一种燃料组件贮运装置

技术领域

本发明涉及反应堆工程技术领域，具体涉及一种燃料组件贮运装置。

背景技术

乏燃料贮运吊篮作为乏燃料贮存运输过程中的关键设备，在功能上，相较于贮存格架，吊篮具备贮存和运输两个功能，可以满足吊装高度低、连续操作、实现一次吊运多组乏燃料组件，突显了一体化吊篮的优越性。通过吊篮贮运可减少乏燃料水池或大型后处理厂乏燃料转运时间，提高转运效率及池内空间利用率，还可以大幅降低转运时操作高度，避免高处跌落的风险及其导致的对吊篮和水池的损伤。在结构设计准则上吊篮与贮存格架是相同的：要保证贮运乏燃料组件中的临界、屏蔽、热工水力、抗震和意外事故下的安全。燃料贮存小室的中心间距必须保持临界安全，结构设计要便于冷却乏燃料组件以满足热工要求，在贮存和操作中燃料组件上方必须保持安全的屏蔽水层，在地震时要求吊篮具有足够的强度、刚度和稳定性。相对于乏燃料贮存格架，贮存吊篮本体外形更细高，在存放时，需防止意外倾翻，尤其是发生地震时应有足够的强度、刚度和稳定性，要有足够的抗倾翻能力等。

现有专利CN113921159A公开了一种乏燃料贮运吊篮，为稳定、避免倾翻，每个吊篮外侧设计了专用于相互连接的燕尾槽结构，该结构操作位置要求准确，操作难度较大，存放时相互具有依赖性，需要多个吊篮相邻放置，转运时由于要先移走先存放的组件，可能造成多次挪移和临时存放，影响转运的效率和临时存放可能的安全性；对于吊篮中部设置的井字形隔板需要设置专门的冷却剂循环孔，这样增加了组件的间距减少了贮存密度；更关键的是在地震中，各方向的振动易使吊篮晃动上下移位，燕尾槽发生错位后卡死而使吊篮无法复位。

现有专利CN110415853A公开了一种后处理厂乏燃料组件贮运吊篮，该专利中的吊篮通过中部支撑柱来保持整体刚度，减少了一个有效贮存小室，但吊篮整体存在意外倾翻的风险；此外，在操作中，吊篮发生跌落事故时，容易损伤贮存水池池底的钢覆面和焊缝，甚至引起池水泄露的后果，维修异常困难；另外由于该专利中的贮存小室只有上下两端横向定位，在地震或意外跌落时容易发生弯曲晃动或变形等损坏，发生超临界事故。

综上所述，现有技术中存在着冷却效率较低、安装结构复杂导致的转运效率较低、安全风险及成本较高的问题。

为解决上述问题，提出本发明。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种燃料组件贮运装置，解决现有技术中存在的冷却效率较低、安装结构复杂导致的转运效率较低、安全风险及成本较高的问题。

一种燃料组件贮运装置，包括贮运单元，贮运单元围设形成燃料组件的贮运空间，贮运单元包括至少两个栅板，栅板位于贮运单元的中部，栅板内设有相互平行的栅条，相邻栅板的栅条相互垂直，在贮运单元底部的投影呈井字型，将贮运空间划分为井字空间，

井字空间包括第一子空间与第二子空间，燃料组件位于第一子空间，冷却水在第二子空间内自然循环冷却，与燃料组件进行热交换。

进一步地，还包括底座，底座具有多个槽体，贮运单元插设于槽体。

进一步地，槽体的高度在贮运单元高度的1/5～1/3之间。

进一步地，贮运单元还包括底板，底板位于贮运单元的底部，底板上设置有第一冷却孔。

进一步地，贮运单元还包括顶盖，顶盖位于贮运单元的顶部，顶盖上设有第二冷却孔，冷却水在第一冷却孔和第二冷却孔之间实现自然冷却循环。

进一步地，贮运单元还包括位于贮运单元外围的多个立柱，立柱与栅板固定连接。

进一步地，贮运单元还包括顶板，顶板位于燃料组件的顶部，并且与立柱固定连接。

进一步地，顶板呈井字型，并且与贮运单元底部的投影重合，燃料组件至少部分插设于顶板形成的井字空间内。

进一步地，顶板设有锁紧簧片，顶板与顶盖通过锁紧簧片连接。

进一步地，顶盖上还设有与贮运单元抓具配合的卡接部。

进一步地，底座周向还设置弹性支撑构件。

基于上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明通过设置多个带有平行栅条的栅板将贮运空间划分为井字空间，能够增强贮运单元的刚度，增加冷却空间与贮存密度，提升燃料组件的冷却效率，降低制造成本。

2、本发明还设置具有多个槽体的底座，贮运单元可独立插设于槽体，安装方便且贮运效率高，通过将槽体高度设置在贮运单元高度的1/5～1/3之间，能够避免贮运单元在各种工况下意外倾倒，避免意外跌落事故对水池底造成损伤，安全性更高。

3、本发明在顶盖及底板上设置第二、第一冷却孔，冷却水通过底板的第一冷却孔、贮运单元的第二子空间、顶盖上的第二冷却孔对燃料组件进行自然循环冷却，通过该设置能够提供较好的冷却通路。

4、本发明通过将顶板设置为井字型，且该井字型与贮运单元底部的投影重合，将燃料组件至少部分插设于顶板形成的井字空间内，能够为燃料组件提供较好的导向及固定作用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例的燃料组件贮运装置的贮运单元的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中燃料组件贮运装置的底座示意图；

图3为本发明一个具体实施例的燃料组件贮运装置示意图；

图4为本发明一个具体实施例的燃料组件贮运装置的顶盖结构示意图；

图5为本发明一个具体实施例的燃料组件贮运装置的贮运单元的结构示意图；

图6为本发明一个具体实施例的燃料组件贮运装置中冷却水流方向的示意图。

其中，上述附图包含以下附图标记：

1、贮运单元；10、栅板；101、栅条；2、底座；21、槽体；3、顶盖；31、第二冷却孔；32、卡接部；4、底板；41、第一冷却孔；5、立柱；6、顶板；61、锁紧簧片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。

实施例

为解决现有技术中的冷却效率较低、安装结构复杂导致的转运效率较低、安全风险及成本较高的问题，本发明提出一种燃料组件贮运装置。

如图1中示出了本发明一个实施例的燃料组件贮运装置示意图，该装置包括贮运单元1，贮运单元1围设形成燃料组件的贮运空间，贮运单元1包括至少两个栅板10，栅板10位于贮运单元1的中部，栅板10内设有相互平行的栅条101，相邻栅板10的栅条101相互垂直，在贮运单元1底部的投影呈井字型，将贮运空间划分为井字空间，井字空间包括第一子空间与第二子空间。其中，燃料组件位于第一子空间，在井字空间内第一子空间以外的其余空间为第二子空间，冷却水可在第二子空间对燃料组件进行自然循环冷却。在本实施例中，由于燃料组件内设计有冷却水循环通道，因此冷却水还可在第一子空间通过燃料组件内的冷却水循环通道对燃料组件进行自然循环冷却。

通过设置多个具有平行栅条的栅板将贮运空间划分为井字空间，可在保证贮运单元刚度的基础上增大冷却空间，相较于现有技术中的多层井字型隔板，可避免井字形隔板对冷却水上流、返流的阻挡，也可避免隔板设置冷却孔造成对空间的过多占用，提升燃料组件的冷却效率，并节省贮存空间。

在本发明的一个实施例中，该装置还包括底座2，结合图2与图3可看到，底座2具有多个槽体21，贮运单元1插设于槽体21。从上述描述可知，本实施中的底座为一个整体，将贮运单元1插设于槽体21后，单元可实现多个燃料组件同时转运，提升燃料组件的贮运效率。应当理解的是，在实际应用中可依据实际需求设置多个底座，提升燃料组件的贮运密度和效率。

具体来说，槽体21的高度在贮运单元1高度的1/5～1/3之间，该高度范围内可避免贮运单元1在各种工况下的意外倾倒且不大于厂房门槛高度，完全不影响现有工艺操作最高标高，不会增加水池高度及其土建载荷。

在本申请的一个具体实施例中，如图1和图4所示，贮运单元1还包括底板4和顶盖3，底板4位于贮运单元1的底部，顶盖3位于贮运单元1的顶部，底板4上设置有第一冷却孔41，顶盖3上设有第二冷却孔31。

如图6所示，冷却水从贮运单元1的底部上浮对燃料组件进行自然循环冷却的过程为，冷却水通过底板4上的第一冷却孔41经贮运单元1的栅板10及顶盖3上的第二冷却孔31，对燃料组件进行自然循环冷却，利用相邻栅板10的交错布置实现了水的折流。

在冷却水返流过程中，冷却水经顶盖3上的第二冷却孔31进入贮运单元1，经位于底板4上的第一冷却孔41流出。冷却水在进入贮运单元后穿过位于贮运单元1内部的栅板10。

在本发明的另一个实施例中，如图1所示，贮运单元1还包括位于贮运单元1外围的多个立柱5与顶板6。立柱5与栅板10固定连接。通过立柱可进一步增强贮运单元1的稳定性。顶板6位于燃料组件的顶部，并且与立柱5固定连接。具体来说，顶板6与立柱以螺栓、焊接或栓焊组合等方式连接固定，防止燃料组件意外甩出。

具体来说，顶板6呈井字型，并且与贮运单元1底部的投影重合，燃料组件至少部分插设于顶板6形成的井字空间内。通过该设置能够为燃料组件提供较好的导向及固定作用。

在本发明的另一个具体实施例中，顶板6上还设有锁紧簧片61，顶板6与顶盖3通过锁紧簧片61连接。通过锁紧簧片61可卡紧顶板6，防止意外事故时燃料组件被甩出。

进一步地，为了便于操作燃料组件，顶盖3上还设有与贮运单元1抓具配合的卡接部32，具体包括：导向孔、定位孔和抓具卡槽。该卡接部32可适用于现有已成熟应用的燃料组件抓具，不需要再专门研制适配顶盖的抓具，从而达到节约成本的目的。

应当理解的是，贮运单元及底座的外形可根据燃料组件的类型变化，若燃料组件的外形为六边形，则可将贮运单元及底座设置为六边形，与燃料组件外形相配合。贮运单元或底座可以在结构上增加加强筋等进行改进。

基于上述描述，以下将围绕一个具体实施例详细介绍本发明的燃料组件贮运装置。

如图3所示，该具体实施例的燃料组件贮运装置包括底座2与贮运单元1。其中，底座2可与水池不固定，可依据实际需求在池底设置多个紧挨着的底座2，以提高水池利用率。若底座需要维修，只需维修或更换损坏的底座即可。底座2的周向设置了弹性支撑构件底座2，在跌落事故中，底座产生的弹塑性变形可缓冲对池底的碰撞，使得水底覆面和焊缝得到足够的保护，损坏的底座可以更换或维修。

进一步地，如图2所示，底座2具有多个槽体21，各槽体21对应每个贮运单元1，贮运单元1可独立插设于槽体21，安装较为方便。槽体21的内周向为圆角，可避免贮运单元被划伤。为避免贮运单元1在各种工况下意外倾倒且不大于厂房门槛高度，该具体实施例中，槽体21的高度不大于贮运单元1高度的1/4。

如图1所示，贮运单元1围设形成燃料组件的贮运空间，贮运单元1包括两个栅板10，栅板10位于贮运单元1的中部，栅板10内设有相互平行的栅条101，两个相邻栅板10的栅条101相互垂直，相邻栅板10的栅条101在贮运单元1底部的投影呈井字型，并将贮运空间划分为井字空间，使得每个贮运单元1可贮存9个燃料组件。井字空间包括第一子空间与第二子空间。其中，燃料组件位于第一子空间，在井字空间内第一子空间以外的其余空间为第二子空间，冷却水可在第二子空间对燃料组件进行自然循环冷却。在本实施例中，由于燃料组件内设计有冷却水循环通道，因此冷却水还可在第一子空间通过燃料组件内的冷却水循环通道对燃料组件进行自然循环冷却。

结合图1与图5可看到，该实施例中贮运单元1包括顶盖3、底板4、四个立柱5和顶板6。其中，底板4位于贮运单元1的底部，顶盖3位于贮运单元1的顶部，底板4上设置有九个与井字空间对应的第一冷却孔41，顶盖3上设有九个与井字空间对应的第二冷却孔31，冷却水经底板4上的第一冷却孔41，流经贮运单元1内栅板10的间隙，后经过顶盖3上的第二冷却孔31，形成循环冷却水流的通道，对燃料组件进行热交换并冷却。在冷却水返流过程中，冷却水经顶盖3上的第二冷却孔31进入贮运单元1的栅板10间隙、底板4上的第一冷却孔41。

立柱5设置在贮运单元1的外围，本实施例中设置有四个立柱，且与栅板10固定连接，进一步增强贮运单元1的稳定性。顶板6位于燃料组件的顶部，与立柱5以螺栓、焊接或栓焊组合等方式连接固定，与顶盖3通过锁紧簧片61连接，通过锁紧簧片61可卡紧顶板6，避免燃料组件意外甩出。具体来说，顶板6呈井字型，并且与贮运单元1底部的投影重合，燃料组件部分插设于顶板6形成的井字空间内，通过上述设置能够为燃料组件提供较好的导向及固定作用。

为了便于操作燃料组件，顶盖3上还设有与贮运单元1抓具配合的卡接部32，如图4所示，卡接部32包括：一个导向孔，两个定位孔，四个抓具卡槽。该卡接部32可适用于燃料组件抓具，不需要再专门研制适配顶盖的抓具，从而达到节约成本的目的。

基于本发明燃料组件贮运装置的结构，可避免燕尾槽式贮运单元之间的相互依赖和运输时的多次挪位和移动，降低贮运单元的操作难度，进一步提高操作效率。

总之，从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现如下技术效果：

1、本发明通过设置多个带有平行栅条的栅板将贮运空间划分为井字空间，能够增强贮运单元的刚度，增加冷却空间与贮存密度，提升燃料组件的冷却效率，降低制造成本。

2、本发明还设置具有多个槽体的底座，贮运单元可独立插设于槽体，安装方便且贮运效率高，通过将槽体高度设置在贮运单元高度的1/5～1/3之间，能够避免贮运单元在各种工况下意外倾倒，避免意外跌落事故对水池底造成损伤，安全性更高。

3、本发明在顶盖及底板上设置第二、第一冷却孔，冷却水通过底板的第一冷却孔、贮运单元的第二子空间、顶盖上的第二冷却孔对燃料组件进行自然循环冷却，通过该设置能够提供较好的冷却通路。

4、本发明通过将顶板设置为井字型，且该井字型与贮运单元底部的投影重合，将燃料组件至少部分插设于顶板形成的井字空间内，能够为燃料组件提供较好的导向及固定作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。