[发明专利]整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法

说明书

技术领域

本发明涉及裂变聚变混合堆的设备技术，尤其是一种基于ITER装置的整体式内置次临界包层支撑结构及其装拆方法。

背景技术

基于国际热核实验反应堆(The International Thermonuclear Experimental Reactor，简称ITER)磁约束核聚变驱动的聚变-裂变混合能源系统利用Tokamak装置产生氘氚聚变高能中子，驱动次临界能源包层和氚增殖包层以实现能源生产和氚自持。

ITER装置包层在结构上为模块式结构，从功能上区分主要有两种即屏蔽和TBM实验模块，这些模块的结构支撑主要是与真空壳的弹性结构和键连接和固定，包层的冷却剂管道和真空壳的PHTS冷却管道串联，从而实现包层的结构支撑、核屏蔽和热量带出。总模块数量为421块，模块重量为1.53吨，最大重量小于4.5吨，极向有17段包层，环向长度从1.25～1.95m不等，极向长度0.85～1.24m不等，一个典型的模块几何尺寸为1415×1095×450mm。针对小模块包层结构，由于它的尺寸小重量轻，所以其现有的支撑和装拆结构相对于整体式内置次临界包层支撑和装拆方式无法直接移植借用。另外，小模块包层结构数量多，共有421个单模块，装拆工作量大。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施及其装拆方法，做到了尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性；采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，在真空壳内层的壁上设有支撑内外包层的支撑骨架，其中所述支撑骨架包括两组纵骨组，每组纵骨组由两根平行的弧形纵骨通过若干并排布置的水平筋骨连接而成，两组纵骨组中位于外侧的纵骨通过若干并排的周向筋骨连接，所述周向筋骨与水平筋骨交接于纵骨处可设置连接内外包层的键，两组纵骨组中位于内侧的纵骨通过若干筋板连接，所述筋板上均布有若干冷却管管孔；所述真空壳的内底部可铺设有轨道，所述轨道上匹配有用于拆装的换料机器人。

由于采用了上述结构，内外包层可通过键与键槽的方式固定于纵骨上，从而使得该支撑骨架对内外包层起到支撑的作用；该支撑骨尽可能少用结构材料，这样既能保证支撑结构的强度要求，又能少牺牲包层的物理性能，使包层裂变燃料区冷却剂管道设计得到了较大简化，降低了包层结构的复杂性。轨道与换料机器人相匹配，使换料机器人可在轨道上自由行进，本发明采用真空壳缺口轨道-小车装拆整体式内置次临界包层缩短了换料周期。

本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述纵骨的截面直径为30mm；所述筋板的厚度为30mm；同一组纵骨组中的两弧形纵骨连接有13根水平筋骨；其中所述筋板随纵骨的弧形倾斜布置，使位于边界处两筋板之间形成一定的夹角。

由于采用了上述结构，为了确保对内外包层的支撑效果，使该支撑骨架满足强度要求，同时能够根据真空壳内的尺寸进行位置布置，保证其满足真空壳的内部结构。

本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述支撑骨架分为与内包层匹配的内包层骨架、以及与外包层匹配的外包层骨架；其中内包层骨架上设有相互对应的15根筋板和15根周向筋骨，所述内包层骨架上位于边界处的两个筋板之间形成9.72° 的夹角；所述外包层骨架上设有相互对应得13根筋板和13根周向筋骨，所述外包层骨架上的位于边界处的两个筋板之间形成9.88°的夹角。

本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述换料机器人包括车座，所述车座的底部设有车轮，所述车座上设有液压升降平台，所述液压升降平台上方设有横向移动板，所述横向移动板上安装有外包层液压支撑杆和内包层液压支撑杆，其中所述外包层液压支撑杆上设有三向夹。

由于采用了上述结构，可通过该换料机器人及其上的液压支撑杆，支撑并固定内外包层，便于在拆装时，将内外包层安装于固定位置，或者将内外包层取出，同时可以满足远程操作的要求，保证操作人员的安全。

本发明的整体式内置次临界包层的支撑与拆装设施，所述三向夹包括连接于外包层液压支撑杆上的两个夹板一，所述夹板一上通过销连接有夹板二。

由于采用了上述结构，通过该三向夹可对外包层起到夹持的作用，同时可通过换料机器人的移动以及外包层液压支撑杆的伸缩，将外包层固定到预定位置，或者从预定位置移动出。