專利名稱:球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應堆工程技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置。
技術(shù)背景
球床高溫氣冷堆采用球形元件多次通過堆芯的方式實現(xiàn)不停堆連續(xù)運行，從堆芯卸出的乏燃料利用載帶氦氣氣力輸送到燃料裝卸管路系統(tǒng)中緩沖暫存并達到一定數(shù)量后，進行從中壓氦氣到常壓空氣的氣氛切換，進而利用壓縮空氣逐一向乏燃料貯存系統(tǒng)輸送。在HTR-10高溫氣冷實驗堆上，每天從堆芯卸出的燃料球數(shù)量為125個，其中卸出的乏燃料球約為25個，利用3個各大于I. 5m長的緩沖管段，配合管路系統(tǒng)中的設(shè)備，以滿足暫存和氣氛切換的功能要求。
在HTR-PM高溫氣冷堆示范工程中，每天從每個堆芯卸出的燃料球數(shù)量為6000個，其中卸出的乏燃料球約為400個，雙堆芯卸出的乏燃料則多達800個。中國發(fā)明專利200710117805.4申請公開了一種高溫氣冷堆在線換料系統(tǒng)，采用了與HTR-10相同的乏燃料卸料流程，該模式下乏燃料卸料流程簡要描述如下
堆芯卸出的乏燃料元件由專設(shè)的氦氣壓縮機壓送到乏燃料緩沖管道。乏燃料卸料管段由3節(jié)緩沖管段組成，從上游至下游的緩沖管段1-3分別稱為卸料入口管段、卸料緩沖管段和卸料暫存管段。卸料入口管段、卸料緩沖管段和卸料暫存管段各可容納200個乏燃料元件。HTR-PM平均每天產(chǎn)生的約800個乏燃料元件分4批各約200個，經(jīng)過乏燃料卸料氣氛切換后，由卸料暫存管段向乏燃料貯存系統(tǒng)輸送。主循環(huán)管路中為7. OMPa的氦氣，卸出乏燃料管段中為常壓空氣。在卸料操作時，需進行氣氛切換，通過對兩道隔離閥開啟和關(guān)閉以及對抽真空系統(tǒng)、充入純凈氦氣系統(tǒng)中部件開啟和關(guān)閉的邏輯控制保證回路中氦氣的純潔性。同時管段上兩道隔離閥電氣上聯(lián)鎖，實現(xiàn)系統(tǒng)與大氣氣氛隔離和氣氛切換，防止放射性氣體外逸。乏燃料卸料的氣氛切換流程由放氣一抽真空一充氣一進球一放氣一排球一抽真空一充氣等順序執(zhí)行的過程組成。
相對于新燃料而言，乏燃料具有強放射性、余熱排出和機械強度劣化的特點，因此，為確保HTR-PM乏燃料卸料的安全性和可靠性，如果按照上述3個緩沖管段運行模式，必須采取方螺旋空間布局，則至少需要總長超過40米的乏燃料卸料暫存管段，從而引發(fā)以下4個方面的技術(shù)難點
一是占用空間大，考慮球路設(shè)備和暫存管段的屏蔽安裝后，方螺旋管路系統(tǒng)布局在一個重量約10噸、近Ilm高的鋼結(jié)構(gòu)支架上，占地面積超過25m2 ；
二是管路安裝技術(shù)要求高，方螺旋管路中有十多臺設(shè)備和數(shù)十個彎頭管件，并有嚴格的錯邊量、橢圓度和管段傾角要求，組對、施焊和焊縫檢測難度大；
三是屏蔽制造和安裝困難，管路屏蔽要覆蓋方螺旋管路中的所有管道、管件和設(shè)備，總重超過80噸，且必須設(shè)計為異形嚙合齒狀結(jié)構(gòu)，同時還應特別考慮支撐和抗震要求；
四是管路閥門動作頻率高，在全壽期內(nèi)氣氛切換球路隔離閥運行次數(shù)超過6萬次，而相關(guān)的氣路閥門動作次數(shù)更是超過12萬次，如此高的動作頻率，對于閥門的密封和電動裝置都是及其嚴酷的考驗，如果按常規(guī)核電閥門的填料、波紋管和電動裝置的壽命(通常在200(Γ5000次)考慮，則幾乎每年都必須進行一次系統(tǒng)停運甚至停堆檢修，針對30多個相關(guān)閥門的進行維修和密封件更換，不僅在放射性艙室環(huán)境中進行維護和檢修工作是很不現(xiàn)實的，而且球床高溫堆不停堆連續(xù)運行的優(yōu)點也難以充分利用；另一方面，如果必須滿足核電站3飛設(shè)備維修的運行可靠性要求，則必須提高球路閥門和氣路相關(guān)閥門的的填料、波紋管和電動裝置的壽命達到6，00(Γ12，000次以上，以目前的閥門結(jié)構(gòu)和零配件的技術(shù)水平而言，如此長的壽命要求幾乎是不可能實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明提供一種球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，用以解決如下技術(shù)問題(I)在不增加閥門特殊技術(shù)要求的前提下，優(yōu)化乏燃料卸料流程中的球流管路系統(tǒng)與設(shè)備 ，保證燃料裝卸系統(tǒng)的可靠性和可利用性；(2)避免異形嚙合齒狀屏蔽結(jié)構(gòu)，降低管路系統(tǒng)制造、安裝和維修技術(shù)難度。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，包括頂面法蘭組件(I)、筒體組件(3)、用于暫存乏燃料球的料筒轉(zhuǎn)子組件(4)和底面法蘭組件(6)；
所述筒體組件(3)由筒體(61)、上支承板(59)和下支承板(62)組成，所述上支承板(59)和下支承板(62)上、下分布，分別橫向固定在所述筒體(61)的內(nèi)壁上；
所述頂面法蘭組件(I)和底面法蘭組件(6)分別與所述筒體(61)的頂端和底端密封固定連接，使得所述筒體(61)的內(nèi)部形成一個密閉空間；
所述球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置還包括第一氣流管(16)和第二氣流穿管
(36)，用于根據(jù)所述筒體(61)內(nèi)部的壓力來實現(xiàn)筒體(61)內(nèi)部的氣氛切換；
所述頂面法蘭組件(I)上具有第一軸向過球通孔(10 )和第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58 )，所述第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58)位于所述頂面法蘭組件(I)的中部，并在所述頂面法蘭組件(I)的頂面和底面分別密封固定連接與所述第一軸向過球通孔(10)等徑且同軸的第一進球接管(11)和第二進球接管(9 )，所述第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58 )與所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4 )的轉(zhuǎn)軸(19)配合；
所述筒體組件(3 )的上支承板(60 )上設(shè)有與所述第二進球接管(9 )配合的第三過球通孔(54)和與所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的轉(zhuǎn)軸(19)配合的第三轉(zhuǎn)軸通孔(57)；
所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)由上到下依次包括頂隔板(17)、用于驅(qū)動所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(19)和底隔板(21)，還包括軸向固定設(shè)置在所述頂隔板(17)和底隔板
(21)之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管(18)，所述存球管(18)為通管，且所述頂隔板
(17)和底隔板(21)上與所述若干個存球管(18)管口相對的位置分別設(shè)有與所述存球管
(18)等徑且同軸的第一組存球管孔(53)和第三組存球管孔(44);其中，所述存球管(18)與所述第三過球通孔(54)等徑并相對所述轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置；
所述筒體組件(3)的下支承板(62)上具有一個與所述存球管(18)等徑的軸向過球槽口(38)，且所述存球管(18)與所述軸向過球槽口(38)相對所述轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置；
所述底面法蘭組件(6)上具有與所述軸向過球槽口(38)等徑且同軸的第二過球通孔(31)，所述底面法蘭組件(6)的頂面和底面分別密封固定連接有與所述第二過球通孔
(31)等徑且同軸的第一出球接管(30)和第二出球接管(32);所述第二過球通孔(31)與所述第一出球接管(30 )通過一輸送單一器(5 )連通，所述輸送單一器(5 )固定在所述下支承板(62)的底面上，用于實現(xiàn)乏燃料球從所述第二過球通孔(31)到所述第一出球接管(30)的單向輸送。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述若干個存球管(18)的中部設(shè)置有轉(zhuǎn)盤(20)，所述轉(zhuǎn)盤(20)上具有與所述若干個存球管(18)配合的第二組存球管孔(47)，且所述轉(zhuǎn)盤(20)具有與所述轉(zhuǎn)軸(19)第二外花鍵(22)配合的第一內(nèi)花鍵孔
(49)；
用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)軸(19)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)密封固設(shè)在所述頂面法蘭組件(I)的頂面中部；
所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)軸(19)的頂端具有第一外花鍵(13)，與所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)花鍵連接。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述第一氣流穿管(16)設(shè)置在所述頂面法蘭組件(I)上，且軸向貫穿所述頂面法蘭組件(I);所述第二氣流穿管(36 )和一測壓管(33 )設(shè)置在所述底面法蘭組件(6 )上，且軸向貫穿所述底面法蘭組件(6 )，所述測壓管(33)用于測量筒體(61)內(nèi)部的壓力。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述筒體組件(3)的上支承板(60)與所述第一氣流穿管(16)相對的位置具有氣流通孔(59)，且所述氣流通孔(59)與所述存球管(18)相對所述轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述筒體組件(3)的上支承板(60)，以及所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的頂隔板(17)、底隔板(21)和轉(zhuǎn)盤(20)上分別設(shè)有若干個第一減重孔(55)、第二減重孔(52)、第三減重孔(45)和第四減重孔(48)。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述輸送單一器(5)包括轉(zhuǎn)子(2)、固定支撐所述轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)軸的邊緣軸承座(37)以及驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部件(25)，所述驅(qū)動部件(25)密封固定在所述筒體(61)的側(cè)壁上，所述邊緣軸承座(37)固定在所述下支承板(62)底面上；所述轉(zhuǎn)子(2)的同一直徑兩端具有與乏燃料球匹配的徑向孔(65)。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述筒體組件(3)的下支承板(62)設(shè)有若干漏塵通孔(41);所述下支承板(62)的上底面具有滑向中心的斜面(42)，用于將所述存球管(18 )內(nèi)的粉塵和碎屑通過所述漏塵孔(42 )排出。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述底面法蘭組件(6)上底面中部具有球窩面(34)，并設(shè)置一個軸向貫穿所述底面法蘭組件(6)的粉塵排放管
(35)，其中，所述粉塵排放管(35)的頂端與所述球窩面(34)的底部平齊。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述頂面法蘭組件(I)通過第一組緊固件(7)和第一密封件(8)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接；所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)通過第二組緊固件(14)和第二密封件(15)與所述頂面法蘭組件(I)密封固定連接； 所述輸送單一器(5)利用所述驅(qū)動部件(25)通過第三組緊固件(26)和第三密封件(27)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接；所述底面法蘭組件(6)通過第四組緊固件(28)和第四密封件(29)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述第一組緊固件(7)、第二組緊固件(14)、第三組緊固件(26)和第四組緊固件(28)為螺栓結(jié)構(gòu)；
所述第一密封件(8)、第二密封件(15)、第三密封件(27)和第四密封件(29)為墊圈。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述上支承板(59)和下支承板(62 )之間軸向固設(shè)有若干個支撐筋板(64 )，用于提供支撐力。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述頂面法蘭組件(I)上設(shè)置有一測溫元件(12 )，用于測量所述筒體(61)內(nèi)部的溫度。
如上所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，優(yōu)選的是，所述筒體(3)內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)支座(43 )，所述內(nèi)支座(43 )位于所述下支承板(62 )的下方，用于支承所述料筒轉(zhuǎn)子組件⑷。
(三)有益效果
本發(fā)明所提供的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置包括用于暫存乏燃料球的料筒轉(zhuǎn)子組件，該料筒轉(zhuǎn)子組件由上到下依次包括頂隔板、用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸和底隔板，還包括軸向固定設(shè)置在頂隔板和底隔板之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管，以豎直存球管取代原來復雜的方螺旋空間管路來暫存乏燃料球，大大縮減了設(shè)備的空間，乏燃料卸料氣氛切換管路系統(tǒng)、布局和設(shè)備及管路支承都得以大幅度簡化，從而節(jié)省了安裝空間，可以大大縮短現(xiàn)場安裝工作時間，并且顯著降低了現(xiàn)場安裝、檢驗和設(shè)備維修的技術(shù)難度，進一步增加了系統(tǒng)可靠性。由于乏燃料存球管有規(guī)則地置于由頂面法蘭、筒體和底面法蘭組成的承壓容器內(nèi)，對乏燃料Y射線的屏蔽可以采用厚壁合金鋼筒體來實現(xiàn)，避免了方螺旋管道異形嚙合鉛屏蔽的制造、安裝及抗震技術(shù)難題，并大大降低了設(shè)備成本。


圖I為本發(fā)明實施例中球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖I沿A-A方向的剖視圖；
其中，I :頂面法蘭組件；2 :轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件；3 :筒體組件；4 :料筒轉(zhuǎn)子組件；5 :輸送單一器；6 :底面法蘭組件；7 :第一組緊固件；8 :第一密封件；9 :第二進球接管；10 :第一軸向過球通孔；11 :第一進球接管；12 :測溫元件；13 :第一外花鍵；14 :第二組緊固件；15 第二密封件；16 :第一氣流穿管；17 :頂隔板；18 :存球管；19 :轉(zhuǎn)軸；20 :轉(zhuǎn)盤；21 :底隔板；22 :第二外花鍵；23 :乏燃料；24 :轉(zhuǎn)子；25 :驅(qū)動部件；26 :第三組緊固件；27 :第三密封件；28 :第四組緊固件；29 :第四密封件；30 :第一出球接管；31 :第二過球通孔；32 :第二出球接管；33 :測壓管；34 :球窩面；35 :漏塵管；36 :第二氣流穿管；37 :邊緣軸承座；38 :過球槽口 ；39 :中心軸承座；40 :第二推力軸承；41 :漏塵通孔；42 :斜面；43 :內(nèi)支座，44 :第三組存球管孔；45 :第三減重孔；46 :第二回轉(zhuǎn)體階梯凸臺；47 :第二組存球管孔；48 :第四減重孔；49 :第一內(nèi)花鍵；50 :第一回轉(zhuǎn)體階梯凸臺；51 :第二轉(zhuǎn)軸通孔；52 :第二減重孔；53 :第一組存球管孔；54 :第三過球通孔；55 :第一減重孔；56 :第一推力軸承；57 :第三轉(zhuǎn)軸通孔；58 第一轉(zhuǎn)軸通孔；59 :氣流通孔；60 :上支承板；61 :筒體；62 :下支承板；63 :支座；64 :筋板；65 :徑向孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
圖I所示為本發(fā)明實施例中球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖I和圖2所示，本發(fā)明實施例中的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置包括頂面法蘭組件
(I)、筒體組件(3)、用于暫存乏燃料球(23)的料筒轉(zhuǎn)子組件(4)和底面法蘭組件(6)，并可以在頂面法蘭組件(I)上安裝轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)，用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)動。
其中，筒體組件(3)由筒體(61)、上支承板(59)和下支承板(62)組成，上支承板(59)和下支承板(62)上、下分布，分別橫向固定在筒體(61)的內(nèi)壁上。頂面法蘭組件(I)和底面法蘭組件(6)分別與筒體(61)的頂端和底端密封固定連接，使得筒體(61)的內(nèi)部形 成一個密閉空間，料筒轉(zhuǎn)子組件(4)即設(shè)置在該密閉空間中，并通過筒體(61)、頂面法蘭組件(I)和底面法蘭組件(6)來實現(xiàn)對乏燃料球(23)的Y射線的屏蔽。
為實現(xiàn)上述目的，本實施例中的筒體(61)可以是一個厚壁圓筒形低合金鋼鍛件，而頂面法蘭組件(I)和底面法蘭組件(6)可以為平板法蘭，且采用圓餅形低合金鋼鍛件，三者的有效壁厚均在300mm以上，以有效屏蔽料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的存球管(8)內(nèi)暫存的乏燃料球(23)的Y射線，保護鄰近設(shè)備和巡檢及維修人員安全。
球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置還包括第一氣流管(16)和第二氣流穿管(36)，用于根據(jù)筒體(61)內(nèi)部的壓力來實現(xiàn)筒體(61)內(nèi)部的氣氛切換。優(yōu)選第一氣流穿管(16)設(shè)置在頂面法蘭組件(I)上，且軸向貫穿頂面法蘭組件(1)，用于氣氛切換時污染氦氣排放和純凈氦氣的充裝；第二氣流穿管(36)設(shè)置在底面法蘭組件(6)上，且軸向貫穿底面法蘭組件(6)，用于氣氛切換時抽真空。其中，測量筒體(61)內(nèi)部壓力的方式有很多種，本實施例中可以在底面法蘭組件(6)上設(shè)置軸向貫穿底面法蘭組件(6)的測壓管(33)，以測量筒體(61)內(nèi)部的壓力。
在頂面法蘭組件(I)上設(shè)置第一軸向過球通孔(10 )和第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58 )，第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58)位于頂面法蘭組件(I)的中部，與料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的轉(zhuǎn)軸(19)配合。并在頂面法蘭組件(I)的頂面和底面分別密封固定連接(如焊接)與第一軸向過球通孔(10)等徑(等徑即孔徑相同)且同軸的第一進球接管(11)和第二進球接管(9)，以實現(xiàn)乏燃料球(23 )能夠依次通過第一進球接管(11)、第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58 )和第二進球接管(9 )進入筒體(6)內(nèi)部。其中，第一進球接管(11)與燃料裝卸管路系統(tǒng)連接。
并在筒體組件(3 )的上支承板(60 )上設(shè)置與第二進球接管(9 )配合的第三過球通孔(54)和與料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的轉(zhuǎn)軸(19)配合的第三轉(zhuǎn)軸通孔(57)，乏燃料球(23)通過第一進球接管(11)進入筒體(6 )內(nèi)部后，通過第三過球通孔(54 )進入料筒轉(zhuǎn)子組件(4 )暫存。
其中，料筒轉(zhuǎn)子組件(4)由上到下依次包括頂隔板(17)、用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(19)和底隔板(21)，還包括軸向固定設(shè)置在頂隔板(17)和底隔板(21)之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管(18)，本實施例中為16個，存球管(18)為通管，且頂隔板(17)和底隔板(21)上與若干個存球管(18)管口相對的位置分別設(shè)有與存球管(18)等徑且同軸的第一組存球管孔(53)和第三組存球管孔(44);且存球管(18)與第三過球通孔(54)等徑并相對轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置。本實施例中可以通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動組件(2)實現(xiàn)料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的分度轉(zhuǎn)動，確保任何一根存球管(18)都能準確定位在筒體組件(3)上支承板
(59)的第三過球通孔(54)正下方，從而乏燃料球(23)能夠經(jīng)由頂面法蘭組件(I)的第一進球接管(11)、第一過球通孔(10)和第二進球接管(9)順利進入預先到位的存球管(18)內(nèi)暫存。
存球管(18)的兩端管口可以通過圓周焊接在上支承板(59)和下支承板(62)，形成一體結(jié)構(gòu)，增強支撐剛度。
筒體組件(3)的下支承板(62)上具有一個與存球管(18)等徑的軸向過球槽口(38),且存球管(18)與軸向過球槽口(38)相對轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置。底面法蘭組件(6)上具有與軸向過球槽口(38)等徑且同軸的第二過球通孔(31)，底面法蘭組件(6)的頂面和底面分別密封固定連接(如焊接)有與第二過球通孔(31)等徑且同軸的第一出球接管(30) 和第二出球接管(32);第二過球通孔(31)與第一出球接管(30)通過一輸送單一器(5)連通，輸送單一器(5)固定在下支承板(62)的底面上，用于實現(xiàn)乏燃料球(23)從第二過球通孔(31)到第一出球接管(30)的單向輸送。
其中，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
人員很容易想到可以設(shè)置多個軸向過球槽口(38)實現(xiàn)乏燃料球(23)的輸送，其也屬于本發(fā)明的保護范圍，但為了簡化設(shè)備的建構(gòu)及安裝過程，本發(fā)明實施例中只設(shè)置了一個軸向過球槽口(38)。
本實施例中的輸送單一器(5 )可以包括轉(zhuǎn)子(2 )、固定支撐轉(zhuǎn)子(2 )轉(zhuǎn)軸的邊緣軸承座(37)以及驅(qū)動轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部件(25)，驅(qū)動部件(25)密封固定在筒體(61)的側(cè)壁上，邊緣軸承座(37)固定在下支承板(62)底面上，并在轉(zhuǎn)子(2)的同一直徑兩端具有與乏燃料球(23)匹配的徑向孔(65)。
當需要排出存球管(8)中暫存的乏燃料球23時，通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動組件(2)實現(xiàn)料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的分度轉(zhuǎn)動，確保任何一根存球管(18)都能準確定位在筒體組件(3)下支承板(62)的軸向過球槽口(38)正上方，當預定好的一根存球管(18)轉(zhuǎn)動到軸向過球槽口
(38)正上方時，轉(zhuǎn)動輸送單一器(5)的轉(zhuǎn)子(24)即可實現(xiàn)乏燃料球23經(jīng)由底面法蘭組件
(6)的第一出球接管(30)、第二過球通孔(31)和第二出球接管(32)向乏燃料貯存系統(tǒng)的定向與定量輸送。
為實現(xiàn)轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)對料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的驅(qū)動，優(yōu)選在若干個存球管(18)的中部設(shè)置有轉(zhuǎn)盤(20)，轉(zhuǎn)盤(20)上具有與若干個存球管(18)配合的第二組存球管孔
(47),且轉(zhuǎn)盤(20)具有與轉(zhuǎn)軸(19)第二外花鍵(22)配合的第一內(nèi)花鍵孔(49)。本實施中用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)軸(19)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)可以密封固設(shè)在頂面法蘭組件(I)的頂面中部，轉(zhuǎn)軸(19)頂端的第一外花鍵(13)與轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)的磁力傳動器從動磁轉(zhuǎn)子花鍵連接。其中，轉(zhuǎn)軸(19 )穿過頂面法蘭組件(I)的第一轉(zhuǎn)軸通孔(58 )和頂隔板
(17)上的第二轉(zhuǎn)軸通孔(51)后，在轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)驅(qū)動下分度回轉(zhuǎn)。
相應的，本實施例中上支承板(60)第三轉(zhuǎn)軸通孔(57)與料筒轉(zhuǎn)子組件(4)中頂隔板(17)上的第一回轉(zhuǎn)體階梯凸臺(50)配對的，通過第一推力軸承(56)支承料筒轉(zhuǎn)子組件
(4)。在下支承板(62)上設(shè)置與料筒轉(zhuǎn)子組件(4)中底隔板(21)上的第二回轉(zhuǎn)體階梯凸臺(46)配對的中心軸承座(39)，通過第二推力軸承(40)支承料筒轉(zhuǎn)子組件(4)。
料筒轉(zhuǎn)子組件(4)是乏燃料球(23)接收、暫存與輸送的主要功能件，本實施例中還可以在上支承板(59)和下支承板(62)之間軸向固設(shè)有若干個支撐筋板(64)，若干支撐筋板(64)可以通過承插焊與頂隔板(17)、底隔板(21)和轉(zhuǎn)盤(20)連接為一個框架，用于提供支撐力。呈環(huán)形陣列布置的若干存球管(18)依次穿過第一組存球管孔(53)、第二組存球管孔(47)和第三組存球管孔(44)，可以通過圓周焊分別與頂隔板(17)、轉(zhuǎn)盤(20)和底隔板
(21)固定連接，以增強框架的結(jié)構(gòu)剛度。
本實施例中的料筒轉(zhuǎn)子組件(4)存球管(18)采用為長3m壁厚6mm的DN65管子，單管可容納50個直徑為60mm的乏燃料球，設(shè)置16根存球管環(huán)形陣列于直徑250mm的中心圓上，總計可存儲雙堆每天產(chǎn)生的800個乏燃料元件，而原來200個乏燃料為一批進行一次氣氛切換，采用本裝置后每天只需要進行一次乏燃料氣氛切換，從而上下游球路隔離閥和氣路系統(tǒng)相關(guān)閥門在核電站壽命期內(nèi)的動作次數(shù)減少到原來的25%，大大提高了系統(tǒng)的可 靠性。
為減輕設(shè)備的自重及耗材，可以在筒體組件(3)的上支承板(60)，以及料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的頂隔板(17)、底隔板(21)和轉(zhuǎn)盤(20)上均設(shè)有若干個第一減重孔(55)、第二減重孔(52)、第三減重孔(45)和第四減重孔(48)，以減小轉(zhuǎn)軸(19)的轉(zhuǎn)動負荷。
并優(yōu)選在筒體組件(3)的上支承板(60)與第一氣流穿管(16)相對的位置設(shè)置氣流通孔(59)，且氣流通孔(59)與存球管(18)相對轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置。必要時，可利用第一氣流穿管(16)對存球管(8)進行吹掃。
在筒體組件(3)的下支承板(62)上還設(shè)有若干漏塵孔(41)，并在下支承板(62)的上底面設(shè)置滑向中心的斜面(42)，利用斜面(42)與存球管(18)之間的間隙，從乏燃料球
(23)磨損的石墨粉塵和碎屑可以從此間隙中漏過，在料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的整體轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生的足夠大的剪切和擠壓力，能使卡塞在間隙中更大的碎片破碎，進而由斜面(43)導入漏塵孔(42)排出。
為將導入漏塵孔(42)的石墨粉塵和碎屑排出，可以在底面法蘭組件(6)的上表面中部設(shè)計為球窩面(34)，并設(shè)置一個軸向貫穿底面法蘭組件(6)的粉塵排放管(35)，其中，粉塵排放管(35)的頂端與球窩面(34)的底部平齊。來自斜面(43)和漏塵孔(42)的粉塵與碎片到達球窩面(34)后，靠重力或者在氣流作用下通過粉塵排放管(35)排入下游的粉塵收集罐。
還可以在頂面法蘭組件(I)上設(shè)置一測溫元件(12 )，用于檢測筒體(6 )內(nèi)的溫度。
其中，在上支承板(60 )、下支承板(62 )、頂隔板(17 )、底隔板(21)和轉(zhuǎn)盤(20 )上設(shè)置的減重孔、漏塵孔或氣流孔，可以保證氣體充裝、排放與抽真空的順暢的氣流通道。當測溫元件(12)監(jiān)測到承壓腔體內(nèi)的溫度升高時，可以利用第一氣流穿管(16)和第二氣流穿管(36)通入冷卻氦氣帶走熱量。
其中，球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置為一個承壓機械設(shè)備，壓力邊界的主要連接與密封接口包括頂面法蘭組件(I)通過第一組緊固件(7)和第一密封件(8)與筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接；轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)通過第二組緊固件(14)和第二密封件
(15)與頂面法蘭組件(I)密封固定連接；輸送單一器(5)利用其驅(qū)動部件通過第三組緊固件(26 )和第三密封件(27 )與筒體組件(3 )的筒體(61)密封固定連接；底面法蘭組件(6 )通過第四組緊固件(28)和第四密封件(29)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接，從而使得筒體(61)的內(nèi)部形成一個密閉空間。
第一組緊固件(7)、第二組緊固件(14)、第三組緊固件(26)和第四組緊固件(28)可以為螺栓結(jié)構(gòu)，第一密封件(8 )、第二密封件(15)、第三密封件(27 )和第四密封件(29 )可以為墊圈。
筒體(6)可以通過設(shè)置在其外壁上的支座(63)來固定安裝。
其中，轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)可以采用“伺服電機+減速機+微型膜片聯(lián)軸器+磁耦合聯(lián)軸器”結(jié)構(gòu)實現(xiàn)氦氣密閉空間的磁力傳動；輸送單一器(5)的驅(qū)動部件(25)也可以采用“伺服電機+減速機+微型膜片聯(lián)軸器+磁耦合聯(lián)軸器”結(jié)構(gòu)實現(xiàn)氦氣密閉空間的磁力傳動。
由以上實施例可以看出，本發(fā)明所提供的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置包括用 于暫存乏燃料球的料筒轉(zhuǎn)子組件，該料筒轉(zhuǎn)子組件由上到下依次包括頂隔板、用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸和底隔板，還包括軸向固定設(shè)置在頂隔板和底隔板之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管，以豎直存球管取代原來復雜的方螺旋空間管路來暫存乏燃料球，大大縮減了設(shè)備的空間，乏燃料卸料氣氛切換管路系統(tǒng)、布局和設(shè)備及管路支承都得以大幅度簡化，從而節(jié)省了安裝空間，可以大大縮短現(xiàn)場安裝工作時間，并且顯著降低了現(xiàn)場安裝、檢驗和設(shè)備維修的技術(shù)難度，進一步增加了系統(tǒng)可靠性。由于乏燃料存球管有規(guī)則地置于由頂面法蘭、筒體和底面法蘭組成的承壓容器內(nèi)，對乏燃料Y射線的屏蔽可以采用厚壁合金鋼筒體來實現(xiàn)，避免了方螺旋管道異形嚙合鉛屏蔽的制造、安裝及抗震技術(shù)難題，并大大降低了設(shè)備成本。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，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和替換，這些改進和替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，包括頂面法蘭組件(I)、筒體組件(3)、用于暫存乏燃料球的料筒轉(zhuǎn)子組件(4)和底面法蘭組件(6); 所述筒體組件(3)由筒體(61)、上支承板(59)和下支承板(62)組成，所述上支承板(59)和下支承板(62)上、下分布，分別橫向固定在所述筒體(61)的內(nèi)壁上； 所述頂面法蘭組件(I)和底面法蘭組件(6)分別與所述筒體(61)的頂端和底端密封固定連接，使得所述筒體(61)的內(nèi)部形成一個密閉空間； 所述球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置還包括第一氣流管(16)和第二氣流穿管(36)，用于根據(jù)所述筒體(61)內(nèi)部的壓力來實現(xiàn)筒體(61)內(nèi)部的氣氛切換； 所述頂面法蘭組件(I)上具有第一軸向過球通孔(10)和第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58)，所述第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58)位于所述頂面法蘭組件(I)的中部，并在所述頂面法蘭組件(I)的頂面和底面分別密封固定連接與所述第一軸向過球通孔(10)等徑且同軸的第一進球接管(11)和第二進球接管(9 )，所述第一軸向轉(zhuǎn)軸通孔(58 )與所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4 )的轉(zhuǎn)軸(19)配合; 所述筒體組件(3 )的上支承板(60 )上設(shè)有與所述第二進球接管(9 )配合的第三過球通孔(54 )和與所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4 )的轉(zhuǎn)軸(19 )配合的第三轉(zhuǎn)軸通孔(57 ); 所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)由上到下依次包括頂隔板(17)、用于驅(qū)動所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(19)和底隔板(21)，還包括軸向固定設(shè)置在所述頂隔板(17)和底隔板(21)之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管(18)，所述存球管(18)為通管，且所述頂隔板(17)和底隔板(21)上與所述若干個存球管(18)管口相對的位置分別設(shè)有與所述存球管(18)等徑且同軸的第一組存球管孔(53)和第三組存球管孔(44);其中，所述存球管(18)與所述第三過球通孔(54)等徑并相對所述轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置； 所述筒體組件(3)的下支承板(62)上具有一個與所述存球管(18)等徑的軸向過球槽口( 38 )，且所述存球管(18 )與所述軸向過球槽口( 38 )相對所述轉(zhuǎn)軸(19 )等距設(shè)置； 所述底面法蘭組件(6)上具有與所述軸向過球槽口(38)等徑且同軸的第二過球通孔(31)，所述底面法蘭組件(6)的頂面和底面分別密封固定連接有與所述第二過球通孔(31)等徑且同軸的第一出球接管(30)和第二出球接管(32);所述第二過球通孔(31)與所述第一出球接管(30)通過一輸送單一器(5)連通，所述輸送單一器(5)固定在所述下支承板(62)的底面上，用于實現(xiàn)乏燃料球從所述第二過球通孔(31)到所述第一出球接管(30)的單向輸送。
2.如權(quán)利要求
I所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述若干個存球管(18 )的中部設(shè)置有轉(zhuǎn)盤(20 )，所述轉(zhuǎn)盤(20 )上具有與所述若干個存球管(18 )配合的第二組存球管孔(47)，且所述轉(zhuǎn)盤(20)具有與所述轉(zhuǎn)軸(19)第二外花鍵(22)配合的第一內(nèi)花鍵孔(49)； 用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)軸(19)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)密封固設(shè)在所述頂面法蘭組件(I)的頂面中部； 所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)轉(zhuǎn)軸(19)的頂端具有第一外花鍵(13)，與所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)花鍵連接。
3.如權(quán)利要求
I所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述第一氣流穿管(16)設(shè)置在所述頂面法蘭組件(I)上，且軸向貫穿所述頂面法蘭組件(I);所述第二氣流穿管(36 )和一測壓管(33 )設(shè)置在所述底面法蘭組件(6 )上，且軸向貫穿所述底面法蘭組件(6)，所述測壓管(33)用于測量筒體(61)內(nèi)部的壓力。
4.如權(quán)利要求
3所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述筒體組件(3)的上支承板(60)與所述第一氣流穿管(16)相對的位置具有氣流通孔(59)，且所述氣流通孔(59)與所述存球管(18)相對所述轉(zhuǎn)軸(19)等距設(shè)置。
5.如權(quán)利要求
4所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述筒體組件(3)的上支承板(60)，以及所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)的頂隔板(17)、底隔板(21)和轉(zhuǎn)盤(20)上分別設(shè)有若干個第一減重孔(55)、第二減重孔(52)、第三減重孔(45)和第四減重孔(48)。
6.如權(quán)利要求
I所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述輸送單一器(5)包括轉(zhuǎn)子(2)、固定支撐所述轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)軸的邊緣軸承座(37)以及驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子(2)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部件(25)，所述驅(qū)動部件(25)密封固定在所述筒體(61)的側(cè)壁上，所述邊緣軸承座(37)固定在所述下支承板(62)底面上；所述轉(zhuǎn)子(2)的同一直徑兩端具有與乏燃料球匹配的徑向孔(65)。
7.如權(quán)利要求
I所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述筒體組件(3)的下支承板(62)設(shè)有若干漏塵通孔(41);所述下支承板(62)的上底面具有滑向中心的斜面(42 )，用于將所述存球管(18 )內(nèi)的粉塵和碎屑通過所述漏塵孔(42 )排出。
8.如權(quán)利要求
7所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述底面法蘭組件(6)上底面中部具有球窩面(34)，并設(shè)置一個軸向貫穿所述底面法蘭組件(6)的粉塵排放管(35)，其中，所述粉塵排放管(35)的頂端與所述球窩面(34)的底部平齊。
9.如權(quán)利要求
1-7任一所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述頂面法蘭組件(I)通過第一組緊固件(7)和第一密封件(8)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接；所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動部件(2)通過第二組緊固件(14)和第二密封件(15)與所述頂面法蘭組件(I)密封固定連接；所述輸送單一器(5)利用所述驅(qū)動部件(25)通過第三組緊固件(26)和第三密封件(27)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接；所述底面法蘭組件(6)通過第四組緊固件(28)和第四密封件(29)與所述筒體組件(3)的筒體(61)密封固定連接。
10.如權(quán)利要求
9所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述第一組緊固件(7)、第二組緊固件(14)、第三組緊固件(26)和第四組緊固件(28)為螺栓結(jié)構(gòu)； 所述第一密封件(8 )、第二密封件(15)、第三密封件(27 )和第四密封件(29 )為墊圈。
11.如權(quán)利要求
1-7任一所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述上支承板(59 )和下支承板(62 )之間軸向固設(shè)有若干個支撐筋板(64 )，用于提供支撐力。
12.如權(quán)利要求
1-7任一所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述頂面法蘭組件(I)上設(shè)置有一測溫元件(12 )，用于測量所述筒體(61)內(nèi)部的溫度。
13.如權(quán)利要求
1-7任一所述的球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置，其特征在于，所述筒體(3)內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)支座(43)，所述內(nèi)支座(43)位于所述下支承板(62)的下方，用于支承所述料筒轉(zhuǎn)子組件(4)。
專利摘要
本發(fā)明屬于反應堆工程技術(shù)領(lǐng)域：
，公開了一種球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置。該球床高溫堆乏燃料卸料暫存裝置包括用于暫存乏燃料球的料筒轉(zhuǎn)子組件，該料筒轉(zhuǎn)子組件由上到下依次包括頂隔板、用于驅(qū)動料筒轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸和底隔板，還包括軸向固定設(shè)置在頂隔板和底隔板之間、呈環(huán)形陣列分布的若干個存球管，以豎直存球管取代原來復雜的方螺旋空間管路來暫存乏燃料球，大大縮減了設(shè)備的空間，乏燃料卸料氣氛切換管路系統(tǒng)、布局和設(shè)備及管路支承都得以大幅度簡化，從而節(jié)省了安裝空間，并且顯著降低了現(xiàn)場安裝、檢驗和設(shè)備維修的技術(shù)難度，進一步增加了系統(tǒng)可靠性。同時避免了方螺旋管道異形嚙合鉛屏蔽的制造、安裝及抗震技術(shù)難題。
文檔編號G21C19/06GKCN102881343SQ201210375689
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日
發(fā)明者張海泉, 聶君鋒, 張作義, 李紅克, 王鑫, 張立國, 劉繼國, 吳宗鑫 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan