一种球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置的制作方法

1.本发明涉及核电站放射性废物处理技术领域，尤其涉及一种球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置。


背景技术：

2.球床式高温气冷堆是一种具有良好固有安全性和可用于高效发电和高温供热的先进核反应堆，是具有第四代核能系统特征的优选堆型之一。该反应堆利用球形元件的有利几何特性可实现反应堆的不停堆换料功能。
3.球床式高温气冷堆一般采用以石墨为基体的等静压成型燃料元件，燃料元件相对于钢质材料具有脆性特点，燃料元件在传输过程中，由于与钢质材料的互相摩擦、碰撞，不可避免会产生破损。由于燃料装卸系统的燃料传输管线内径与球形元件的外径十分接近，破损燃料元件在传输过程中存在一定概率发生卡堵故障。
4.燃料装卸系统发生卡球故障时，需要将管道或设备内的放射性燃料元件、破损燃料元件或碎屑取出。这些燃料元件或碎屑有极强的放射性，为保护检修人员的安全，需要设置专用装置将取出的燃料元件和碎屑进行贮存和转运。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.本发明的目的在于提供一种球床式高温堆破损燃料元件贮存、转运装置和方法，以解决燃料装卸系统发生卡球故障时，管道或设备内部放射性燃料元件取出后的贮存和转运问题。
7.本技术的一方面实施例提出一种球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置，包括转运车、贮球罐和罐盖启闭装置，所述转运车上设有贮球罐承载装置；所述贮球罐放置于贮球罐承载装置内，贮球罐内存储卡堵燃料元件；所述罐盖启闭装置设于转运车上，罐盖启闭装置开启或关闭贮球罐的罐盖。
8.在一些实施例中，所述贮球罐包括罐体和罐盖，罐盖可插拔连接于罐体的罐口处，罐盖顶部设有用于罐盖启闭装置抓取的罐盖抓取口。
9.在一些实施例中，所述罐体上端固定有吊耳。
10.在一些实施例中，所述罐口的底部为锥形端口，罐盖的底部设有与锥形端口配合的锥形凸台。
11.在一些实施例中，所述罐盖与罐顶之间设有密封垫，密封垫固定于罐顶的密封槽内，罐盖通过螺栓可拆卸连接于罐顶。
12.在一些实施例中，所述罐盖启闭装置包括旋转机构、升降机构和用于抓取罐盖的卡爪，旋转机构连接升降机构并驱动升降机构转动，升降机构的下端连接卡爪并带动卡爪提起或下降。
13.在一些实施例中，所述转运车底部设置有导航传感器和定位传感器。
14.在一些实施例中，所述贮球罐承载装置两侧设有固定拉环，固定拉环通过紧固带与吊耳连接。
15.在一些实施例中，所述密封垫为金属八角垫。
16.本技术的另一方面实施例提出一种上述的球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置的使用方法，包括如下步骤：
17.步骤a，当需要贮球罐接收卡堵燃料元件时，转运车行驶至贮球罐暂存位置，吊车将贮球罐吊装进转运车，操作人员将罐盖的螺栓拆除，转运车在导航传感器的作用下自动行驶至接球位置；
18.步骤b，驱动罐盖启闭装置将罐盖取走，专用抽吸装置将排球管伸入贮球罐罐口，将抽吸的燃料元件或破损燃料元件送入贮球罐贮存；
19.步骤c，当专用抽吸装置完成燃料元件或破损燃料元件抽吸后，将排球管抽出，驱动罐盖启闭装置将罐盖送回罐口，转运车在导航传感器的作用下行驶回贮球罐暂存位置，操作人员将罐盖的螺栓紧固，吊车将贮球罐吊离转运车，放入指定位置贮存。
20.本发明的有益效果为：
21.1)本发明设置了小型化的贮球罐，可实现卡堵情况下燃料球的有效贮存和屏蔽；
22.2)本发明中的贮球罐设置了两道密封，密封性能良好，可实现放射性物质的有效包容；
23.3)本发明通过卡爪可实现罐盖的自由提取和回装，无需人员近距离干预，可减轻检修人员的受照射剂量；
24.4)本发明设置了可实现自动行驶的转运车，无需检修人员进入高放射性场所接收燃料球，当完成燃料球接收后，可自动返回至设置有专用屏蔽措施的暂存位置进行罐盖密封，具有“以人为本”的良好人身亲和性。
25.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
27.其中：
28.图1为本发明实施例中的球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置的结构示意图；
29.图2为图1的左视图；
30.图3为本发明实施例中的贮球罐的结构示意图；
31.图4为本发明实施例中的贮球罐的立体结构示意图；
32.附图标记：
33.1-转运车，2-罐盖启闭装置，3-旋转机构，4-升降机构，5-卡爪，6-贮球罐，7贮球罐承载装置，8-前轮，9-后轮，10-定位传感器，11-导航传感器，12-吊耳，13-罐盖，14-罐盖抓取口，15-密封垫，16-锥形端口，17-罐体，18-内腔。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.下面参考附图描述本发明实施例的球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置。
36.如图1-4所示，本技术的一方面实施例提出一种球床式高温堆卡堵燃料元件贮存、转运装置，包括转运车1、贮球罐6和罐盖启闭装置2，转运车1上设有贮球罐承载装置7，贮球罐6放置于贮球罐承载装置7内，贮球罐6内存储卡堵燃料元件，罐盖启闭装置2设于转运车1上，罐盖启闭装置2用于开启或关闭贮球罐6的罐盖13。
37.其中，贮球罐6包括罐体17和罐盖13，罐体17为一体化圆柱形结构，包括罐底、围设与罐底外周的罐壁和设置在罐体顶部的罐顶。罐体17内部为内腔18，内腔18的底部为锥形结构，内腔18用于容纳球形燃料元件或破损燃料元件。罐顶开设有罐口，罐口内径大于球形元件外径5-10mm。罐盖13可插拔连接于罐体17的罐口处，罐口的底部为锥形端口16。
38.罐顶设置有吊耳12，吊耳12在转运车1运行过程中用于与贮球罐承载装置7的连接固定，吊耳12还用于贮球罐6的吊装。
39.罐盖13位于罐顶处，罐盖13与罐口、内腔18同轴。罐盖13底部设置有锥形凸台，锥形凸台与锥形端口16相互作用形成第一层密封。罐盖13和罐顶之间设置有密封垫15，形成第二层密封。第一层密封和第二层密封可防止放射性物质释放，满足放射性包容功能。
40.罐盖13顶部设置有罐盖抓取口14，罐盖抓取口14为内凹型结构，卡爪5落入罐盖抓取口14并张开时，可实现罐盖13提取。
41.在一些实施例中，密封垫15采用金属八角垫，金属八角垫固定于罐顶的密封槽内，罐盖13通过紧固螺栓与罐体17压接从而实现密封。
42.在一些实施例中，罐体17材料可为碳钢、高密度合金钢或其他具有良好屏蔽性能的结构材料。
43.贮球罐承载装置7位于车体后侧，用于承载贮球罐6。罐盖启闭装置2固接于贮球罐承载装置7上。罐盖启闭装置2包括旋转机构3、升降机构4和用于抓取罐盖13的卡爪5，旋转机构3连接升降机构4并驱动升降机构4转动，可将升降机构4旋转至贮球罐6罐口上方或远离罐口上方。升降机构4的下端连接卡爪5并带动卡爪5提起或下降。卡爪5位于升降机构4下部，可用于抓取罐盖13。
44.转运车1设置有前轮8和后轮9，通过转运车行驶机构驱动行驶。
45.转运车1底部设置有导航传感器11，转运车行驶路线设置有导航标识，导航标识用于引导转运车向目标位置行驶。
46.转运车1底部设置有定位传感器10，转运车目标位置设置有定位标靶，定位标靶用于转运车在目标位置的精确定位。
47.在一些实施例中，贮球罐承载装置7两侧设有固定拉环，固定拉环通过紧固带与吊耳12连接，可防止贮球罐转运过程中的晃动和倾倒。
48.操作步骤：
49.当需要贮球罐6接收卡堵燃料元件时，转运车1行驶至贮球罐暂存位置，吊车将贮球罐6吊装进转运车1，操作人员将罐盖13的螺栓拆除，转运车在导航传感器11作用下自动行驶至接球位置，转运车升降机构4下降卡爪5，卡爪5落入罐盖抓取口14后，张开卡爪，升降
机构4将罐盖13提升，当罐盖13提升至目标位置时，升降机构4停止运行。此时，旋转机构3投入运行，旋转机构3将罐盖13旋转至远离罐口正上方位置，旋转机构3停止运行。此时专用抽吸装置将排球管伸入贮球罐6罐口，将抽吸的燃料元件或破损燃料元件送入贮球罐6贮存。
50.当专用抽吸装置完成燃料元件或破损燃料元件抽吸后，将排球管抽出。旋转机构3将罐盖13旋转至罐口正上方，升降机构4将罐盖13下放，直至落入贮球罐6罐口，然后释放卡爪5，升降机构4回收卡爪5后，停止运行。转运车1在导航传感器11的作用下行驶回贮球罐暂存位置，操作人员将罐盖13的螺栓紧固。吊车将贮球罐6吊离转运车1，放入指定位置贮存。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
53.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。