过球装置和具有其的球床式高温堆的制作方法

1.本发明涉及反应堆工程技术领域，具体地，涉及一种过球装置和应用该过球装置的球床式高温堆。


背景技术：

2.球床模块式高温气冷堆采用较低的功率密度、有利于余热散出的瘦长堆芯形状，燃料元件是由报复燃料颗粒弥散在石墨基体内组成的直径为60mm的球体。在htr-pm示范工程上单个反应堆燃料球的装载量是42万个，在平衡堆芯时，每天每个反应堆要循环6000个燃料球，而实现燃料球循环的功能需要用到是燃料装卸系统。
3.燃料装卸系统是实现球床式高温气冷堆长期安全稳定运行的关键系统，主要执行新燃料装入、乏燃料卸出和燃料元件再循环返回堆芯功能。燃料装卸系统中的转动设备每年都要动作几百万次，因此燃料装卸系统中设备的可靠性要求极高。燃料装卸系统每天需要卸出6000个燃料球，并对单个燃料球进行燃耗测量，达到设定燃耗深度的燃料球就送至乏燃料储罐中，未达到设定燃耗深度的燃料球则返回堆芯继续循环，因此燃料装卸系统需要使用过球装置将燃料球分离开来。
4.但是相关技术中，球床式高温堆的过球装置在使用时容易被碎屑卡住，导致过球装置内燃料球的输送受阻，降低了燃料装卸系统设备使用时的可靠性，且使用成本较高。


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.为此，本发明的实施例提出一种过球装置，该过球装置可以避免因碎屑积聚导致的卡料问题，且便于对碎屑进行收集，使用时的可靠性较高。
7.本发明的实施例还提出一种球床式高温堆。
8.本发明的实施例的过球装置包括：壳体，所述壳体内具有空腔；进球管，所述进球管设于所述壳体的上端且与所述空腔连通，所述进球管用于向所述空腔内输送燃料球；碎屑管，所述碎屑管设于所述壳体的下端且与所述空腔连通，所述碎屑管的上端口的至少部分与所述进球管的下端口相对；出球管，所述出球管设于所述壳体的下端且与所述空腔连通，所述出球管用于排出所述空腔内的燃料球；分离组件，所述分离组件设于所述壳体上，所述进球管内的碎屑可穿过所述分离组件并进入至所述碎屑管内，所述分离组件相对所述壳体可移动，以推动所述空腔内的燃料球进入至所述出球管内。
9.根据本发明的实施例的过球装置，可以通过进球管将燃料球原料输送至空腔内，然后分离组件可以将原料中的碎屑分离至碎屑管内，将原料中的燃料球推入至出球管内，从而可以使得原料中的燃料球和碎屑进行分离，从而可以避免过球装置因碎屑积聚导致的卡料问题，且便于对碎屑进行收集，提高了过球装置使用时的可靠性。
10.在一些实施例中，所述分离组件包括支撑部件和驱动部件，所述支撑部件设于所述空腔内且限定出输送通道，所述支撑部件上设有漏料间隙，所述输送通道用于输送燃料
球，所述漏料间隙用于分离碎屑，所述驱动部件包括相连的驱动件和推杆，所述驱动件用于推动所述推杆沿所述输送通道的轴向移动，以将所述输送通道内的燃料球推入至所述出球管内。
11.在一些实施例中，所述支撑部件包括多个支撑杆，多个所述支撑杆与所述驱动件相连且沿所述空腔的周向间隔布置，多个所述支撑杆限定出所述输送通道，相邻两个所述支撑杆之间的间隙构成所述漏料间隙。
12.在一些实施例中，所述支撑杆包括第一底杆、第一侧杆和第二侧杆，所述第一底杆、所述第一侧杆和所述第二侧杆沿所述空腔的周向间隔布置，所述第一侧杆和所述第二侧杆排布于所述第一底杆的两侧且位于第一底杆的上方，所述第一底杆与所述进球管的下端口的距离为l1，所述燃料球的直径为d1，其中，d1＜l1＜1.25d1。
13.在一些实施例中，所述燃料球的直径为d1，所述进球管的内直径为d2，其中，d1＜d2＜2d2。
14.在一些实施例中，所述驱动件为电磁驱动器，所述电磁驱动器与所述推杆相连以用于驱动所述推杆往复移动。
15.在一些实施例中，所述碎屑管的上端口具有扩口部，在正交于所述碎屑管轴向的投影面内，所述进球管的下端口和所述漏料间隙均位于所述扩口部内。
16.在一些实施例中，所述壳体包括上壳和下壳，所述进球管和所述分离组件与所述上壳相连，所述碎屑管和所述出球管与所述下壳相连，所述上壳和所述下壳沿上下方向可拆卸地连接且围成所述空腔。
17.在一些实施例中，所述进球管与所述上壳一体成型，所述碎屑管和所述出球管与所述下壳一体成型，所述分离组件与所述上壳可拆卸地连接。
18.根据本发明的另一实施例的球床式高温堆，包括上述实施例中任一项所述的过球装置。
19.根据本发明的实施例的球床式高温堆，可以通过进球管将燃料球原料输送至空腔内，然后分离组件可以将原料中的碎屑分离至碎屑管内，将原料中的燃料球推入至出球管内，从而可以使得原料中的燃料球和碎屑进行分离，从而可以避免过球装置因碎屑积聚导致的卡料问题，且便于对碎屑进行收集，提高了球床式高温堆的过球装置使用时的可靠性。
附图说明
20.图1是本发明实施例的过球装置的示意图。
21.图2是本发明实施例的过球装置的截面图。
22.图3是本发明实施例的过球装置的爆炸图。
23.图4是本发明实施例的过球装置的支撑部件的示意图。
24.附图标记：
25.1、壳体；11、上壳；12、下壳；13、空腔；
26.2、进球管；
27.3、碎屑管；31、扩口部；
28.4、出球管；
29.5、分离组件；51、支撑部件；511、支撑杆；5111、第一底杆；5112、第一侧杆；5113、第
二侧杆；512、输送通道；513、漏料间隙；514、支撑本体；5141、支撑板；5142、导向柱；52、驱动部件；521、驱动件；522、推杆。
具体实施方式
30.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。
31.下面参考附图1至图4描述根据本发明实施例的过球装置和具有其的球床式高温堆。
32.如图1至图4所示，根据本发明实施例的过球装置包括壳体1、进球管2、碎屑管3、出球管4和分离组件5。
33.壳体1内具有空腔13，进球管2设于壳体1的上端且与空腔13连通，进球管2用于向空腔13内输送燃料球，碎屑管3设于壳体1的下端且与空腔13连通，碎屑管3的上端口的至少部分与进球管2的下端口相对，出球管4设于壳体1的下端且与空腔13连通，出球管4用于排出空腔13内的燃料球。分离组件5设于壳体1上，进球管2内的碎屑可穿过分离组件5并进入至碎屑管3内，分离组件5相对壳体1可移动，以推动空腔13内的燃料球进入至出球管4内。例如，碎屑可以是粉尘、碎球等杂物。
34.根据本发明的实施例的过球装置，可以通过进球管2将燃料球原料输送至空腔13内，然后分离组件5可以将原料中的碎屑分离至碎屑管3内，将原料中的燃料球推入至出球管4内，从而可以使得原料中的燃料球和碎屑进行分离，从而可以避免过球装置因碎屑积聚导致的卡料问题，且便于对碎屑进行收集，提高了过球装置使用时的可靠性。
35.可选地，燃料球的直径为d1，进球管2的内直径为d2，其中，d1＜d2＜2d2。可以理解的是，进球管2的内径设计的比燃料球稍大的，以保证燃料球由上至下依次在进球管2内排开，且进球管2在横向上不允许并列两个燃料球及以上。换言之，进球管2仅可以供单一的燃料球依次通过，从而可以使得燃料球的装载工序更加精准可靠，且可以减少燃料球的卡料问题。
36.在一些实施例中，如图2和图3所示，分离组件5包括支撑部件51和驱动部件52，支撑部件51设于空腔13内且限定出输送通道512，支撑部件51上设有漏料间隙513，输送通道512用于输送燃料球，漏料间隙513用于分离碎屑，驱动部件52包括相连的驱动件521和推杆522，驱动件521用于推动推杆522沿输送通道512的轴向移动，以将输送通道512内的燃料球推入至出球管4内。
37.可以理解的是，由于碎屑管3的上端口的至少部分与进球管2的下端口相对，且支撑部件51上设有漏料间隙513，从而进球管2内的碎屑可以穿过漏料间隙513进入至碎屑管3内。燃料球可以落入至输送通道512内，驱动件521推动推杆522沿输送通道512的轴向移动。当过球装置检测出支撑部件51上有燃料球后，通过驱动件521驱动推杆522运动，以将燃料球击打出去，这样球可以沿输送通道512滚入至出球管4的上端口内，并通过出球管4的下端口排出。
38.可选地，如图3和图4所示，支撑部件51包括多个支撑杆511，多个支撑杆511与驱动件521相连且沿空腔13的周向间隔布置，多个支撑杆511限定出输送通道512，相邻两个支撑杆511之间的间隙构成漏料间隙513。例如，多个支撑杆511包括第一底杆5111、第一侧杆
5112和第二侧杆5113，第一底杆5111、第一侧杆5112和第二侧杆5113沿空腔13的周向间隔布置，第一侧杆5112和第二侧杆5113排布于第一底杆5111的两侧且位于第一底杆5111的上方。本发明的实施例的过球装置通过设置将支撑部件51设置为上述结构，可以使得碎屑可以从相邻的两个支撑杆511之间的缝隙中漏出，且不影响燃料球沿支撑杆511的长度方向运动，且上述支撑部件51的结构设计简单，便于加工制造，使用效果较好。
39.具体地，如图3和图4所示，支撑部件51还包括支撑本体514，支撑本体514包括相连的支撑板5141和导向柱5142，第一底杆5111、第一侧杆5112和第二侧杆5113间隔布置在支撑板5141的一侧面，导向柱5142设于支撑板5141的另一侧面。导向柱5142上设有与支撑板5141连通的导向通道，推杆522穿设在导向通道内且沿导向通道的轴向可移动。本发明的实施例的过球装置通过将支撑部件51设置为上述结构可以提高推杆522移动的稳定性，且结构设计合理，加工制造方便。
40.具体地，第一底杆5111与进球管2的下端口的距离为l1，燃料球的直径为d1，其中，d1＜l1＜1.25d1。可以理解的是，第一底杆5111距离进球管2的距离为一个燃料球的直径稍大一点，且不超过燃料球直径的1.25倍，从而可以当推杆522击出去一个燃料球后，将推杆522收回后，进球管2的燃料球才能从进球管2落到支撑部件51上，这样推杆522每击打一次就会卸出一个燃料球，从而实现了燃料球的单一过球功能。
41.可选地，如图2和图3所示，驱动件521为电磁驱动器，电磁驱动器与推杆522相连以用于驱动推杆522往复移动。可以理解的是，在本发明的实施例中，驱动部件52为电磁驱动机构，即推杆522可以根据电磁弹射原理沿支撑杆511的长度方向往复移动，进而通过电磁驱动器的得电和失电，实现推杆522快速冲击燃料球的动作。
42.在一些实施例中，如图2和图3所示，碎屑管3的上端口具有扩口部31，在正交于碎屑管3轴向的投影面内，进球管2的下端口和漏料间隙513均位于扩口部31内。可以理解的是，进球管2的下端口和漏料间隙513朝向扩口部31方向的投影均位于扩口部31内，从而可以使得进球管2的下端口和漏料间隙513漏出的碎屑全部落入至碎屑管3内，以便通过碎屑收集器对落入至碎屑管3内的碎屑进行收集，且进一步地减少了碎屑从出球管4排出的概率，提高了过球装置使用时的可靠性。
43.在一些实施例中，如图3所示，壳体1包括上壳11和下壳12，进球管2和分离组件5与上壳11相连，碎屑管3和出球管4与下壳12相连，上壳11和下壳12沿上下方向可拆卸地连接且围成空腔13。可以理解的是，当空腔13内出现卡料时，可以沿上下方向将上壳11与下壳12分离，从而便于操作人员对壳体1内部积聚的碎屑进行清理，从而便于过球装置后期的维护工作，且使用方便。
44.可选地，如图2和图3所示，进球管2与上壳11一体成型，碎屑管3和出球管4与下壳12一体成型，驱动件521与上壳11可拆卸地连接，从而可以便于对过球装置加工和制造，且使用效果较好。
45.根据本发明的另一实施例的球床式高温堆，包括本发明实施例的过球装置。
46.根据本发明的实施例的球床式高温堆，可以通过进球管2将燃料球原料输送至空腔13内，然后分离组件5可以将原料中的碎屑分离至碎屑管3内，将原料中的燃料球推入至出球管4内，从而可以使得原料中的燃料球和碎屑进行分离，从而可以避免过球装置因碎屑积聚导致的卡料问题，且便于对碎屑进行收集，提高了球床式高温堆的过球装置使用时的
可靠性。
47.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。
48.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。
49.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。
50.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。
51.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。
52.尽管已经示出和描述了上述实施例，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，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。