專利名稱：具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置。
背景技術(shù)：
核電站使用的核燃料主要由可裂變材料和可轉(zhuǎn)換材料組成。反應(yīng)堆中的可裂變材料，在裂變過程中會釋放大量的熱量，即核能；裂變材料消耗到一定程度后，裂變材料將成為乏燃料，乏燃料的主要特征是具有很強(qiáng)的放射性并產(chǎn)生衰變熱。目前，清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院在IOMW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆的技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了可以商業(yè)應(yīng)用的球床模塊式高溫堆示范電站。高溫堆核電站被公認(rèn)為是具有第四代核電主要特征的核電站，具有固有安全、防止核擴(kuò)散、可產(chǎn)生高溫工藝熱等優(yōu)點(diǎn)。在需要將反應(yīng)堆內(nèi)的燃料元件排空時(shí)，首先需要將乏燃料元件排入貯罐內(nèi)，放置在乏燃料中間貯存庫內(nèi)暫存，當(dāng)需要將燃料元件重新返回堆芯時(shí)，需要首先對燃料元件進(jìn)行碎球分選，將不合要求的破損燃料元件和元件碎片分離出來，僅讓完好的燃料元件返回堆芯，保證反應(yīng)堆運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。上述球床高溫氣冷堆從堆芯排出球形乏燃料元件具有很強(qiáng)的放射性，在對乏燃料元件的碎球分離操作過程中，外部運(yùn)行人員和設(shè)備易受到極大的輻射危害。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，以確保外部運(yùn)行人員和設(shè)備的安全。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，包括屏蔽殼體、碎球分離殼體、進(jìn)料管、排料管、螺旋滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、檢測軌板和碎球管；所述碎球分離殼體設(shè)于所述屏蔽殼體的內(nèi)部，所述螺旋滾筒設(shè)于所述碎球分離殼體的內(nèi)部；所述螺旋滾筒通過轉(zhuǎn)軸與設(shè)于所述屏蔽殼體外部的滾筒驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述檢測軌板設(shè)于所述碎球分離殼體內(nèi)部的上部，所述檢測軌板與所述螺旋滾筒之間的距離為碎球檢測的標(biāo)準(zhǔn)尺寸；所述進(jìn)料管穿過所述屏蔽殼體的上部并穿過所述碎球分離殼體的上部，所述排料管穿過所述屏蔽殼體的側(cè)下部并穿過所述碎球分離殼體的側(cè)下部，所述碎球管穿過所述屏蔽殼體的下部并穿過所述碎球分離殼體的下部。其中，所述屏蔽殼體包括屏蔽筒體、屏蔽前端蓋和屏蔽后端蓋，所述屏蔽前端蓋和屏蔽后端蓋分別固接于所述屏蔽筒體的前、后端，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述屏蔽后端蓋。其中，所述碎球分離殼體包括碎球分離筒體、碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋，所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋分別固接于所述碎球分離筒體的前、后端，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋，所述轉(zhuǎn)軸與所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋的連接處分別設(shè)有前軸承和后軸承。其中，所述螺旋滾筒包括滾筒筒體、滾筒前支撐套和滾筒后支撐套，所述滾筒前支撐套和滾筒后支撐套分別固接于所述滾筒筒體的前、后端，轉(zhuǎn)軸穿過所述滾筒前支撐套和滾筒后支撐套。其中，所述滾筒驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和減速機(jī)，所述轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與所述減速機(jī)連接。其中，還包括脈沖氣體管道，所述脈沖氣體管道穿過所述屏蔽殼體的下部與所述碎球管相通。其中，還包括碎球漏斗，所述碎球漏斗固接于所述碎球分離殼體內(nèi)部的下部并與所述碎球管相連。 其中，所述螺旋滾筒設(shè)有螺旋齒條，所述螺旋齒條用于乏燃料元件從進(jìn)料管至排料管之間的輸送。其中，所述碎球分離殼體上位于所述檢測軌板的一側(cè)開有兩個(gè)安裝孔。其中，還包括支座，所述屏蔽殼體固接于所述支座上，所述支座設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置支架，用于固定所述驅(qū)動(dòng)裝置。(三)有益效果上述技術(shù)方案提供的一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，采用驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)螺旋滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，乏燃料元件自進(jìn)料管進(jìn)入螺旋滾筒和檢測軌板之間，在螺旋滾筒的滾動(dòng)作用下，完好的符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸的乏燃料元件被送入排料管，然后通過排料管輸送到下游的輸球管道，破損的乏燃料元件和元件碎片經(jīng)螺旋滾筒和檢測軌板之間的間隙下落到碎球管，乏燃料元件的碎球分離過程在屏蔽殼體內(nèi)進(jìn)行，具有輻射屏蔽功能，可確保運(yùn)行人員和設(shè)備的安全，允許操作人員近距離操作和維護(hù)，該裝置檢測精度高，碎球分離裝置采用一體化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)碎球分選和輻射屏蔽的各項(xiàng)功能，滿足核電站的集成化要求。


圖I是本發(fā)明具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置的外部剖視圖；圖2是本發(fā)明具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置的內(nèi)部剖視圖；圖3是本發(fā)明的碎球分離殼體的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I中的A-A向視圖；圖5是圖2中的B-B向視圖。其中1_進(jìn)料管；2_屏蔽筒體；3_吊環(huán)；4_碎球分離筒體；5_排料管；6_屏蔽前端蓋；7-支座；8_脈沖氣體管道；9_碎球管；10-屏蔽后端蓋；11-驅(qū)動(dòng)裝置支架；12-滾筒驅(qū)動(dòng)裝置；13-聯(lián)軸器；14_轉(zhuǎn)軸；15-滾筒筒體；16-碎球分離前端蓋；17-前軸承；18-前軸承端蓋；19-滾筒前支撐套；20_碎球漏斗；21_滾筒后支撐套；22_碎球分離后端蓋；23_后軸承；24_后軸承端蓋；25_檢測軌板；26_乏燃料元件；27_緊固螺栓；28_安裝孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
如圖I和圖2，本發(fā)明的一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，包括屏蔽殼體、碎球分離殼體、進(jìn)料管I、排料管5、螺旋滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12、檢測軌板25和碎球管9 ;碎球分離殼體設(shè)于屏蔽殼體的內(nèi)部，螺旋滾筒設(shè)于碎球分離殼體的內(nèi)部，螺旋滾筒通過轉(zhuǎn)軸14與設(shè)于屏蔽殼體外部的滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12連接，檢測軌板25設(shè)于碎球分離殼體內(nèi)部的上部，檢測軌板25與螺旋滾筒之間的距離為碎球檢測的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，檢測軌板25用于乏燃料元件26的完整性檢測；進(jìn)料管I穿過屏蔽殼體的上部并穿過碎球分離殼體的上部，排料管5穿過屏蔽殼體的側(cè)下部并穿過碎球分離殼體的側(cè)下部，碎球管9穿過屏蔽殼體的下部并穿過碎球分離殼體的下部。滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸14帶動(dòng)螺旋滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，乏燃料元件26自進(jìn)料管I進(jìn)入螺旋滾筒和檢測軌板25之間，在螺旋滾筒的滾動(dòng)作用下，完好的符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸的乏燃料元件26被送入排料管5，然后通過排料管5輸送到下游的輸球管道，通過燃料裝卸系統(tǒng)將元件輸送到反應(yīng)堆內(nèi)；破損的乏燃料元件26和元件碎片經(jīng)螺旋滾筒和檢測軌板25之間的間隙下落到碎球管9，然后輸送到碎球罐內(nèi)貯存。碎球分離過程在屏蔽殼體內(nèi)進(jìn)行，具有輻射屏蔽功能，可確保運(yùn)行人員和設(shè)備的安全，允許操作人員近距離操作和維護(hù)，該裝置檢測精度高，碎球分離裝置采用一體化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)碎球分選和輻射屏蔽的各項(xiàng)功能，滿足核電站的集成化要求。 屏蔽殼體包括屏蔽筒體2、屏蔽前端蓋6和屏蔽后端蓋10，屏蔽前端蓋6和屏蔽后端蓋10分別固接于屏蔽筒體2的前、后端，轉(zhuǎn)軸14穿過屏蔽后端蓋10。進(jìn)一步地，屏蔽筒體2、屏蔽前端蓋6和屏蔽后端蓋10的外部分別設(shè)有吊環(huán)3，該吊環(huán)3用于設(shè)備部件的吊裝，如圖I和圖4所示。如圖2和圖3，碎球分離殼體包括碎球分離筒體4、碎球分離前端蓋16和碎球分離后端蓋22,碎球分離前端蓋16和碎球分離后端蓋22分別固接于碎球分離筒體4的前、后端，檢測軌板25通過緊固螺栓27固定安裝在碎球分離筒體4內(nèi)部的上部。螺旋滾筒包括滾筒筒體15、滾筒前支撐套19和滾筒后支撐套21，滾筒前支撐套19和滾筒后支撐套21分別固接于滾筒筒體15的前、后端。轉(zhuǎn)軸14依次穿過碎球分離后端蓋22、滾筒后支撐套21、滾筒前支撐套19和碎球分離前端蓋16。轉(zhuǎn)軸14與碎球分離前端蓋16和碎球分離后端蓋22的連接處分別設(shè)有前軸承17和后軸承23,前軸承17通過前軸承端蓋18固接于碎球分離前端蓋16,后軸承23通過后軸承端蓋24固接于碎球分離后端蓋22上,前軸承17和后軸承23提高了轉(zhuǎn)軸14的旋轉(zhuǎn)靈活性，并限制了轉(zhuǎn)軸14徑向的移動(dòng)，前軸承端蓋18對前軸承17進(jìn)行封孔，限制了轉(zhuǎn)軸14軸向的移動(dòng)。轉(zhuǎn)軸14分別與滾筒前支撐套19和滾筒后支撐套21固接。螺旋滾筒還設(shè)有螺旋齒條，該螺旋齒條設(shè)置在滾筒筒體15上，用于乏燃料元件26從進(jìn)料管I至排料管5之間的輸送。滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12包括電機(jī)和減速機(jī)，轉(zhuǎn)軸14通過聯(lián)軸器13與減速機(jī)連接。采用減速機(jī)和電機(jī)作為轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，其操作性能可靠、穩(wěn)定。進(jìn)一步地，為了防止碎球管9堵塞，保證碎球分離裝置運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，本實(shí)施例還包括脈沖氣體管道8，該脈沖氣體管道8穿過屏蔽筒體2的下部與碎球管9相通。進(jìn)一步地,還包括碎球漏斗20,該碎球漏斗20固接于碎球分離殼體內(nèi)部的下部并與碎球管9相連，用于將下落的破損乏燃料元件26和元件碎片收集到碎球管9內(nèi)，然后經(jīng)碎球管9輸送到碎球罐內(nèi)貯存。進(jìn)一步地，還包括支座7，如圖I和圖4，屏蔽殼體采用螺栓固接于該支座7上，支座7設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置支架11，用于固定滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12。本實(shí)施例的滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12采用減速機(jī)和電機(jī)，減速機(jī)固接于該驅(qū)動(dòng)裝置支架11上。為了方便設(shè)備的安裝，本實(shí)施例的碎球分離筒體4上位于檢測軌板25的一側(cè)開有兩個(gè)安裝孔28，如圖3所示，該安裝孔28方便安裝人員將手伸入碎球分離殼體內(nèi)進(jìn)行安裝、調(diào)整和尺寸檢測，在安裝完畢后，可將該安裝孔28修補(bǔ)完好。上述技術(shù)方案所提供的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置的具體碎球分離過程為首先通過輸球管道將乏燃料元件26輸送到進(jìn)料管I內(nèi)；然后開動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)裝置12，通過聯(lián)軸器13帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸14帶動(dòng)螺旋滾 筒旋轉(zhuǎn)，螺旋滾筒帶動(dòng)進(jìn)入滾筒筒體15和檢測軌板25上的乏燃料元件26不斷翻轉(zhuǎn)和向前推進(jìn)，如圖5所示，破損的元件和元件碎片從滾筒筒體15和檢測軌板25之間的間隙下落到碎球漏斗20上，碎球漏斗20將破損的元件和元件碎片收集到碎球管9，然后輸送到碎球罐內(nèi)貯存，完好的符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸的乏燃料元件26被輸送到安裝在滾筒筒體15端部的排料管5內(nèi)，然后通過排料管5輸送到下游的輸球管道，通過燃料裝卸系統(tǒng)將元件輸送到反應(yīng)堆內(nèi)。在碎球分離過程中，如果一次發(fā)生分選出多個(gè)碎球的工況，造成碎球漏斗20底部的出球口擁堵，則可以通過脈沖氣體管道8脈沖式吹動(dòng)擁堵的元件，將這些元件分批次輸送到碎球管9內(nèi)。在上述的碎球分離過程中，屏蔽筒體2、屏蔽前端蓋6和屏蔽后端蓋10形成的屏蔽殼體對碎球分離殼體內(nèi)的乏燃料元件26進(jìn)行輻射屏蔽，保證了碎球分離裝置外部的輻射防護(hù)安全，允許操作人員近距離操作和維護(hù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，包括屏蔽殼體、碎球分離殼體、進(jìn)料管、排料管、螺旋滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、檢測軌板和碎球管；所述碎球分離殼體設(shè)于所述屏蔽殼體的內(nèi)部，所述螺旋滾筒設(shè)于所述碎球分離殼體的內(nèi)部；所述螺旋滾筒通過轉(zhuǎn)軸與設(shè)于所述屏蔽殼體外部的滾筒驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述檢測軌板設(shè)于所述碎球分離殼體內(nèi)部的上部，所述檢測軌板與所述螺旋滾筒之間的距離為碎球檢測的標(biāo)準(zhǔn)尺寸；所述進(jìn)料管穿過所述屏蔽殼體的上部并穿過所述碎球分離殼體的上部，所述排料管穿過所述屏蔽殼體的側(cè)下部并穿過所述碎球分離殼體的側(cè)下部，所述碎球管穿過所述屏蔽殼體的下部并穿過所述碎球分離殼體的下部。
2.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述屏蔽殼體包括屏蔽筒體、屏蔽前端蓋和屏蔽后端蓋，所述屏蔽前端蓋和屏蔽后端蓋分別固接于所述屏蔽筒體的前、后端，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述屏蔽后端蓋。
3.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述碎球分離殼體包括碎球分離筒體、碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋，所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋分別固接于所述碎球分離筒體的前、后端，所述轉(zhuǎn)軸穿過所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋，所述轉(zhuǎn)軸與所述碎球分離前端蓋和碎球分離后端蓋的連接處分別設(shè)有前軸承和后軸承。
4.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述螺旋滾筒包括滾筒筒體、滾筒前支撐套和滾筒后支撐套，所述滾筒前支撐套和滾筒后支撐套分別固接于所述滾筒筒體的前、后端，轉(zhuǎn)軸穿過所述滾筒前支撐套和滾筒后支撐套。
5.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述滾筒驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和減速機(jī)，所述轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與所述減速機(jī)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，還包括脈沖氣體管道，所述脈沖氣體管道穿過所述屏蔽殼體的下部與所述碎球管相通。
7.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，還包括碎球漏斗，所述碎球漏斗固接于所述碎球分離殼體內(nèi)部的下部并與所述碎球管相連。
8.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述螺旋滾筒設(shè)有螺旋齒條，所述螺旋齒條用于乏燃料元件從進(jìn)料管至排料管之間的輸送。
9.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，所述碎球分離殼體上位于所述檢測軌板的一側(cè)開有兩個(gè)安裝孔。
10.如權(quán)利要求I所述的具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，其特征在于，還包括支座，所述屏蔽殼體固接于所述支座上，所述支座設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置支架，用于固定所述驅(qū)動(dòng)>J-U裝直。
全文摘要
本發(fā)明涉及反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種具有輻射屏蔽功能的乏燃料碎球分離裝置，該裝置包括屏蔽殼體、碎球分離殼體、進(jìn)料管、排料管、螺旋滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、檢測軌板和碎球管。本發(fā)明采用驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)螺旋滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，乏燃料元件自進(jìn)料管進(jìn)入螺旋滾筒和檢測軌板之間，在螺旋滾筒的滾動(dòng)作用下，完好的符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸的乏燃料元件被送入排料管，破損的乏燃料元件和元件碎片經(jīng)螺旋滾筒和檢測軌板之間的間隙下落到碎球管，乏燃料元件的碎球分離過程在屏蔽殼體內(nèi)進(jìn)行，具有輻射屏蔽功能，可確保運(yùn)行人員和設(shè)備的安全，允許操作人員近距離操作和維護(hù)，該裝置檢測精度高。
文檔編號B07C5/06GK102671869SQ20121017696
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉繼國, 吳彬, 張作義, 李悅, 王金華 申請人:清華大學(xué)