[发明专利]球床高温堆乏燃料卸料暂存装置

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是涉及一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置。

背景技术

球床高温气冷堆采用球形元件多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行，从堆芯卸出的乏燃料利用载带氦气气力输送到燃料装卸管路系统中缓冲暂存并达到一定数量后，进行从中压氦气到常压空气的气氛切换，进而利用压缩空气逐一向乏燃料贮存系统输送。在HTR-10高温气冷实验堆上，每天从堆芯卸出的燃料球数量为125个，其中卸出的乏燃料球约为25个，利用3个各大于1.5m长的缓冲管段，配合管路系统中的设备，以满足暂存和气氛切换的功能要求。

在HTR-PM高温气冷堆示范工程中，每天从每个堆芯卸出的燃料球数量为6000个，其中卸出的乏燃料球约为400个，双堆芯卸出的乏燃料则多达800个。中国发明专利200710117805.4申请公开了一种高温气冷堆在线换料系统，采用了与HTR-10相同的乏燃料卸料流程，该模式下乏燃料卸料流程简要描述如下：

堆芯卸出的乏燃料元件由专设的氦气压缩机压送到乏燃料缓冲管道。乏燃料卸料管段由3节缓冲管段组成，从上游至下游的缓冲管段1-3分别称为卸料入口管段、卸料缓冲管段和卸料暂存管段。卸料入口管段、卸料缓冲管段和卸料暂存管段各可容纳200个乏燃料元件。HTR-PM平均每天产生的约800个乏燃料元件分4批各约200个，经过乏燃料卸料气氛切换后，由卸料暂存管段向乏燃料贮存系统输送。主循环管路中为7.0MPa的氦气，卸出乏燃料管段中为常压空气。在卸料操作时，需进行气氛切换，通过对两道隔离阀开启和关闭以及对抽真空系统、充入纯净氦气系统中部件开启和关闭的逻辑控制保证回路中氦气的纯洁性。同时管段上两道隔离阀电气上联锁，实现系统与大气气氛隔离和气氛切换，防止放射性气体外逸。乏燃料卸料的气氛切换流程由放气→抽真空→充气→进球→放气→排球→抽真空→充气等顺序执行的过程组成。

相对于新燃料而言，乏燃料具有强放射性、余热排出和机械强度劣化的特点，因此，为确保HTR-PM乏燃料卸料的安全性和可靠性，如果按照上述3个缓冲管段运行模式，必须采取方螺旋空间布局，则至少需要总长超过40米的乏燃料卸料暂存管段，从而引发以下4个方面的技术难点：

一是占用空间大，考虑球路设备和暂存管段的屏蔽安装后，方螺旋管路系统布局在一个重量约10吨、近11m高的钢结构支架上，占地面积超过25m²；

二是管路安装技术要求高，方螺旋管路中有十多台设备和数十个弯头管件，并有严格的错边量、椭圆度和管段倾角要求，组对、施焊和焊缝检测难度大；

三是屏蔽制造和安装困难，管路屏蔽要覆盖方螺旋管路中的所有管道、管件和设备，总重超过80吨，且必须设计为异形啮合齿状结构，同时还应特别考虑支撑和抗震要求；

四是管路阀门动作频率高，在全寿期内气氛切换球路隔离阀运行次数超过6万次，而相关的气路阀门动作次数更是超过12万次，如此高的动作频率，对于阀门的密封和电动装置都是及其严酷的考验，如果按常规核电阀门的填料、波纹管和电动装置的寿命（通常在2000~5000次）考虑，则几乎每年都必须进行一次系统停运甚至停堆检修，针对30多个相关阀门的进行维修和密封件更换，不仅在放射性舱室环境中进行维护和检修工作是很不现实的，而且球床高温堆不停堆连续运行的优点也难以充分利用；另一方面，如果必须满足核电站3~5设备维修的运行可靠性要求，则必须提高球路阀门和气路相关阀门的的填料、波纹管和电动装置的寿命达到6,000~12,000次以上，以目前的阀门结构和零配件的技术水平而言，如此长的寿命要求几乎是不可能实现的。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明提供一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，用以解决如下技术问题：（1）在不增加阀门特殊技术要求的前提下，优化乏燃料卸料流程中的球流管路系统与设备，保证燃料装卸系统的可靠性和可利用性；（2）避免异形啮合齿状屏蔽结构，降低管路系统制造、安装和维修技术难度。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种球床高温堆乏燃料卸料暂存装置，包括顶面法兰组件（1）、筒体组件（3）、用于暂存乏燃料球的料筒转子组件（4）和底面法兰组件（6）；

所述筒体组件（3）由筒体（61）、上支承板（59）和下支承板（62）组成，所述上支承板（59）和下支承板（62）上、下分布，分别横向固定在所述筒体（61）的内壁上；