專利名稱:一種乏燃料貯存模塊的制作方法
一種乏燃料貯存模塊技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明屬于核電站乏燃料貯存及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種乏燃料貯存模塊。
背景技術(shù)：
[0002]乏燃料貯存是核燃料循環(huán)的重要階段，核電廠在整個(gè)壽期內(nèi)需不斷更換新的核燃料并卸出已使用過的乏燃料。乏燃料具有持續(xù)放出衰變熱，有放射性，在特定情況下可能重返臨界等特點(diǎn)，因此，對于任何形式的核電廠，乏燃料的中間貯存、冷卻及屏蔽都是無法回避的問題。目前乏燃料的中間貯存主要有濕式貯存和干式貯存兩種方式，濕式貯存通過在核電廠內(nèi)或附近建造獨(dú)立的乏燃料貯存水池及相關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)乏燃料的貯存和冷卻；干式貯存則依賴于獨(dú)立的干式貯存設(shè)施。濕式貯存的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)冷卻能力強(qiáng)、放射性物質(zhì)包容性好、固有安全性高，缺點(diǎn)在于系統(tǒng)復(fù)雜，需要在整個(gè)核電廠壽期內(nèi)運(yùn)行；干式貯存的優(yōu)點(diǎn)在于可利用冷卻介質(zhì)自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)乏燃料的冷卻，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡約，缺點(diǎn)在于系統(tǒng)冷卻能力有限，放射性物質(zhì)包容能力差，系統(tǒng)固有安全性低等。
發(fā)明內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種乏燃料貯存模塊，該乏燃料貯存模塊適用于干式、濕式兩種貯存方式，實(shí)現(xiàn)了乏燃料貯存的模塊化和單元化，提高了乏燃料貯存的安全性及核電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。[0004]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種乏燃料貯存模塊，包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器以及設(shè)在中間容器內(nèi)的燃料容器，貯存模塊邊界由貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體與公用通道墻體連接而成，位于公共通道兩側(cè)的乏燃料貯存模塊通過設(shè)在公用通道墻體上的燃料進(jìn)出通道與公用通道相通。[0005]進(jìn)一步，貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體的頂部敞口，內(nèi)底面設(shè)有嵌入其中的貯存模塊碟形底板，底部具有貯存模塊排水管線及貯存模塊排水管線隔離閥。[0006]進(jìn)一步，公用通道墻體上的燃料進(jìn)出通道處設(shè)有燃料進(jìn)出通道水力閘門。[0007]再進(jìn)一步，中間容器為平底、中空、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，燃料容器呈試管形狀，中間容器和燃料容器的頂端齊平；中間容器與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體之間構(gòu)成外層間隙，中間容器與燃料容器之間構(gòu)成內(nèi)層間隙；中間容器的外立面通過抗震阻尼器與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體的內(nèi)立面彈性連接，其內(nèi)立面通過固定組件與燃料容器剛性連接。[0008]更進(jìn)一步，中間容器的上端敞口內(nèi)設(shè)有環(huán)狀噴淋水分配管線以及噴淋分配管線支架，若干燃料容器冷卻噴頭均布于環(huán)狀噴淋水分配管線上，噴水方向斜向內(nèi)指向燃料容器[9]的中軸線，并由噴淋供水管線供水；中間容器的底部設(shè)有若干中間容器排水通道。[0009]進(jìn)一步，中間容器靠近底面的豎直罐體上設(shè)有若干個(gè)中間容器自然通風(fēng)口。[0010]進(jìn)一步，中間容器的底面設(shè)有與貯存模塊碟形底板相接觸的抗震軸承組件。[0011 ] 進(jìn)一步，該乏燃料貯存模塊還包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器頂蓋和燃料容3器上封頭，中間容器頂蓋與燃料容器上封頭之間構(gòu)成煙 效應(yīng)區(qū)域，燃料容器上封頭與燃料容器組成乏燃料封閉貯存單元。[0012]進(jìn)一步，中間容器頂蓋為無底、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，其上半段呈縮肩形狀，其罐體直徑與中間容器的罐體直徑相等。[0013]進(jìn)一步，燃料容器上封頭上設(shè)有容器內(nèi)水位調(diào)節(jié)管線和容器排空管線。[0014]本發(fā)明的有益效果在于[0015]第一、本發(fā)明提供的乏燃料貯存模塊適用于干式、濕式不同的貯存方式。[0016]第二、乏燃料的貯存實(shí)現(xiàn)了模塊化和單元化，貯存模塊采用一體化抗震設(shè)計(jì)，共因事故風(fēng)險(xiǎn)降低。[0017]第三、乏燃料的長期冷卻利用非能動(dòng)的空氣自然對流，失去冷卻能力的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。[0018]第四、貯存模塊只需在換料期間充水，運(yùn)行水循環(huán)冷卻，使電廠經(jīng)濟(jì)性提升。[0019]第五、燃料容器完全包絡(luò)放射性物質(zhì)，避免了持續(xù)的除鹽和凈化。[0020]第六、貯存模塊內(nèi)的水源長期處于備用狀態(tài)，可作為應(yīng)急水源提高核電廠整體安全性。


[0021]圖I是本發(fā)明提供的適用于濕式貯存方式的乏燃料貯存模塊的俯視圖，其中位于公共通道一側(cè)的貯存模塊僅顯示了中間容器上中間容器自然通風(fēng)口所在處的橫截面圖；[0022]圖2是圖I所示乏燃料貯存模塊沿A-A向的縱剖面示意圖，其中，圖中略去了燃料容器和公共通道墻體；[0023]圖3是本發(fā)明提供的適用于干式貯存方式的乏燃料貯存模塊的縱剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。[0025]如圖I所示，本發(fā)明所提供的乏燃料貯存模塊包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器8以及設(shè)在中間容器8內(nèi)的燃料容器9，貯存模塊邊界由貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7與公用通道墻體6連接而成，位于公共通道I兩側(cè)的乏燃料貯存模塊通過設(shè)在公用通道墻體6上的燃料進(jìn)出通道5與公用通道I相通。采用這種結(jié)構(gòu)布置，使得乏燃料的貯存實(shí)現(xiàn)了模塊化和單元化?？紤]到乏燃料的高放射性，貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7和公用通道墻體6利用重混凝土進(jìn)行屏蔽，屏蔽層厚度為500-4000mm。[0026]如圖2所示，貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7的頂部敞口，內(nèi)底面設(shè)有嵌入其中的貯存模塊碟形底板11，內(nèi)底面標(biāo)高低于其所在周圍地面標(biāo)高；貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7的底部設(shè)有貯存模塊排水管線16及貯存模塊排水管線隔離閥17。[0027]燃料進(jìn)出通道5處設(shè)有燃料進(jìn)出通道水力閘門19，其作用是防止?jié)袷劫A存方式下模塊中的水溢出。[0028]中間容器8為平底、中空、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，燃料容器9呈試管形狀，貯存燃料放置其中。[0029]如圖I所示，本發(fā)明的貯存模塊中各部件之間的空間關(guān)系是這樣的中間容器8與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7之間構(gòu)成外層間隙2，中間容器8和燃料容器9的頂端齊平；中間容器8與燃料容器9之間構(gòu)成內(nèi)層間隙3 ;中間容器8的外立面通過抗震阻尼器13與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體7的內(nèi)立面彈性連接，其內(nèi)立面通過燃料容器連接固定組件14與燃料容器9剛性連接。[0030]本發(fā)明中，中間容器8的上端敞口內(nèi)設(shè)有環(huán)狀噴淋水分配管線23以及噴淋分配管線支架25，若干燃料容器冷卻噴頭18均布于環(huán)狀噴淋水分配管線23上，并由噴淋供水管線24供水；并且，環(huán)狀噴淋水分配管線23所在平面高于燃料容器9的上端面，且燃料容器冷卻噴頭18的噴水方向斜向內(nèi)指向燃料容器9的中軸線。[0031]中間容器8靠近底面的豎直罐體上設(shè)有若干個(gè)中間容器自然通風(fēng)口 10，中間容器自然通風(fēng)口 10中有部分尺寸較小并設(shè)置于較高標(biāo)高。[0032]中間容器8的底部設(shè)有若干中間容器排水通道15。[0033]此外，中間容器8的底面設(shè)有與貯存模塊碟形底板11相接觸的抗震軸承組件12。 由于貯存模塊具有模塊化和單元化特性，并且采用一體化抗震設(shè)計(jì)，因而共因事故風(fēng)險(xiǎn)降低。[0034]如圖3所示，本發(fā)明提供的乏燃料貯存模塊還可以包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器頂蓋20和燃料容器上封頭22，中間容器頂蓋20與燃料容器上封頭22之間構(gòu)成煙囪效應(yīng)區(qū)域21，燃料容器上封頭22與燃料容器9組成乏燃料封閉貯存單元，從而形成適用于干式貯存方式的乏燃料貯存模塊。[0035]中間容器頂蓋20為無底、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，其上半段呈縮肩形狀，從而使其敞口面積小于其底圓面積；并且，中間容器頂蓋20的罐體直徑與中間容器8的罐體直徑相等，因而，中間容器頂蓋20和中間容器8可組合為一個(gè)開放的容器。[0036]燃料容器上封頭22的頂端呈橢圓狀，下半段呈筒狀，并且其筒體直徑與燃料容器 9上半段的筒體直徑相等，二者組成的乏燃料封閉貯存單元具有高度的氣密性、良好的熱導(dǎo)出特性。本發(fā)明中，燃料容器9及燃料容器上封頭22的材料可根據(jù)其內(nèi)部工質(zhì)的性質(zhì)選擇不銹鋼、高強(qiáng)度鋼或其他金屬。燃料容器上封頭22與燃料容器9組合為一體后，能夠完全包絡(luò)放射性物質(zhì)，避免了持續(xù)的除鹽和凈化。[0037]此外，燃料容器上封頭22上還設(shè)有容器內(nèi)水位調(diào)節(jié)管線和容器排空管線(未示出)，在濕式、干式貯存方式轉(zhuǎn)換過程中用于調(diào)節(jié)燃料容器9內(nèi)水位及空氣排空。[0038]在干式貯存方式下，乏燃料的長期冷卻利用非能動(dòng)的空氣自然循環(huán)，能夠使貯存模塊失去冷卻能力的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。自然循環(huán)通道包括作為自然通風(fēng)空氣入口的外層間隙2頂部的環(huán)狀入口 ；作為自然循環(huán)冷通道的外層間隙2 ;作為冷通道和熱通道連接的中間容器自然通風(fēng)口 10 ;作為熱通道的內(nèi)部間隙3 ;作為熱壓產(chǎn)生空間的煙囪效應(yīng)區(qū)域21。[0039]以下結(jié)合圖1-3具體說明本發(fā)明提供的適用于干式及濕式貯存方式的乏燃料貯存模塊的運(yùn)行方法。[0040]以濕式貯存方式運(yùn)行時(shí)，整個(gè)貯存模塊被水充滿，燃料容器上封頭22及中間容器頂蓋20打開并移至適當(dāng)存放地，燃料進(jìn)出通道水力閘門19在燃料輸入操作過程中開啟，在單個(gè)貯存單元冷卻時(shí)關(guān)閉；貯存模塊的冷卻通過接入冷卻循環(huán)實(shí)現(xiàn)，接入冷卻循環(huán)可以燃料容器冷卻噴頭18為出水口，以貯存模塊排水管線16為吸入管線。燃料容器冷卻噴頭18 噴水時(shí)，須能保證對整個(gè)燃料容器上封頭22的噴淋覆蓋。[0041]從濕式貯存方式向干式貯存方式進(jìn)行過渡的過程中，接入冷卻循環(huán)必須持續(xù)，直至貯存模塊達(dá)到干式貯存條件。過渡過程首先需通過貯存模塊排水管線16對貯存模塊進(jìn)行排水，使貯存模塊水位下降至適當(dāng)值。排水至預(yù)定水位后，使燃料容器上封頭22與燃料容器9合體，通過設(shè)置于燃料容器上封頭22上的容器內(nèi)水位調(diào)節(jié)管線調(diào)整燃料容器9中的水位至適當(dāng)值。燃料容器9內(nèi)水位調(diào)整完成后，通過設(shè)置于燃料容器上封頭22上的容器排空管線將燃料容器9內(nèi)所有空氣排出。排空結(jié)束后，隔離燃料容器9內(nèi)的容器內(nèi)水位調(diào)節(jié)管線和容器排空管線。此時(shí)判定貯存模塊是否達(dá)到干式貯存條件，如果條件不符合，則保持外接冷卻循環(huán)直至條件符合；符合條件后，使中間容器頂蓋20與中間容器8合體。此時(shí)，需通過貯存模塊排水管線16對貯存模塊進(jìn)行排水，外層間隙2中的水排空后，中間容器8通過中間容器排水通道15將余水依靠重力排空。排水結(jié)束后，過渡過程完成。[0042]以干式貯存方式運(yùn)行時(shí)，燃料容器9和燃料容器上封頭22構(gòu)成封閉貯存單元，該單元通過空氣自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)冷卻。[0043]乏燃料貯存單元封閉并轉(zhuǎn)入干式貯存方式后，無特殊情況，貯存單元將不再打開， 直至執(zhí)行貯存乏燃料的外運(yùn)。乏燃料外運(yùn)前，貯存模塊需要從干式貯存方式過渡至濕式貯存方式。具體過程是首先對貯存單元進(jìn)行噴淋冷卻，直至貯存單元參數(shù)滿足貯存模塊淹沒條件；接入冷卻循環(huán)，直至貯存單元滿足貯存單元開蓋條件，開始進(jìn)行燃料外運(yùn)操作。[0044]如果干式貯存過程中，發(fā)生封閉貯存單元的意外升溫升壓，可通過對貯存單元的噴淋實(shí)現(xiàn)其應(yīng)急冷卻。[0045]本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。
權(quán)利要求
1.一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器(8)以及設(shè)在中間容器(8)內(nèi)的燃料容器(9)，貯存模塊邊界由貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體(7)與公用通道墻體(6)連接而成，位于公共通道(I)兩側(cè)的乏燃料貯存模塊通過設(shè)在公用通道墻體(6)上的燃料進(jìn)出通道(5 )與公用通道(I)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體(7)的頂部敞口，內(nèi)底面設(shè)有嵌入其中的貯存模塊碟形底板(11)，底部設(shè)有貯存模塊排水管線(16)及貯存模塊排水管線隔離閥(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，公用通道墻體(6)上的燃料進(jìn)出通道(5 )處設(shè)有燃料進(jìn)出通道水力閘門(19 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，中間容器(8)為平底、中空、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，燃料容器(9 )呈試管形狀；中間容器(8 )與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體(7 )之間構(gòu)成外層間隙(2)，中間容器(8)與燃料容器(9)之間構(gòu)成內(nèi)層間隙(3);中間容器(8)的外立面通過抗震阻尼器(13)與貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體(7)的內(nèi)立面彈性連接，中間容器(8)的內(nèi)立面通過固定組件(14)與燃料容器(9)剛性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，中間容器(8)的上端敞口內(nèi)設(shè)有環(huán)狀噴淋水分配管線(23)以及噴淋分配管線支架(25)，若干燃料容器冷卻噴頭(18)均布于環(huán)狀噴淋水分配管線(23)上，噴水方向斜向內(nèi)指向燃料容器(9)的中軸線，并由噴淋供水管線(24)供水；中間容器(8)的底部設(shè)有若干中間容器排水通道(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，中間容器(8)靠近底面的豎直罐體上設(shè)有若干個(gè)中間容器自然通風(fēng)口( 10 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，中間容器(8)的底面設(shè)有與貯存模塊碟形底板(11)相接觸的抗震軸承組件(12 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I或4所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，該乏燃料貯存模塊還包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器頂蓋(20)和燃料容器上封頭(22)，中間容器頂蓋(20 )與燃料容器上封頭(22 )構(gòu)成煙囪效應(yīng)區(qū)域(21)，燃料容器上封頭(22 )與燃料容器(9 )組成乏燃料封閉貯存單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，中間容器頂蓋(20)為無底、敞口的罐狀結(jié)構(gòu)，其上半段呈縮肩形狀，其罐體直徑與中間容器(8)的罐體直徑相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，燃料容器上封頭(22)上設(shè)有容器內(nèi)水位調(diào)節(jié)管線和容器排空管線。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種乏燃料貯存模塊，其特征在于，包括設(shè)在貯存模塊邊界內(nèi)的中間容器(8)以及設(shè)在中間容器(8)內(nèi)的燃料容器(9)，貯存模塊邊界由貯存模塊混凝土結(jié)構(gòu)體(7)與公用通道墻體(6)連接而成，位于公共通道(1)兩側(cè)的乏燃料貯存模塊通過設(shè)在公用通道墻體(6)上的燃料進(jìn)出通道(5)與公用通道(1)相通。本發(fā)明提供的乏燃料貯存模塊適用于干式、濕式兩種貯存方式，實(shí)現(xiàn)了乏燃料貯存的模塊化和單元化，并采用一體化抗震設(shè)計(jì)，共因事故風(fēng)險(xiǎn)降低，乏燃料的長期冷卻利用非能動(dòng)的空氣自然對流，失去冷卻能力的風(fēng)險(xiǎn)大大降低，提高了核電廠整體安全性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)G21C19/07GKCN102982854SQ201210447883
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月9日
發(fā)明者韓旭, 王長東, 李博, 李軍 申請人:中國核電工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan