球床式高温堆取料装置和球床式高温堆取料方法与流程

1.本发明涉及反应堆工程技术领域，具体涉及一种球床式高温堆取料装置和球床式高温堆取料方法。


背景技术：

2.球床式高温气冷堆是一种固有安全性好，可用于高效发电和高温供热的先进核反应堆，是国际核能领域第四代核能系统中的首选堆型之一。利用球形燃料元件的有利几何形状，球床式高温气冷堆可实现反应堆的不停堆换料功能。燃料装卸系统是实现高温气冷堆长期安全稳定运行的关键系统，主要利用重力和气动两种方式输送和装卸燃料元件。为提高燃料元件的输送效率，燃料装卸系统球流传输通道内径与燃料球外径十分接近，在近等径球流传输通道的苛刻运行环境和球流传输设备的高频运转条件下，由于设备动作偏差或碎屑堆积等原因，燃料装卸系统设备内部或小倾角球流传输管路上容易发生卡球故障。相关技术中，燃料装卸系统球流传输设备一旦发生卡堵故障，只能通过解体设备或取料口管件取出卡堵燃料球，维修效率较低，且强辐射环境下检修人员需承担很大的放射性风险。


技术实现要素：

3.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。为此，本发明的实施例提出一种球床式高温堆取料装置和球床式高温堆取料方法。
4.本发明实施例的球床式高温堆取料装置，包括：
5.取料组件，所述取料组件包括负压风机和取料管，所述取料管具有连接口和取料口，所述负压风机的抽风口与所述连接口相连，所述取料管可相对所述负压风机移动，所述取料口适于与球床式高温堆的进料口连通以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球取出；
6.碎料组件，所述取料组件包括驱动装置和碎球杆，所述碎球杆沿第一方向延伸，所述驱动装置可带动所述碎球杆沿第一方向移动以便所述碎球杆具有初始位置和碎球位置，在所述碎球位置，所述碎球杆伸入所述球床式高温堆的进料口以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。
7.因此，根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置具有便于取出卡堵燃料球和提高检修人员的安全性的优点。
8.本发明实施例的球床式高温堆取料装置包括取料架和移动装置，所述移动装置、所述取料管和所述驱动装置均设在所述取料架上，所述移动装置可带动所述取料管移动以便所述取料口与球床式高温堆的进料口连通。
9.在一些实施例中，所述取料管包括第一管和第二管，所述第一管沿上下方向延伸，所述第一管具有第一管口和第二管口，所述第一管口位于所述第二管口的下方，所述第一管口构成所述取料口，所述第二管具有第三管口和第四管口，所述第三管口与所述第一管连通，所述第四管口构成所述连接口；
10.所述移动装置可带动所述取料管向下移动以便所述取料口与球床式高温堆的进
料口连通，所述第一方向为上下方向，所述碎球杆的延伸方向为上下方向，所述碎球杆位于所述第一管的上方，所述驱动装置可带动所述碎球杆沿上下方向移动以便所述碎球杆具有所述初始位置和所述碎球位置，所述碎球位置位于所述初始位置的下方，在所述碎球位置，所述碎球杆穿过所述第一管并伸入所述球床式高温堆的进料口以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。
11.在一些实施例中，所述驱动装置包括第一驱动电机和蜗轮蜗杆传动器，所述第一驱动电机和所述蜗轮蜗杆传动器均设在所述取料架上，所述驱动电机的输出轴与所述蜗轮蜗杆传动器相连，所述蜗轮蜗杆传动器与所述碎球杆丝杆传动以便带动所述碎球杆沿上下方向移动；
12.或者，所述驱动装置包括第一伸缩缸，所述第一伸缩缸的缸体设在所述取料架上，所述第一伸缩缸的伸缩部可沿上下方向移动，所述第一伸缩杆的伸缩部与所述碎球杆相连以便带动所述碎球杆沿上下方向移动。
13.在一些实施例中，所述移动装置包括第二驱动电机、丝杆和移动架，所述移动架沿上下方向可移动地设在所述取料架上，所述取料管设在所述移动架上，所述丝杆的长度方向为上下方向，所述丝杆可转动地设在所述取料架上，所述丝杆与所述移动架丝杆传动，所述第二驱动电机设在所述取料架上，所述第二驱动电机与所述丝杆相连以便带动所述丝杆在所述取料架上转动。
14.在一些实施例中，所述取料架上设有多个导柱，所述导柱的延伸方向为上下方向，所述移动架沿上下方向可移动地设在多个导柱上。
15.在一些实施例中，所述第一管的所述第二管口上设有控制其启闭的隔离阀。
16.在一些实施例中，所述取料组件还包括保护罩，所述保护罩设在所述取料架上，所述保护罩的开口朝向下侧，所述保护罩在上下方向上具有预设尺寸，所述碎球杆的至少部分位于所述保护罩内。
17.本发明还提出了一种球床式高温堆取料方法，包括上述球床式高温堆取料装置，所述球床式高温堆取料方法包括以下步骤：
18.将取料管的取料口与球床式高温堆的进料口连通，开启负压风机以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球吸出；
19.和/或，将所述碎球杆伸入所述球床式高温堆的进料口以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎后，将取料管的取料口与球床式高温堆的进料口连通，开启负压风机以便将所述球床式高温堆内卡堵的燃料球吸出。
20.在一些实施例中，所述球床式高温堆取料装置为上述的所述球床式高温堆取料装置；
21.所述球床式高温堆取料方法还包括以下步骤：将所述球床式高温堆取料装置设置在所述球床式高温堆的进料口的上方，所述球床式高温堆取料装置的第一管与所述球床式高温堆的进料口在上下方向上相对设置。
附图说明
22.图1是根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置的立体图。
23.图2是根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置的正视图。
24.图3是根据本发明实施例的取料组件和碎料组件的立体图。
25.图4是根据本发明实施例的取料组件和碎料组件的正视图。
26.附图标记：
27.球床式高温堆取料装置100，取料管1，连接口2，取料口3，碎球杆4，取料架5，第一管6，第二管7，第一驱动电机8，蜗轮蜗杆传动器9，第二驱动电机10，丝杆11，移动架12，导柱13，隔离阀14，保护罩15。
具体实施方式
28.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。
29.下面参考附图描述本发明实施例的球床式高温堆取料装置100。如图1至图4所示，根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100包括取料组件和碎料组件。
30.取料组件包括负压风机和取料管1，取料管1具有连接口2和取料口3，负压风机的抽风口与连接口2相连。取料管1可相对负压风机移动，取料口3适于与球床式高温堆的进料口连通以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球取出。
31.取料组件包括驱动装置和碎球杆4，碎球杆4沿第一方向延伸，驱动装置可带动碎球杆4沿第一方向移动以便碎球杆4具有初始位置和碎球位置。在碎球位置，碎球杆4伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。
32.相关技术中，燃料装卸系统球流传输设备一旦发生卡堵故障，只能通过解体设备或取料口管件取出卡堵燃料球，维修效率较低，且强辐射环境下检修人员需承担很大的放射性风险。
33.根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100通过设置取料组件和碎料组件。使得在球床式高温堆(燃料装卸系统球流传输设备)内具有卡堵的燃料球时，可将取料管1的取料口3与球床式高温堆(燃料装卸系统球流传输设备)的进料口连通，然后开启负压风机，以便利用负压风机和取料管1配合从而将球床式高温堆内卡堵的燃料球吸出(取出)。若负压风机无法吸出球床式高温堆内卡堵的燃料球，则可先将碎球杆4移动至碎球位置，以便碎球杆4伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎，然后将取料管1的取料口3与球床式高温堆的进料口连通并开启负压风机，以便利用负压风机和取料管1配合从而将球床式高温堆内捣碎后的燃料球吸出。相交于相关技术中通过解体设备或取料口管件取出卡堵燃料球，根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100通过设置取料组件和碎料组件取出卡堵燃料球更加的方便、快捷，且提高检修人员安全性。
34.因此，根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100具有便于取出卡堵燃料球和提高检修人员的安全性的优点。
35.如图1至图4所示，根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100包括取料组件、碎料组件、取料架5和移动装置。
36.取料架5包括多个厚度方向为上下方向的连接板和沿竖直方向延伸的连接杆，多个连接板和多个连接杆相连，取料架5外侧设有挡板(图中未示出)，多个连接板和多个连接杆与挡板限定出安装腔。上下方向如图2和图4中的箭头所示。
37.取料组件包括负压风机和取料管1，取料管1具有连接口2和取料口3，负压风机的
抽风口与连接口2相连。取料管1可相对负压风机移动，取料口3适于与球床式高温堆的进料口连通以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球取出。
38.具体地，移动装置和取料管1均设在取料架5上，移动装置可带动取料管1移动以便取料口3与球床式高温堆的进料口连通，从而可吸出卡堵的燃料球。
39.在一些实施例中，取料管1包括第一管6和第二管7。第一管6沿上下方向延伸，第一管6具有第一管口和第二管口，第一管口位于第二管口的下方，即第一管口为第一管6的下管口，第二管口为第一管6的上管口。第一管口构成取料口3，取料口3的外周侧设有环形的台阶槽，由此，可便于取料口3插入床式高温堆的进料口内并使得取料口3与床式高温堆的进料口之间不易漏气，从而便于取料管1吸出卡堵的燃料球。
40.第二管7具有第三管口和第四管口，第三管口与第一管6连通，第四管口构成连接口2。具体地，第三管口在上下方向上位于第一管口位于第二管口之间，第三管口与第一管6连通可使得负压风机的抽风口通过第二管7与第一管6连通，以便燃料球可依次通过第一管6和第二管7，然后通过输送至外接屏蔽罐贮存。
41.移动装置可带动取料管1向下移动以便取料口3与球床式高温堆的进料口连通。具体地，球床式高温堆利用重力进料，球床式高温堆的进料口朝向上侧，将取料管1设置在球床式高温堆的进料口的上方。从而可使得移动装置带动取料管1向下移动并到达预设位置时，取料口3可与球床式高温堆的进料口连通。
42.在一些实施例中，移动装置包括第二驱动电机10、丝杆11和移动架12。移动架12沿上下方向可移动地设在取料架5上，取料管1设在移动架12上，丝杆11的长度方向为上下方向，丝杆11可转动地设在取料架5上，丝杆11与移动架12丝杆传动。第二驱动电机10设在取料架5上，第二驱动电机10与丝杆11相连以便带动丝杆11在取料架5上转动。
43.具体地，移动架12镂空设计以便降低质量，移动架12设在取料架5内的安装腔内，移动架12可沿上下方向在取料架5上滑动。第一管6设在移动架12上，丝杆11的上下端均与取料架转动相连，丝杆11位于安装腔内，移动架12套设在丝杆11外周侧且与丝杆11丝杆传动。第二驱动电机10设在取料架5顶部，第二驱动电机10的输出轴与丝杆11(均沿上下方向延伸)同轴设置，第二驱动电机10的输出轴通过减速机与丝杆11相连以便带动丝杆11在取料架5上转动，从而可使得移动架12可沿上下方向移动，进而可带动取料管1沿上下方向移动，以便取料管1向下移动且使得取料口3与球床式高温堆的进料口连通。
44.在一些实施例中，取料架5上设有多个导柱13，导柱13的延伸方向为上下方向，移动架12沿上下方向可移动地设在多个导柱13上。具体地，丝杆11与导柱13在水平方向上间隔设置，多个导柱13设在安装腔内，移动架12套设在导柱13外周侧且与导柱13滑动连接，从而可使得移动架12在上下方向上移动更加稳定。例如，导柱13为两个，丝杆11与两个导柱13在左右方向上间隔设置，左右方向如图2和图4中的箭头所示。
45.在一些实施例中，取料架5上设有第二伸缩缸，第二伸缩缸的缸体设在取料架5上，第二伸缩缸的伸缩部可沿上下方向移动，第二伸缩杆的伸缩部与取料管1(第一管6)相连以便带动取料管1沿上下方向移动。
46.如图1至图4所示，取料组件包括驱动装置和碎球杆4，碎球杆4沿第一方向延伸，驱动装置可带动碎球杆4沿第一方向移动以便碎球杆4具有初始位置和碎球位置。在碎球位置，碎球杆4伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。具体
地，驱动装置设在取料架5上，第一方向为上下方向，碎球杆4的延伸方向为上下方向。碎球杆4位于第一管6的(正)上方，驱动装置可带动碎球杆4沿上下方向移动以便碎球杆4具有初始位置和碎球位置，碎球位置位于初始位置的下方，在碎球位置，碎球杆4穿过第一管6并伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。也就是说，驱动装置可带动碎球杆4向下移动至预设位置(伸入球床式高温堆的进料口)以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。
47.在一些实施例中，第一管6的第二管口上设有控制其启闭的隔离阀14。由此，在取料组件无法吸出卡堵的燃料球时，可开启隔离阀14，从而使得第一管6的第二管口(上管口)开启，以便碎球杆4可向下移动，使得碎球杆4穿过第一管6并伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎。
48.在一些实施例中，取料组件还包括保护罩15，保护罩15设在取料架5上，保护罩15的开口朝向下侧，保护罩15在上下方向上具有预设尺寸，碎球杆4的至少部分位于保护罩15内。具体地，保护罩15的为沿上下方向延伸的柱状罩体，碎球杆4的上部位于保护罩内，从而可使得保护罩15可防止碎球杆4受到损坏。
49.在一些实施例中，保护罩15底部的开口与第一管6的第二管口相连，即保护罩15与第一管6一体成型。
50.在一些实施例中，驱动装置包括第一驱动电机8和蜗轮蜗杆传动器9，第一驱动电机8和蜗轮蜗杆传动器9均设在取料架5上，驱动电机的输出轴与蜗轮蜗杆传动器相连，蜗轮蜗杆传动器与碎球杆4丝杆传动以便带动碎球杆4沿上下方向移动。例如，第一驱动电机8的输出轴的轴向为左右方向，蜗轮蜗杆传动器9包括蜗杆和斜齿轮，蜗杆与第一驱动电机8的输出轴同轴设置且相连，蜗杆上的螺旋齿与斜齿轮的齿面啮合。碎球杆4外部套设在与其丝杆传动的螺母上，斜齿轮固定套设在螺母的外部，从而使得斜齿轮转动时可带动碎球杆4沿上下方向移动。
51.在一些实施例中，驱动装置包括第一伸缩缸，第一伸缩缸的缸体设在取料架5上，第一伸缩缸的伸缩部可沿上下方向移动，第一伸缩杆的伸缩部与碎球杆4相连以便带动碎球杆4沿上下方向移动。
52.本分明还提出了一种球床式高温堆取料方法，包括根据本发明实施例的球床式高温堆取料装置100，根据本发明实施例的球床式高温堆取料方法包括以下步骤：
53.将取料管1的取料口3与球床式高温堆的进料口连通，开启负压风机以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球吸出。
54.和/或，将碎球杆4伸入球床式高温堆的进料口以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球捣碎后，将取料管1的取料口3与球床式高温堆的进料口连通，开启负压风机以便将球床式高温堆内卡堵的燃料球吸出。
55.也就是说，根据本发明实施例的球床式高温堆取料方法包括将取料管1的取料口3与球床式高温堆的进料口连通并开启负压风机吸出燃料球。或者，在无法直接吸出燃料球后，利用碎球杆4捣碎卡堵的燃料球后再吸出碎掉的燃料球。或者，直接利用碎球杆4捣碎卡堵的燃料球后再吸出碎掉的燃料球。
56.在一些实施例中，将球床式高温堆取料装置100设置在球床式高温堆的进料口的上方，球床式高温堆取料装置100的第一管6与球床式高温堆的进料口在上下方向上相对设
置。由此，可便于取料管1向下移动与球床式高温堆的进料口连通。
57.具体地，在初始状态，取料管1处于上限位；燃料球发生卡堵故障时，系统泄压，具备取料操作条件；取料管1向下移动与球床式高温堆的进料口连通，碎球杆4下方的隔离阀14处于关闭状态，外接负压风机启动，卡堵的燃料球通过取料管1吸出并通过出球通道输送至外接屏蔽罐贮存。
58.若卡堵燃料球经多次操作仍无法顺利取出时，关闭外接负压风机，打开碎球杆4下方的隔离阀14，驱动碎球杆4向下运动，碎球杆4穿过第一管6抵达卡堵燃料球位置时将燃料球捣碎。燃料球捣碎后，碎球杆4向上运动抵达初始位置；然后关闭隔离阀14，启动负压风机进行抽吸，直至将碎球全部吸出。
59.将卡堵的燃料球吸出后，取料管1向上运动，恢复初始状态，故障解除，系统恢复正常运行。
60.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。
61.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。
62.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。
63.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。
64.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。
65.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。