高温气冷堆燃料球提升系统的制作方法

1.本发明属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆燃料球提升系统。


背景技术：

2.在当前的高温气冷堆设计中，自堆芯卸出的燃料球通过自重流动方式，经过单一化卸料装置、碎球分离器、桥连器、燃耗定位分配器、阻流器后到达燃料装卸系统底部，然后通过氦气压缩机驱动的氦气，经气力吹送沿上升管道重新进入反应堆参与循环，驱动氦气从燃料装卸系统底部进入，从顶部回收，回收后的氦气要经过一系列的收集、过滤后才能重新利用。
3.结合实际运行经验分析，现有设计方案存在以下不足：提升燃料球只能依赖氦气压缩机，而氦气压缩机的主要动力和控制部件均为精密复杂的进口设备，易发生故障，以及，提升管路一次最多可提升3-4个球，送球效率较低，在系统故障时容易造成每日换料目标不达标，当提升燃料球的管路中存球数量过多时，气力输送能力不足会导致燃料球提升失败。再者，燃料球在管路中会发生滚动碰磨，导致有破损风险。另外，提升燃料球的管路中容易出现碎球和粉尘，这些碎球及粉尘会重新进入堆芯参与循环，提高了球路卡堵和设备故障风险。
4.因此，针对上述技术问题，有必要提出一种新的高温气冷堆燃料球提升系统。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆燃料球提升系统。
6.本发明的一方面，提供一种高温气冷堆燃料球提升系统，包括：提升管路、以及设置在所述提升管路中的输送组件以及驱动机构；其中，
7.所述提升管路具有进球口与出球口，所述进球口与装卸管底部连接，所述出球口与堆芯顶部连接；
8.所述驱动机构与所述输送组件传动连接，以驱动所述输送组件自所述进球口向所述出球口方向运动，将所述燃料球从所述装卸管底部输送至所述堆芯顶部。
9.可选的，所述输送组件包括传送带以及设置在所述传送带上的多个运球件，所述传送带与所述驱动机构传动连接；
10.每个所述运球件对应一个所述燃料球，每个所述运球件对应一个所述燃料球，以在所述燃料球进入所述提升管路后推动所述燃料球运动至所述传送带上，并在输送过程中限定所述燃料球在所述传送带上的位置。
11.可选的，所述运球件为板状结构，所述板状结构垂直设置在所述传送带上。
12.可选的，所述提升管路包括呈三角分布且依次连通的第一筛球子管路、提升子管路以及第二筛球子管路；其中，
13.所述第一筛球子管路上设置有所述进球口，所述提升子管路上设置有所述出球
口，所述提升子管路中合格的燃料球经所述出球口进入至所述堆芯顶部，不合格的碎球和粉尘经所述输送组件进入至所述第二筛球子管路。
14.可选的，所述第二筛球子管路的直径大于所述第一筛球子管路和所述提升子管路的直径。
15.可选的，所述第一筛球子管路-第二筛球子管路连接处夹角范围为80
°
～110
°
。
16.可选的，所述第一筛球子管路的底部设置有碎球筛选部；以及，
17.所述第一筛球子管路外部设置有与所述碎球筛选部对应的碎球收集器，以使所述第一筛球子管路上不合格的碎球和粉尘通过所述碎球筛选部进入至所述碎球收集器。
18.可选的，所述碎球筛选部为平行设置的双杆结构，且双杆之间的距离小于所述合格的燃料球直径。
19.可选的，所述驱动机构包括与所述输送组件传动连接的驱动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮，还包括与所述驱动齿轮同轴设置的驱动电机；
20.所述驱动电机与所述驱动齿轮位于所述提升子管路-所述第二筛球子管路连接处，所述第一从动齿轮位于所述提升子管路-所述第一筛球子管路连接处，所述第二从动齿轮位于所述第一筛球子管路-所述第二筛球子管路连接处。
21.可选的，所述驱动电机采用调速正反转电机。
22.本发明提供一种高温气冷堆燃料球提升系统，基于提升系统中的驱动机构与输送组件将燃料球从装卸管底部输送至堆芯顶部，可满足在提升管路中同时输送多个燃料球，送球效率高，且该系统结构简单，运行方式更可靠。
附图说明
23.图1为本发明一实施例的高温气冷堆燃料球提升系统的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
25.除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组。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技术特征的数量与顺序。
26.在发明的一些描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”或者“固定”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系。以及，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”、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，仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.如图1所示，本发明提供一种高温气冷堆燃料球提升系统，包括：提升管路、以及设置在提升管路中的输送组件以及驱动机构；提升管路110包括管路壳体以及设置在管路壳体上的进球口与出球口，其中，进球口通过进球管路210与装卸管底部连接，出球口通过出球管路220与堆芯顶部连接；驱动机构与输送组件传动连接，以驱动输送组件自进球口向出球口方向运动，燃料球230从装卸管底部通过进球管路210进入至提升管路的进球口并传输至输送组件上，随输送组件运动至出球口，通过出球管路220进入至堆芯顶部。
28.本实施例基于提升系统中的驱动机构与输送组件将燃料球从装卸管底部输送至堆芯顶部，可满足在提升管路中同时输送多个燃料球，送球效率高，运行方式可靠。
29.具体地，如图1所示，输送组件包括传送带120以及设置在传送带上的多个运球件130，多个运球件130等间隔分布在传送带120上，传送带120与驱动机构传动连接；每个运球件130对应一个燃料球230，以在燃料球230进入提升管路后推动燃料球运动至传送带上，以实现从燃料装卸管路底部进行单一化取球，并在输送过程中限定燃料球230在传送带120上的位置，即在燃料球传输过程中，燃料球相对传送带为静止状态，两者相对位置固定，燃料球不会滚动，与传送带不产生摩擦，可有效防止燃料球破损。
30.应当理解的是，本实施例所指的燃料球在传送带上传输并不限定于燃料球位于传送带上并与其接触，由于本实施例在传送带上设置有运球件，只要能实现在运球件的推动力作用下，燃料球随传送带运动即可。
31.需要说明的是，本实施例对于运球件结构不做具体限定，可采用板状结构的运球件，该板状结构垂直设置在传送带上，以将燃料球卡设在其前方避免滑动，同时在燃料球从进球口进入提升管路中时，利用运球件推动燃料球向前运动，以起到取球的作用。
32.示例性地，运球件采用运球托盘，用于承载燃料球并限定燃料球的位置。
33.进一步需要说明的是，本实施例对于传送带也不作具体限定，例如，可以采用金属履带，在金属履带上每隔一定距离设置有运球托盘，运球托盘可从燃料装卸管路底部进行单一化取球，将运送燃料球从燃料装卸管路底部输送至堆芯顶部，燃料球离开金属履带后从堆芯顶部进料管利用重力进入堆芯，完成再装料。
34.应当理解的是，在燃料球的输送过程中不可避免的会产生粉尘，以及燃料球中会存在一些碎球等不合格的燃料球，为了提升输送至堆芯内燃料球的质量，本实施例还对不合格的碎球和粉尘进行了筛选。
35.具体地，如图1所示，提升管路110包括呈三角分布且依次连通的第一筛球子管路111、提升子管路112以及第二筛球子管路113；第一筛球子管路111上设置有进球口，以通过进球管路210与装卸管底部连接，将燃料球经进球口进入至第一筛球子管路。提升子管路112上设置有出球口，以通过出球管路220与堆芯顶部连接，将提升子管路中合格的完整燃料球经出球口进入至堆芯顶部，不合格的碎球和粉尘经传送带进入至第二筛球子管路，以对不合格的碎球和粉尘进行筛选。
36.在一些优选实施例中，如图1所示，进球口位于第一筛球子管路111与第二筛球子管路113的连接处，出球口位于提升子管路112与第二筛球子管路113的连接处。
37.作为进一步地优选方案，如图1所示，第一筛球子管路111-第二筛球子管路113连
接处夹角为90度。也就是说，提升管路呈近似直角三角形布置，第一筛球子管路设置在底部水平方向上，第二筛球子管路设置在竖直方向上，便于使碎球和粉尘直接落下，提升子管路倾斜设置，分别与第一筛球子管路、第二筛查子管路连接，便于将燃料球从底部输送至顶部且避免在提升过程中燃料球滑落。
38.进一步地，本实施例的第二筛球子管路的直径大于第一筛球子管路和提升子管路的直径，即运球件与第二筛球子管路壳体的内壁留有一定间隙，相当于在系统顶部燃料球即将进入出球管路的岔口处，留有一定间隙，在传送带经过此处时，燃料球在上升管段产生的粉尘与碎球可经下行传送带与管路壳体之间的间隙落下以实现对不合格碎球的筛选，同时确保合格燃料球进入堆芯顶部，从而达到碎球/分析分离的目的。
39.更进一步地，为了避免不合格的碎球或粉尘进入提升子管路中，本实施例还设置有针对碎球的筛选和收集装置。如图1所示，在第一筛球子管路111的底部设置有碎球筛选部140；以及，第一筛球子管路111外部设置有与碎球筛选部140对应的碎球收集器150，以使第一筛球子管路111上不合格的碎球和粉尘通过碎球筛选部140进入至碎球收集器150。
40.需要说明的是，本实施例对于碎球筛选部的具体结构不做限定，只要能保证合格的完整燃料球顺利通过第一筛球子管路进入至提升子管路，而碎球和粉尘通过碎球筛选部并进入至碎球收集器即可。
41.示例性地，碎球筛选部采用平行设置的双杆结构，且两个杆状之间的距离小于合格燃料球的直径，双杆间隙设计可以允许完整燃料球滚动通过，输送至提升子管路，而碎球和粉尘会因尺寸小于双杆间隙落入下方的碎球收集器。
42.本实施例在该系统底部设计有专用的碎球分离和收集装置，用于分离和收集在碎球分离器后所有管路中的碎球和粉尘，提升进入堆芯内燃料球的质量。
43.更进一步地，驱动机构包括与输送组件传动连接的驱动齿轮160、第一从动齿轮170、第二从动齿轮180，还包括与驱动齿轮160同轴设置的驱动电机190；驱动电机190与驱动齿轮160位于提升子管路112-第二筛球子管路113连接处，即驱动电机和驱动齿轮布置在三角形提升管路的上部顶点处，第一从动齿轮170位于提升子管路112-第一筛球子管路111连接处，第二从动齿轮180位于第一筛球子管路111-第二筛球子管路113连接处，即两个从动齿轮布置在三角形提升管路下部的两个顶点处。
44.本实施例的驱动电机通过法兰刚性连接驱动齿轮，驱动齿轮顺时针转动以带动传送带运转，两个从动齿轮跟随旋转，燃料球从进球管道处单一化取球后，在运球托盘的推动下沿传送带完成输送和提升。
45.应当理解的是，在燃料球提升过程中，在极小概率下会发生碎球卡堵，造成传送带卡转。基于此，本实施例的驱动电机采用正反转电机，通过电极反转的方式解决，即提升管路正常运行时，传送带是顺时针的运动方向，当传送带出现卡涩、堵转的情况时，可以通过电机反转的方式使履带逆时针转动，消除故障。
46.当然，本实施例的电机还可以采用可调速的正反转电机，通过改变驱动电机频率、改变卸球速率等方式可在较大范围内调节送球速率，提升运球效率。
47.本发明提出一种高温气冷堆燃料球提升系统，具有以下有益效果；
48.第一、本发明采用机械提升系统，其结构简单，可同时输送多个燃料球，送球效率高，运行方式更简单、可靠，解决当前气力输送的诸多弊端；
49.第二、本发明的提升系统设置有碎球和粉尘收集器，以避免碎球和粉尘重新进入堆芯参与循环，有效提升燃料球的质量，降低系统故障率；
50.第三、本发明的提升系统设置有运球件，依靠其推力可完成取球，同时在输送过程中可用于限定燃料球的位置，防止燃料球滚动碰磨以发生破损；
51.第四、本发明可通过电机调频方式大幅调节提球速率，运行方式灵活，以及可通过电机反转的方式使传送带逆时针转动，消除卡涩、堵转故障。
52.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。