本發(fā)明涉及核電領(lǐng)域，尤其涉及一種用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法及換料裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，核反應(yīng)堆取出燃料組件進(jìn)行更換主要通過(guò)如下方式，首先，將起重機(jī)的提升工具下降到燃料組件的頂部，在提升工具上設(shè)置有多個(gè)向下延伸的組件，通過(guò)包圍和垂直地交迭控制方式延伸到燃料組件的頂部。緊接著，向下延伸元件鎖定在燃料組件頂部對(duì)應(yīng)的匹配構(gòu)件上，提升工具與燃料組件相連。最后，起重機(jī)將燃料組件移動(dòng)到乏燃料水池內(nèi)，并將向下延伸組件由燃料組件的頂部分離，提升工具與燃料組件解除連接。

現(xiàn)有的核反應(yīng)堆燃料組件的換料方法主要存在如下技術(shù)問題：

1、乏燃料水池的充排水量較大，換料過(guò)程中需求的流通換料水體積較大，容易造成浪費(fèi)。

2、換料操作繁瑣，換料路徑長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法及換料裝置，能夠在水中完成新、乏燃料組件的更換；簡(jiǎn)化換料操作，換料路徑短，換料過(guò)程中流通的換料水體積小。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于陸上小型反應(yīng)堆的換料裝置，用以在水中更換新、乏燃料組件，其特征在于，包括：隔間；設(shè)置在隔間中的安全殼，安全殼包括安全殼本體和設(shè)置在安全殼本體具有的第一開口端上的安全殼頂蓋；設(shè)置在安全殼中的反應(yīng)容器，反應(yīng)容器包括反應(yīng)容器本體和設(shè)置在反應(yīng)容器本體具有的第二開口端上的反應(yīng)容器頂蓋；以及可拆卸地套接在第一開口端和第二開口端之間能夠?qū)踩珰け倔w和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封的水套，其中：拆除安全殼頂蓋和反應(yīng)容器頂蓋，水套保持腔室密封，反應(yīng)容器本體和隔間之間能夠液體連通。

其中，隔間上設(shè)有用以控制隔間內(nèi)水位高低的閘門，閘門與外部水道相連通。

其中，水套包括：用以密封連接在第一開口端上的外連接部以及用以密封連接在第二開口端上的內(nèi)連接部。

其中，外連接部和/或內(nèi)連接部呈圓形。

其中，第一開口端的水平位置高于第二開口端的水平位置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法，用以在水中更換新、乏燃料組件，其特征在于，包括以下步驟：隔間進(jìn)水，將其中的安全殼完全淹沒；將隔間中的水位降低至安全殼本體具有的第一開口端以下，拆除安全殼頂蓋；在第一開口端和反應(yīng)容器本體具有的第二開口端上安裝水套，水套將安全殼本體和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封；拆除反應(yīng)容器頂蓋，隔間水位升高，直至隔間與反應(yīng)容器本體之間的水位高度一致；更換反應(yīng)容器本體中的燃料組件。

其中，還包括開啟或關(guān)閉隔間上的閘門，控制隔間中水位升降的步驟。

其中，更換反應(yīng)容器本體中的燃料組件的步驟包括：在水下裝卸和運(yùn)輸新、乏燃料組件的步驟。

其中，還包括：設(shè)置第一開口端的水平位置高于第二開口端的水平位置的步驟。

其中，更換反應(yīng)容器本體中燃料組件的步驟之后還包括以下步驟：控制抽出反應(yīng)容器本體中的水，并將隔間中的水位降低至第一開口端以下，并安裝反應(yīng)容器頂蓋；拆除水套并安裝安全殼頂蓋。

本發(fā)明所提供的用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法及換料裝置，具有如下有益效果：

第一、由于在第一開口端和第二開口端之間設(shè)置可拆卸的能夠?qū)踩珰け倔w和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封的水套，在新、乏燃料組件更換的過(guò)程中，水套能夠?qū)踩珰け倔w和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封，使新、乏燃料組件的裝卸、運(yùn)輸均可在水下完成，滿足換料的各項(xiàng)要求。

第二，隔間上的閘門能夠控制隔間內(nèi)的水位高低，實(shí)現(xiàn)各換料階段的水位控制，換料過(guò)程中流通的換料水體積小。

第三、與閘門連接的外部水道可作為反應(yīng)堆的設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)和燃料轉(zhuǎn)運(yùn)的通道，能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化換料操作，換料路徑短。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第一狀態(tài)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第二狀態(tài)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第三狀態(tài)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第四狀態(tài)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第五狀態(tài)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第六狀態(tài)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第七狀態(tài)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)陸上小型反應(yīng)堆進(jìn)行水下?lián)Q料的第八狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

結(jié)合參見圖1-圖8，為本發(fā)明用于陸上小型反應(yīng)堆的換料裝置的實(shí)施例一。

本實(shí)施例中的用于陸上小型反應(yīng)堆的換料裝置，用以在水中更換新、乏燃料組件，包括：

隔間1，其在本實(shí)施例中為一具有一定深度的容置腔體，在具體實(shí)施時(shí)可以根據(jù)需要設(shè)置隔間1的形狀，例如：立方狀、圓柱狀等。也可以根據(jù)實(shí)際使用需要設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。

設(shè)置在隔間中的安全殼2，安全殼2包括安全殼本體21和設(shè)置在安全殼本體21具有的第一開口端21a上的安全殼頂蓋22。安全殼本體21是一端設(shè)有第一開口端21a，另一端設(shè)為封閉的中空腔室結(jié)構(gòu)，在具體實(shí)施時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置安全殼本體21的形狀和數(shù)量。本實(shí)施例中，第一開口端21a上設(shè)有連接用法蘭結(jié)構(gòu)，安全殼頂蓋22與該法蘭結(jié)構(gòu)能夠適配連接，通過(guò)該法蘭結(jié)構(gòu)可使安全殼頂蓋22緊固密封連接在第一開口端21a上從而將安全殼本體21整體密封。

設(shè)置在安全殼2中的反應(yīng)容器3，反應(yīng)容器3包括反應(yīng)容器本體31和設(shè)置在反應(yīng)容器本體31具有的第二開口端31a上的反應(yīng)容器頂蓋32.反應(yīng)容器本體31是一端設(shè)有第二開口端31a，另一端設(shè)為封閉的中空腔室結(jié)構(gòu)，其體積小于安全殼本體21的體積，能夠完全固定在安全殼2的內(nèi)部，在反應(yīng)容器本體31中置放有燃料組件9，本實(shí)施例中為堆芯。在具體實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置反應(yīng)容器本體31的形狀和數(shù)量。本實(shí)施例中，第二開口端31a上設(shè)有連接用法蘭結(jié)構(gòu)，反應(yīng)容器頂蓋32.與該法蘭結(jié)構(gòu)能夠適配連接，通過(guò)該法蘭結(jié)構(gòu)可使反應(yīng)容器頂蓋32.緊固密封連接在第二開口端31a上從而將反應(yīng)容器本體31整體密封。

優(yōu)選的，第一開口端21a的水平位置高于第二開口端31a的水平位置。其作用是：反應(yīng)容器3完全固定在安全殼2中時(shí)，通過(guò)設(shè)置不同高度的開口端位置，配合隔間1進(jìn)水時(shí)的水位控制，更易實(shí)現(xiàn)隔間與反應(yīng)容器本體之間的水位高度一致，也利于更換燃料組件后的抽水作業(yè)。

水套4，可拆卸地套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間能夠?qū)踩珰け倔w21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A密封。本實(shí)施例中，水套4呈圓環(huán)狀，進(jìn)一步包括：用以密封連接在第一開口端21a上的外連接部41以及用以密封連接在第二開口端31a上的內(nèi)連接部42。本實(shí)施例中，外連接部41的形狀/大小與第一開口端21a的形狀/大小大致相同，為圓形；內(nèi)連接部42的形狀/大小與第二開口端31a的形狀/大小大致相同，同樣為圓形。

安裝水套4的作用是：在新、乏燃料組件進(jìn)行更換的過(guò)程中，將安全殼本體21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A密封，使腔室A不被水淹，以滿足安全殼水下?lián)Q料的要求。

可以理解的是，水套4在具體實(shí)施時(shí)，也可以是其它能夠?qū)踩珰け倔w21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A進(jìn)行密封的形狀，只要根據(jù)第一開口端21a和/或第二開口端31a的形狀和尺寸調(diào)整水套4的外輪廓/中心部分輪廓的形狀/大小即可。

優(yōu)選的，隔間1中進(jìn)水的水位控制由設(shè)置在隔間1上閘門11實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施時(shí)，閘門11與外部水道連接，例如：大水池、水下通道等。閘門11的作用是控制隔間1中水位的升降，滿足在較小體積的隔間1內(nèi)實(shí)現(xiàn)水下?lián)Q料。

本實(shí)施例中的用于陸上小型反應(yīng)堆的換料裝置在具體實(shí)施時(shí)，首先，如圖1所示，控制閘門11開啟，通過(guò)閘門11向隔間1內(nèi)放水，隔間1內(nèi)的水位不斷升高并將其中的安全殼2完全淹沒，圖示中，閘門11處于開啟狀態(tài)采用了虛線畫法，代表該狀態(tài)下閘門11開啟。之后關(guān)閉閘門，如圖2所示；緊接著，通過(guò)抽水的方式，將隔間1中的水位降低至安全殼本體21具有的第一開口端21a以下，拆除安全殼頂蓋22，如圖3-圖4所示，圖示中，虛線部分表示該結(jié)構(gòu)件已拆除，例如，安全殼頂蓋22已拆除。

然后，使用水套4套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間將安全殼本體21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A密封，之后，拆除反應(yīng)容器頂蓋32，如圖5-圖6所示，圖示中，虛線部分表示該結(jié)構(gòu)件已拆除，例如，反應(yīng)容器頂蓋32已拆除。

再次開啟閘門11，通過(guò)閘門11向隔間1內(nèi)放水，由于反應(yīng)容器本體31和隔間1之間在裝配水套4和拆除反應(yīng)容器頂蓋32后液體連通，隔間1內(nèi)的水位再次升高，直至隔間1與反應(yīng)容器本體31之間的水位高度一致，如圖7所示。隨后，開啟閘門11，由于與閘門相連通的水下通道為反應(yīng)堆設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)和燃料運(yùn)輸?shù)墓灿猛ǖ?，換料機(jī)組可通過(guò)閘門11進(jìn)入隔間1的水下，更換反應(yīng)容器本體31中的燃料組件9，如圖8所示。最后，待新、乏燃料組件更換完畢后，換料機(jī)組由閘門11退出隔間1，再按上述相逆的步驟實(shí)施隔間抽水、安裝反應(yīng)容器頂蓋32、拆卸水套4、安裝安全殼頂蓋22的步驟完成更換燃料作業(yè)。

本發(fā)明還公開了一種用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法，用以在水中更換新、乏燃料組件，包括以下步驟：

S10，隔間進(jìn)水，將其中的安全殼完全淹沒，如圖1所示。圖示中，閘門11處于開啟狀態(tài)采用了虛線畫法，代表該狀態(tài)下閘門11開啟。

具體實(shí)施時(shí)，隔間1中進(jìn)水的水位控制可以由設(shè)置在隔間1上閘門11實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施時(shí)，閘門11與外部水道連接，例如：大水池、水下通道等。閘門11的作用是控制隔間1中水位的升降，滿足在較小體積的隔間1內(nèi)實(shí)現(xiàn)水下?lián)Q料。

優(yōu)選的，在換料的過(guò)程中還包括開啟或關(guān)閉隔間上的閘門11，控制隔間中水位升降的步驟。

S20，之后關(guān)閉閘門，如圖2所示。

S30，將隔間中的水位降低至安全殼本體具有的第一開口端以下，拆除安全殼頂蓋，如圖3-圖4所示。具體實(shí)施時(shí)，可以通過(guò)抽水的方式降低水位，將隔間1中的水位降低至安全殼本體21具有的第一開口端21a以下，拆除安全殼頂蓋22，圖示中，虛線部分表示該結(jié)構(gòu)件已拆除，例如，安全殼頂蓋22已拆除。

S40，在第一開口端和反應(yīng)容器本體具有的第二開口端上安裝水套，水套將安全殼本體和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封，如圖5所示；具體實(shí)施時(shí)，使用水套4套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間將安全殼本體21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A密封。

安裝水套4的作用是：在新、乏燃料組件進(jìn)行更換的過(guò)程中，將安全殼本體21和反應(yīng)容器本體31之間的腔室A密封，使腔室A不被水淹，以滿足安全殼水下?lián)Q料的要求。

優(yōu)選的，該步驟之前包括設(shè)置第一開口端21a的水平位置高于第二開口端31a的水平位置的步驟。其作用是：反應(yīng)容器3完全固定在安全殼2中時(shí)，通過(guò)設(shè)置不同高度的開口端位置，配合隔間1進(jìn)水時(shí)的水位控制，更易實(shí)現(xiàn)隔間與反應(yīng)容器本體之間的水位高度一致，也利于更換燃料組件后的抽水作業(yè)。

S50，拆除反應(yīng)容器頂蓋，如圖6所示，圖示中，虛線部分表示該結(jié)構(gòu)件已拆除，例如，反應(yīng)容器頂蓋32已拆除。隔間水位升高，直至隔間與反應(yīng)容器本體之間的水位高度一致，如圖7所示；更換反應(yīng)容器本體中的燃料組件，如圖8所示。具體實(shí)施時(shí)，再次開啟閘門11，通過(guò)閘門11向隔間1內(nèi)放水，由于反應(yīng)容器本體31和隔間1之間在裝配水套4和拆除反應(yīng)容器頂蓋32后液體連通，隔間1內(nèi)的水位再次升高，直至隔間1與反應(yīng)容器本體31之間的水位高度一致，隨后，開啟閘門11，由于與閘門相連通的水下通道為反應(yīng)堆設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)和燃料運(yùn)輸?shù)墓灿猛ǖ?，換料機(jī)組可通過(guò)閘門11進(jìn)入隔間1的水下，更換反應(yīng)容器本體31中的燃料組件9。優(yōu)選的，此過(guò)程中包括在水下裝卸和運(yùn)輸新、乏燃料組件的步驟。

S60，最后，待新、乏燃料組件更換完畢后，換料機(jī)組由閘門11退出隔間1，再按上述相逆的步驟實(shí)施控制抽出反應(yīng)容器本體31中的水，并將隔間1中的水位降低至第一開口端21a以下，并安裝反應(yīng)容器頂蓋32；拆除水套4并安裝安全殼頂蓋22的步驟完成更換燃料作業(yè)。

實(shí)施本發(fā)明的用于陸上小型反應(yīng)堆的換料方法及換料裝置，具有如下有益效果：

第一、由于在第一開口端和第二開口端之間設(shè)置可拆卸的能夠?qū)踩珰け倔w和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封的水套，在新、乏燃料組件更換的過(guò)程中，水套能夠?qū)踩珰け倔w和反應(yīng)容器本體之間的腔室密封，使新、乏燃料組件的裝卸、運(yùn)輸均可在水下完成，滿足換料的各項(xiàng)要求。

第二，隔間上的閘門能夠控制隔間內(nèi)的水位高低，實(shí)現(xiàn)各換料階段的水位控制，換料過(guò)程中流通的換料水體積小。

第三、與閘門連接的外部水道可作為反應(yīng)堆的設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)和燃料轉(zhuǎn)運(yùn)的通道，能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化換料操作，換料路徑短。