核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及核電廠乏燃料干式貯存領域，更具體地說，本發明涉及一種乏燃料干式貯存用燃料貯罐。
【背景技術】
[0002]目前國際上主流的乏燃料干式貯存方案為混凝土筒倉型貯存方案，其基本容器包括兩個，分別是燃料貯罐和混凝土筒倉。其中，燃料貯罐用于裝載乏燃料組件并包容放射性，其一般為鋼制密封容器，內部充有一定壓力的惰性氣體，為乏燃料組件提供惰性貯存環境；混凝土筒倉用于貯存燃料貯罐，提供屏蔽和物理隔離的功能，并通過非能動的方式來導出燃料貯罐內部的釋熱。
[0003]由于燃料貯罐的主要功能是:1)提供密封，包容放射性物質；2)為乏燃料組件提供結構支撐，維持乏燃料組件的次臨界狀態；3)提供一定的輻射屏蔽功能。因此，燃料貯罐一般有一個厚頂蓋，當燃料貯罐裝載乏燃料組件后，需要將其頂蓋落下與燃料貯罐筒體閉合。目前世界上的燃料貯罐頂蓋和筒體之間的連接方式均為焊接密封結構，且為了保證密封的冗余性，一般設置至少兩道焊縫。圖1所示是一種典型的焊接型燃料貯罐密封結構圖，其通過三道焊縫50、51、52來保證頂蓋54和筒體55焊接密封的有效性。
[0004]采用焊接方式密封燃料貯罐雖然可以實現良好的密封性能，但是卻依然存在以下三大問題:1)在燃料貯罐裝載乏燃料組件后，頂蓋54和筒體55需要進行焊接操作，人員在焊接頂蓋54時所受的輻射劑量較大；2)當燃料貯罐在混凝土筒倉中貯存一定年限后，需要對乏燃料組件進行后處理，此時需要使用專用切割工具對燃料貯罐的焊縫進行切割，取下頂蓋54后才能回取乏燃料組件，切割操作同樣會使操作人員承受較大的輻射劑量；3)燃料貯罐被切割后，由于其焊接處的局部結構發生了變化，同時帶有一定的放射性，以致難以重新加工焊接坡口，因此燃料貯罐無法重復利用，使用一次后就只能做為放射性廢物進行處理。
[0005]有鑒于此，確有必要一種提供能夠解決上述問題的核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于:提供一種無需焊接、拆裝方便的乏燃料干式貯存用燃料貯罐，以降低操作人員的受輻照劑量，并實現燃料貯罐的重復利用。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明提供了一種核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐，其包括貯罐罐體和固定在貯罐罐體外圍的貯罐支撐結構，所述貯罐罐體包括筒體、外頂蓋、內頂蓋、法蘭盤和底板；底板固定連接在筒體的底部，法蘭盤固定連接在筒體的頂部；法蘭盤的頂部設有階梯密封面，內頂蓋和外頂蓋分別通過螺栓連接在法蘭盤的階梯密封面的不同臺階上。
[0008]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述法蘭盤的階梯密封面包括直徑較小的內密封面和直徑較大的外密封面，且內密封面的高度低于外密封面的高度，內密封面和外密封面上都開設有螺紋孔；內頂蓋通過螺栓固定在內密封面上，外頂蓋通過螺栓固定在外密封面上。
[0009]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述內頂蓋和外頂蓋中的一個或兩個通過兩個金屬0型圈與法蘭盤的階梯密封面進行冗余密封。
[0010]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述外頂蓋包括屏蔽外蓋、檢測用的快速接頭、檢測孔封蓋和檢測孔封蓋螺栓；屏蔽外蓋為厚壁圓形鋼板，其通過螺栓固定在法蘭盤的外密封面上；屏蔽外蓋開設有檢測孔，快速接頭焊接在檢測孔內；檢測孔不用時，利用檢測孔封蓋螺栓將檢測孔封蓋固定在檢測孔中進行封堵。
[0011]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述屏蔽外蓋的上表面還開設有吊裝用螺紋孔。
[0012]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述內頂蓋包括屏蔽內蓋、進氣排水快速接頭、進氣孔排水孔封蓋和進氣排水孔封蓋螺栓；屏蔽內蓋為厚壁圓形鋼板，其通過螺栓固定在法蘭盤的內密封面上；屏蔽內蓋開設有進氣孔和排水孔，進氣孔和排水孔內均焊接有進氣排水快速接頭；進氣孔和排水孔不用時，利用進氣排水孔封蓋螺栓將進氣孔排水孔封蓋固定在孔中進行封堵。
[0013]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述內頂蓋還包括進氣屏蔽塊、排水孔屏蔽塊和排水管；進氣屏蔽塊焊接在屏蔽內蓋下表面的進氣孔處，用于進氣孔的補充屏蔽；排水孔屏蔽塊內部挖有迷宮結構的迷宮通孔，其焊接在屏蔽內蓋下表面的排水孔處，用于排水孔的補充屏蔽；排水管的一端焊接在排水孔屏蔽塊下方并與迷宮通孔連通，另一端則直通燃料貯罐的底板處，使得燃料貯罐內的水能夠在壓力作用下，流經排水管、排水孔屏蔽塊、進氣排水快速接頭，最終排出到燃料貯罐外；所述貯罐罐體還包括固定在筒體內壁的排水管支撐組件，排水管支撐組件用于對內頂蓋的排水管進行定位和導向。
[0014]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述貯罐罐體還包括燃料籃和燃料籃支撐；燃料籃收容在筒體內，其內部設有排列成蜂窩狀結構的貯存腔室；燃料籃支撐固定連接在筒體的內壁，用于支撐約束燃料籃。
[0015]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述燃料籃的基本框架由方管、角鋼拼接而成；貯存腔室的部分室壁上設置有中子吸收體，使得任意兩個相鄰貯存腔室之間都有中子吸收體隔離；中子吸收體的長度覆蓋乏燃料組件的全部活性段。
[0016]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述每一中子吸收體均由包覆板包覆，且每一中子吸收體頂端位置處的貯存腔室室壁上均設置有對乏燃料組件進行導向的楔形導向塊。
[0017]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述貯存腔室在室壁的頂部和底部均開設有半圓的通氣孔，以使燃料籃周邊的氣體能夠進行充分地對流，導出乏燃料組件釋熱。
[0018]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述燃料籃支撐為撓性支撐結構，其分組均布固定在筒體的內壁，以便在正常運輸、貯存和事故傾覆時對燃料籃進行保護。
[0019]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述每組燃料籃支撐都包括兩個較矮的第一支撐件和一個較高的第二支撐件，第二支撐件設在兩個第一支撐件之間，在筒體內壁的弧度與支撐件高度差互相抵消后，三個支撐件的頂部基本平齊而位于同一平面上；燃料籃支撐的頂部與燃料籃之間保留一定間隙，以便為燃料籃留出適當的受熱膨脹空間。
[0020]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述貯罐罐體還包括乏燃料組件上支撐和乏燃料組件下支撐；乏燃料組件上支撐固定在內頂蓋的下表面，乏燃料組件下支撐固定在底板的上表面；乏燃料組件上支撐和乏燃料組件下支撐分別與燃料籃的貯存腔室同心，以在軸向方向對乏燃料組件進行約束。
[0021]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述乏燃料組件上支撐和乏燃料組件下支撐均為中空結構體，且在側面以及朝向貯存腔室的一面分別開設有利于空氣自然對流的通氣孔。
[0022]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述貯罐支撐結構包括環向支撐板、徑向支撐板、軸向支撐板和墊板；環向支撐板有彼此分離的至少兩個，徑向支撐板和軸向支撐板分別焊接在環向支撐板的內壁，軸向支撐板因為與不同的環向支撐板焊接而將它們連接為一體；墊板為弧形板，且其弧度與筒體外壁的弧度一致；徑向支撐板和軸向支撐板通過墊板焊接在筒體的外壁。
[0023]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述法蘭盤的外周壁突出于筒體的外壁，軸向支撐板的上端自環向支撐板伸出并與法蘭盤連接，使得貯罐罐體的法蘭盤和外頂蓋處、貯罐支撐結構的兩個環向支撐板處共同形成三個等間距的支撐位置，為水平放置的燃料貯罐提供穩固支撐。
[0024]作為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的一種改進，所述徑向支撐板上開設有便于在貯罐罐體周邊形成自然對流通道的矩形通道。
[0025]與現有技術相比，本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐采用法蘭式頂蓋結構，因此在保證燃料貯罐頂蓋密封性能的同時，降低了密封的操作難度，可以快速裝入和回取乏燃料組件，并實現了燃料貯罐的重復利用。
【附圖說明】
[0026]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐及其有益效果進行詳細說明。
[0027]圖1為一種已公開的焊接型燃料貯罐的密封結構圖。
[0028]圖2為本發明核電廠乏燃料干式貯存用燃料貯罐的整體結構示意圖。
[0029]圖3為圖2中燃料貯罐罐體的部分剖視示意圖。
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