排出された燃料要素がガスの駆動により、燃料要素放出管路から燃料要素引上げ管路に入り、さらに燃料要素アンロード管路に引き上げられ、ガスが第２ガス分流器８を介してファンに入り、燃料要素アンロード管路が下へ傾斜して設けられため、燃料要素が慣性と重力の作用により、ロード装置と転送装置に入ることができる。燃料要素放出管路の入口に放射能測定器２が設けられたため、要素ディスペンサ１１が放射能測定器２の検出結果を基に、要素の種類を判断することができ、これにより、強い放射能のある使用済燃料要素を使用済燃料ロード装置２６に輸送し、ほとんど放射能のない黒鉛球要素を黒鉛球ロード装置３９に輸送する。本発明が提供された原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムは封止されたシステムであり、システム内の酸素量が低く、使用済燃料のロード中に、使用済燃料の温度が高くても、高温による使用済燃料要素の明らかな酸化をしないため、転送装置における燃料要素の健全性を保証することができる。燃料要素放出管路の入口に設けられた放射能測定器２と要素ディスペンサ１１により、使用済燃料要素と黒鉛球要素の同時ロードを実現し、それらをそれぞれ使用済燃料転送装置と黒鉛球転送装置に入れ、個別の貯蔵を行うことができる。

さらに、ガス輸送管路１の燃料要素アンロード管路寄りの端とファンとの間に、ヨウ素吸着器１３が設けられ、更にダストフィルター１２が設けられる。ガスが燃料要素輸送管路を流れた後、換気機械室１７に設けられたダストフィルター１２に流れ、ガスにおける黒鉛ダストを完全に除去させることができ、ガスがヨウ素吸着器１３を通過すると、ガスにおける放射性物質を吸着させることができる。本発明の実施例における使用済燃料負圧アンロードシステムは、燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置とが燃料のロード中にずっと負圧の状態を維持するようにするため、使用済燃料に生じた黒鉛ダストと放射性ガスの制御不可な放出を効果的に防止でき、黒鉛ダストがダストフィルター１２に捕集され、確実に放射性ガスをヨウ素吸着器１３に吸着させることができることで、使用済燃料ロードシステムの安全性を保証する。

さらに、ファンの出口に、大気へ連通するために、ガス輸送管路１と並列に接続されたガス放出管が接続される。具体的には、ガス輸送管路１に第１ファン１９と第２ファン１５とが並列に接続されて設けられ、第１ファン１９の入口に第１止弁２２が設けられ、第１ファン１９の出口として大気へ連通する管路に第２止弁２０が設けられ、第１ファン１９の出口とガス輸送管路１とが接続された管路に第３止弁２１が設けられ、第２ファン１５の入口に第４止弁１４が設けられ、第２ファン１５の出口として大気へ連通する管路に第５止弁１６が設けられ、第２ファン１５の入口とガス輸送管路１とが接続された管路に第６止弁１８が設けられる。第１ファン１９の出口が第２止弁２０を介して標準気圧である外部環境へ連通されるため、第２止弁２０の開度を調整することによって、燃料要素輸送管路における気圧を標準気圧より低くするように調整でき、これにより、使用済燃料の負圧密閉式ロード機能を図ることができる。第１ファン１９およびその前後の第１止弁２２と第３止弁２１をオフし、第２ファン１５の前後の第４止弁１４と第６止弁１８をオンし、そして第２ファン１５を起動することにより、予備の第２ファン１５を起動し、ファンユニットの運行切替を完成することができる。設置された２セットのファンユニットにより、換気システムの冗長設計の要求を満たし、換気システムの運行の信頼性と使用済燃料負圧アンロードシステムの安全性の向上を図ることができる。

さらに、要素ディスペンサ１１の２つの出口をそれぞれ黒鉛球ロード装置３９と使用済燃料ロード装置２６とに連通する管路のいずれにもボール通過弁が設けられ、それぞれ第２ボール通過弁６と第３ボール通過弁２３であり、各管路のオン・オフをそれぞれ制御するためである。具体的には、第２ボール通過弁６と黒鉛球ロード装置３９との間の管路に、第４ボール通過カウンター５が設けられ、第３ボール通過弁２３と使用済燃料ロード装置２６との間の管路に、第５ボール通過カウンター２４が設けられる。それぞれ黒鉛球ロード装置３９を通して黒鉛球転送装置に入った要素の数量をカウントするため、及び使用済燃料ロード装置２６を通して使用済燃料転送装置に入った要素の数量をカウントするためである。さらに、第１ボール通過弁１０と、第２ボール通過弁６と、第３ボール通過弁２３とは、いずれも電動装置で駆動され、遠隔的に操作を制御することができる。

さらに、図２に示すように、使用済燃料ロード装置２６と黒鉛球ロード装置３９は、いずれも供給管７３と、ロード管７６と、昇降スライダ７４と、スライダ駆動モーター７１とを含み、ロード管７６内にプラグ掴み具が設置され、ロード管７６の上方にシリンダー７２が設けられ、シリンダー７２の伸縮ロードがプラグ掴み具に接続され、ロード管７６の下端に燃料要素排出ノズル７７が固定され、供給管７３の一端が燃料要素アンロード管路の先端に接続され、他端がロード管７６に連通され、具体的には、ロード管７６と供給管７３との接続された位置にさらにロードＴ字管７５が設けられ、ロードＴ字管７５の一方の出口はボール抽出口であり、ボール抽出口から燃料要素を取り出すことができる。シリンダー７２が昇降スライダ７４に固定されて接続され、スライダ駆動モーター７１がねじによって昇降スライダ７４を上下移動させるように駆動する。具体的には、使用済燃料ロード装置２６は黒鉛球ロード装置３９に似ているが、使用済燃料ロード装置２６はさらにロードＴ字管７５の外側に設けられた放射線シールド筒状体７５−１を含む。本発明の実施例が提供された使用済燃料ロード装置２６と黒鉛球ロード装置３９は、使用済燃料タンク３３および黒鉛球タンク３８のタンク開口との封止された連結を図ることができ、柔軟で信頼できる他に、使用済燃料負圧アンロードシステムの密閉性を効果的に、確実に得ることができる。

さらに、図１と図４に示すように、転送装置はタンクと、シールドトップカバー４２と、シールド筒状体２８と、シールド筒状体２８を開閉できる可動ベース板３２と、タンクを２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構と、前記タンクを吊り上げるための吊り上げシステムとを含み、シールドトップカバー４２がシールド筒状体２８に固定されて接続され、可動ベース板３２がシールド筒状体２８の底部に位置され、タンクを支持する。具体的には、本実施例では、可動ベース板３２は、好ましくは両側へ引き出し可能な引出しベース板であり、シールドトップカバー４２にシールドロード開口が設けられる。吊り上げシステムは滑車５２、吊上げ巻上機セット５１、吊り具４３を含む。滑車５２は、シールドカバーの外面に設置される。吊上げ巻上機セット５１は、その個数が滑車５２の個数にマッチングするように、いずれもシールド筒状体２８の外壁に設置される。使用済燃料タンク３３を吊り上げるための吊り具４３は、シールド筒状体２８内に設置され、ワイヤロープ５３を介して吊上げ巻上機セット５１に接続される。本実施例では、４つの滑車５２が設置され、２セットの吊上げ巻上機セット５１からの４本のワイヤロープ５３が滑車５２を介して、シールドトップカバー４２に設置されたワイヤロープ５３用の経路を通して、シールド筒状体２８内に入り、吊り具４３に固定されて設置される。２セットの吊上げ巻上機セット５１は、単一故障の規則を満たし、タンクの吊り上げ操作の安全性と信頼性を確保する。具体的には、黒鉛球転送装置は放射性がないため、設計上、シールドの必要がない。そしてアンロードシステムの構成を簡素化するために、黒鉛球転送装置に吊り上げシステムがない。黒鉛球タンク３８を吊り上げるには、黒鉛球タンク３８を使用済燃料転送装置の吊り上げ位置まで移動して吊り上げる。

具体的には、図３に示すように、使用済燃料タンク３３と黒鉛球タンク３８のいずれも円柱形の筒状体であり、筒状体の上部に設けられた楕円球面型ヘッド８２と筒状体の底部に設けられた球面型ヘッド８１を含み、円柱形の筒状体の天井部に天板８４が設けられ、楕円球面型ヘッド８２の中間にタンク開口８３が設けられる。使用済燃料タンク３３の円柱形の筒状体の底部には、さらに支持底板８６が設けられ、支持底板８６と球面型ヘッド８１との間に周方向で等間隔に設けられた支持リブ板８５が設けられる。支持リブ板８５は、タンクを支持する他に、さらにタンクの落下に対するクッション作用を果たすため、タンクの健全性を保護する。使用済燃料タンク３３と黒鉛球タンク３８は、いずれもステンレス製であり、寿命が長く、耐衝撃性が優れ、封止が信頼でき、吊り上げと運輸をし易いため、使用済燃料要素と黒鉛球要素の長期間の安全な貯蔵が図れる。

さらに、図４に示すように、使用済燃料タンク３３を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構は、使用済燃料タンク３３用の移動機構であり、お互い直交な大台車の車体フレーム３５と、小台車の車体フレーム２９と、大台車用軌道５５と、小台車用軌道５４とを含み、小台車用軌道５４が大台車の車体フレーム３５に設置され、小台車の車体フレーム２９の小台車輪セット３０が小台車用軌道５４に沿って大台車の車体フレーム３５の上を横走行することができ、大台車の車体フレーム３５の大台車輪セット３４が大台車用軌道５５に沿って地面を縦走行することができる。小台車の車体フレーム２９のパネルにスルーホールが設けられ、シールド筒状体２８が小台車の車体フレーム２９のパネルのスルーホール内に固定され、吊上げ巻上機セット５１の何れも小台車の車体フレーム２９の上面に固定される。

さらに、図５に示すように、黒鉛球タンク３８を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構は、黒鉛球タンク３８用の移動機構であり、軌道台車３６と縦方向軌道６３とを含む。軌道台車３６は、上面パネル６０及び、縦方向軌道６３と合わせる走行輪セット６２を含む。軌道台車３６は、さらに、上面パネル６０を横移動させるように駆動できるサブ駆動モーター３７と、軌道台車３６を縦方向軌道６３に沿って移動させるように駆動するメイン駆動モーター６１とを含む。軌道台車３６の上面パネル６０には、さらに黒鉛球タンク３８の固定座６４が固定される。黒鉛球要素のロード中に、黒鉛球タンク３８を黒鉛球タンク３８の固定座６４内に置くことができる。軌道台車３６の上面パネル６０には、さらに滑り線ホルダー６５が設けられ、軌道台車３６の走行における電力供給と制御に用いられる。

さらに、図１に示すように、可動ベース板３２に給気管３１に接続された換気孔が設けられ、シールドトップカバー４２に排気管２７に接続された換気孔が設けられる。可動ベース板３２に設けられた換気孔とシールドトップカバー４２に設けられた換気孔は、タンクの換気が図れる。可動ベース板３２に設けられた換気孔を介して室外から冷風を引き込むこと、及びシールド筒状体２８のトップカバーにファンが設けられることにより、タンクの廃熱を運んで廃熱排気管２７へ、そして室外へ排出する。設けられたシールド筒状体２８と、シールドトップカバー４２と、可動ベース板３２とにより、使用済燃料タンク３３の放射線遮蔽を安全にすることができ、設けられた給気管３１と排気管２７により、使用済燃料タンク３３のロード中の廃熱を効果的に排出することができる。設けられた、使用済燃料タンク３３を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、使用済燃料タンク３３を各特定位置に運送でき、使用済燃料タンク３３の吊り上げとロードなどの各操作を完成する。設けられた、黒鉛球タンク３８を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、黒鉛球タンク３８の確実な固定と正確な位置決めが図れ、黒鉛球タンク３８を各特定位置に運送でき、黒鉛球タンク３８の吊り上げとロードなどの各操作を完成する。

本発明の実施例が提供された原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムとしては、具体的な操作フローは以下の通りである。

まずは、使用済燃料タンク３３を吊り具４３により、シールド筒状体２８内に吊り上げ、可動ベース板３２上に置き、大台車の車体フレーム３５と小台車の車体フレーム２９により、シールド筒状体２８を使用済燃料のロード位置に移動して位置合わせ、シールド筒状体２８のトップカバーに設けられたファンを起動し、冷却空気を給気管３１から吸い込み、廃熱排気管２７から外部大気へ排出し、使用済燃料タンク３３における廃熱を排出する。

使用済燃料ロード装置２６のスライダ駆動モーター７１を操作すると、駆動昇降スライダ７４を下移動させるように駆動して、シリンダー７２とロード管７６などを下移動させ、ロード管７６をシールド筒状体２８のトップカバーの中心孔に挿入し、燃料要素排出ノズル７７をシールド筒状体２８における使用済燃料タンク３３のタンク開口８３に突き合わせ、そしてシリンダー７２によりプラグ掴み具を上下スライドさせるように駆動して、使用済燃料タンク３３へのプラグの着脱をする。

そして、黒鉛球タンク３８を軌道台車３６に吊り上げ、黒鉛球タンク３８の固定座６４内に置き、黒鉛球タンク３８を軌道台車３６のメイン駆動モーター６１及びサブ駆動モーター３７の稼働により、黒鉛球のロード位置に位置合わせるように移動する。

使用済燃料ロード装置２６と類似する操作フローで黒鉛球ロード装置３９を操作し、燃料要素排出ノズル７７を黒鉛球タンク３８のタンク開口８３に突き合わせる。

その後、第１ファン１９の前後の第１止弁２２と第３止弁２１をオンし、第２ファン１５の前後の第４止弁１４と第６止弁１８をオフし、第１ファン１９を起動し、第２止弁２０を適切な開度まで調整し、使用済燃料要素の輸送速度を設計の要求に満足させるようにする。使用済燃料要素の輸送速度は、各位置にある複数のボール通過カウンターから読み取ることができる。燃料要素輸送管路における第１ボール通過弁１０と、第２ボール通過弁６と、第３ボール通過弁２３とをオンする。

原子炉から排出された燃料要素は、まず放射能測定器２を介して放射能があるかどうかを判断される。放射能の測定結果に基づき、使用済燃料要素であると判断された場合、要素ディスペンサ１１が動作し、燃料要素アンロード管路と使用済燃料ロード装置２６との間の管路を連通させ、そして使用済燃料要素が第１ガス分流器３の下流まで輸送され、第１ガス分流器３の上方に位置するガス輸送管路１からのガスの駆動により、ボール通過カウンターを介して燃料要素引上げ管路のトップまで引き上げる。その後、使用済燃料要素が、慣性と重力の作用により、燃料要素輸送管路を介して、使用済燃料ロード装置２６により、シールド筒状体２８における使用済燃料タンク３３に積み込まれる。使用済燃料要素のロード操作を完成する。

使用済燃料タンク３３が使用済燃料要素で満たされた後、封止処理を行ってから、使用済燃料タンク３３を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、貯蔵立坑へ運送する。吊り具４３により、使用済燃料タンク３３を立坑内に吊り上げて貯蔵する。

原子炉から排出された燃料要素は、放射能測定器２を介して黒鉛球要素であると判断される場合、要素ディスペンサ１１が動作し、燃料要素アンロード管路と黒鉛球ロード装置３９との間の管路を連通させ、そして黒鉛球要素が第１ガス分流器３の下流まで輸送され、第１ガス分流器３の上方に位置するガス輸送管路１からのガスにより、ボール通過カウンターを介して燃料要素引上げ管路のトップまで引き上げる。その後、黒鉛球要素が、慣性と重力の作用により、燃料要素輸送管路を介して、黒鉛球ロード装置３９により、黒鉛球タンク３８に積み込まれる。黒鉛球要素のロード操作を完成する。

黒鉛球タンク３８が黒鉛球要素で満たされた後、封止処理を行ってから、黒鉛球タンク３８を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、吊り上げ位置に運送する。吊り具４３により、黒鉛球タンク３８をシールド筒状体２８内に吊り上げ、そして使用済燃料タンク３３を２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、貯蔵立坑へ運送する。吊り具４３により、黒鉛球タンク３８を立坑内に吊り上げて貯蔵する。

燃料要素の輸送を駆動するガスは、第１ガス分流器３の上端から燃料輸送管路に流入すると、燃料要素を前へ輸送させ、そして燃料要素をボール通過カウンターを介して燃料要素引上げ管路のトップまで引き上げ、そして、ガスは燃料要素アンロード管路が取り付られた第２ガス分流器８の上方に位置するガス輸送管路１へ流れる。その後駆動ガスが換気機械室１７におけるダストフィルター１２に流入し、駆動ガスにおける黒鉛ダストがフィルタされて完全に捕集され、浄化された空気がダストフィルター１２から流出した後、ヨウ素吸着器１３を介してガスにおける放射性物質を吸着する。その後、ガスは第１ファン１９の上流に位置する第１止弁２２を流れて、第１ファン１９に流入し、第１ファン１９を介して加圧された空気が、第１ファン１９の下流に位置する第３止弁２１を流れ、ガス輸送管路１を経由して第１ガス分流器３の上端の入口へ戻り、そして再び燃料要素輸送管路に入り、閉ループを完成する。第１ファン１９の出口が第２止弁２０を介して標準気圧である外部環境へ連通されるため、第２止弁２０の開度を調整することによって、燃料要素輸送管路における気圧を標準気圧より低くするように調整でき、これにより、使用済燃料の負圧密閉式アンロード機能を図ることができる。第１ファン１９およびその前後の第１止弁２２と第３止弁２１をオフし、第２ファン１５の前後の第４止弁１４と第６止弁１８をオンし、そして第２ファン１５を起動することにより、予備の第２ファン１５を起動し、ファンユニットの運行切替を完成することができる。

以上により、本発明による原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムは以下のような利点を有する。

１、本発明が提供された原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムは封止されたシステムであり、システム内の酸素量が低く、使用済燃料のアンロード中に、使用済燃料の温度が高くても、高温による使用済燃料要素の明らかな酸化をしないため、転送装置における燃料要素の健全性を保証することができる。燃料要素放出管路の入口に設けられた放射能測定器と要素ディスペンサにより、使用済燃料要素と黒鉛球要素の同時アンロードを実現し、それらをそれぞれ使用済燃料転送装置と黒鉛球転送装置に入れ、個別の貯蔵を行うことができる。

２、本発明が提供された使用済燃料負圧アンロードシステムは、燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置とが燃料のアンロード中にずっと負圧の状態を維持するようにするため、使用済燃料に生じた黒鉛ダストと放射性ガスの制御不可な放出を効果的に防止でき、黒鉛ダストがダストフィルターに捕集され、確実に放射性ガスをヨウ素吸着器に吸着できることで、使用済燃料アンロードシステムの安全性を保証する。

３、本発明が提供された使用済燃料負圧アンロードシステムは、設置された２セットのファンユニットにより、換気システムの冗長設計の要求を満たし、換気システムの運行の信頼性と使用済燃料負圧アンロードシステムの安全性の向上を図ることができる。

４、本発明が提供された使用済燃料負圧アンロードシステムにおける使用済燃料ロード装置と黒鉛球ロード装置は、使用済燃料タンクおよび黒鉛球タンクのタンク開口との封止された連結を図ることができ、柔軟で信頼できる他に、使用済燃料負圧アンロードシステムの密閉性を効果的に、確実に得ることができる。

５、本発明が提供された使用済燃料負圧アンロードシステムは、設けられたシールド筒状体と、シールドトップカバーと、可動ベース板とにより、使用済燃料タンクの放射線遮蔽を安全にすることができる。設けられた給気管と排気管により、使用済燃料タンクのロード中の廃熱を効果的に排出することができる。設けられた、使用済燃料タンクを２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、使用済燃料タンクを各特定位置に運送でき、使用済燃料タンクの吊り上げとロードなどの各操作を完成する。設けられた、黒鉛球タンクを２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構により、黒鉛球タンクの確実な固定と正確な位置決めが図れ、黒鉛球タンクを各特定位置に運送でき、黒鉛球タンクの吊り上げとロードなどの各操作を完成する。

本発明の実施例に記載されたペブルベッド式高温ガス炉による原子力発電所に適用する使用済燃料負圧アンロードシステムは、適宜的に修正されれば、他の原子力発電所の使用済燃料に類似するものの輸送とアンロードに適用することもできる。

最後に説明すべきことは、以上の実施例は、ただ本発明の技術案を説明するためであり、本発明を限定するものではなく、上記実施例を参照しながら本発明を詳細に説明したが、当業者が上記の各実施例に記載された技術案を変更し、あるいはその一部の技術特徴を代替してもよく、それら変更と代替は、相応する技術案の本質を本発明に係る各実施例の技術案の要旨と範囲から逸脱しないとは、理解すべきである。

１−ガス輸送管路、２−放射能測定器、３−第１ガス分流器、４−第１ボール通過カウンター、５−第４ボール通過カウンター、６−第２ボール通過弁、７−第２ボール通過カウンター、８−第２ガス分流器、９−第３ボール通過カウンター、１０−第１ボール通過弁、１１−要素ディスペンサ、１２−ダストフィルター、１３−ヨウ素吸着器、１４−第４止弁、１５−第２ファン、１６−第５止弁、１７−換気機械室、１８−第６止弁、１９−第１ファン、２０−第２止弁、２１−第３止弁、２２−第１止弁、２３−第３ボール通過弁、２４−第５ボール通過カウンター、２６−使用済燃料ロード装置、２７−排気管、２８−シールド筒状体、２９−小台車の車体フレーム、３０−小台車輪セット、３１−給気管、３２−可動ベース板、３３−使用済燃料タンク、３４−大台車輪セット、３５−大台車の車体フレーム、３６−軌道台車、３７−サブ駆動モーター、３８−黒鉛球タンク、３９−黒鉛球ロード装置、４２−シールドトップカバー、４３−吊り具、５１−吊上げ巻上機セット、５２−滑車、５３−ワイヤロープ、５４−小台車用軌道、５５−大台車用軌道、６０−上面パネル、６１−メイン駆動モーター、６２−走行輪セット、６３−縦方向軌道、６４−固定座、６５−滑り線ホルダー、７１−スライダ駆動モーター、７２−シリンダー、７３−供給管、７４−昇降スライダ、７５−ロードＴ字管、７５−１−シールド筒状体、７６−ロード管、７７−燃料要素排出ノズル、８１−球面型ヘッド、８２−楕円球面型ヘッド、８３−タンク開口、８４−天板、８５−支持リブ板、８６−支持底板。

Claims (10)

1. 原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステムであって、燃料要素輸送管路と、ガス輸送管路とを含み、燃料輸送管路が、順次に接続された燃料要素放出管路と、燃料要素引上げ管路と、燃料要素の移動方向に沿って下へ傾斜して設けられ、先端にロード装置と転送装置とが順次に接続された燃料要素アンロード管路とを含み、前記ガス輸送管路の両端がそれぞれ燃料要素放出管路と燃料要素アンロード管路との所定位置に接続され、前記ガス輸送管路にガス駆動機構が接続され、前記ガス駆動機構は、その入口が前記燃料要素アンロード管路寄りの端に位置され、前記燃料要素輸送管路と、ロード装置と、転送装置との中のガスを吸入し、そしてガス輸送管路を介して燃料要素放出管路へ放出し、燃料要素を駆動するようにすることを特徴とする原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
2. 前記ガス輸送管路の前記燃料要素アンロード管路寄りの端と前記ガス駆動機構との間に、ヨウ素吸着器が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
3. 前記ガス輸送管路の前記燃料要素アンロード管路寄りの端と前記ガス駆動機構との間に、ダストフィルターが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
4. 更には、前記ガス駆動機構の出口に、大気と連通するための、前記ガス輸送管路と並列に接続されたガス放出管が接続されることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
5. 前記燃料要素は、使用済燃料要素と黒鉛球要素とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
6. 前記燃料要素放出管路の入口に放射能測定器が設けられ、ロード装置と転送装置は、順次に接続された黒鉛球ロード装置と黒鉛球転送装置、および順次に接続された使用済燃料ロード装置と使用済燃料転送装置を含み、前記燃料要素アンロード管路の先端に要素ディスペンサが設けられ、前記要素ディスペンサの２つの出口がそれぞれ管路を介して前記黒鉛球ロード装置と使用済燃料ロード装置とに接続されることを特徴とする、請求項５に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
7. 前記要素ディスペンサの２つの出口がそれぞれ前記黒鉛球ロード装置と使用済燃料ロード装置とに連通する管路のいずれにも、管路のオン・オフを制御するためのボール通過弁が設けられることを特徴とする、請求項６に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
8. 前記ロード装置は、供給管と、ロード管と、昇降スライダと、駆動モーターとを含み、前記ロード管内にプラグ掴み具が設置され、前記ロード管の上方にシリンダーが設けられ、前記シリンダーの伸縮ロードが前記プラグ掴み具に接続され、前記ロード管の下端に燃料排出ノズルが固定され、前記供給管の一端が前記燃料要素アンロード管路の先端に接続され、他端が前記ロード管へ連通され、前記シリンダーが昇降スライダに固定されて接続され、前記駆動モーターが前記昇降スライダを上下移動させるように駆動することを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
9. 前記転送装置はタンクと、シールドトップカバーと、シールド筒状体と、前記シールド筒状体を開閉できる可動ベース板と、前記タンクを２つの直交方向に移動させるように駆動する移動機構と、前記タンクを吊り上げるための吊り上げシステムとを含み、前記シールドトップカバーがシールド筒状体に接続されて固定され、前記可動ベース板が前記シールド筒状体の底部に位置され、タンクを支持し、前記シールドトップカバーにシールドロード開口が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。
10. 前記可動ベース板に給気管に接続された換気孔が設けられ、前記シールドトップカバーに排気管に接続された換気孔が設けられることを特徴とする、請求項９に記載の原子力発電所の使用済燃料負圧アンロードシステム。

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