一種用於陸上小型反應堆的換料方法及換料裝置與流程
2023-05-18 14:50:39
本發明涉及核電領域，尤其涉及一種用於陸上小型反應堆的換料方法及換料裝置。
背景技術：
現有技術中，核反應堆取出燃料組件進行更換主要通過如下方式，首先，將起重機的提升工具下降到燃料組件的頂部，在提升工具上設置有多個向下延伸的組件，通過包圍和垂直地交迭控制方式延伸到燃料組件的頂部。緊接著，向下延伸元件鎖定在燃料組件頂部對應的匹配構件上，提升工具與燃料組件相連。最後，起重機將燃料組件移動到乏燃料水池內，並將向下延伸組件由燃料組件的頂部分離，提升工具與燃料組件解除連接。
現有的核反應堆燃料組件的換料方法主要存在如下技術問題：
1、乏燃料水池的充排水量較大，換料過程中需求的流通換料水體積較大，容易造成浪費。
2、換料操作繁瑣，換料路徑長。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種用於陸上小型反應堆的換料方法及換料裝置，能夠在水中完成新、乏燃料組件的更換；簡化換料操作，換料路徑短，換料過程中流通的換料水體積小。
為了解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種用於陸上小型反應堆的換料裝置，用以在水中更換新、乏燃料組件，其特徵在於，包括：隔間；設置在隔間中的安全殼，安全殼包括安全殼本體和設置在安全殼本體具有的第一開口端上的安全殼頂蓋；設置在安全殼中的反應容器，反應容器包括反應容器本體和設置在反應容器本體具有的第二開口端上的反應容器頂蓋；以及可拆卸地套接在第一開口端和第二開口端之間能夠將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封的水套，其中：拆除安全殼頂蓋和反應容器頂蓋，水套保持腔室密封，反應容器本體和隔間之間能夠液體連通。
其中，隔間上設有用以控制隔間內水位高低的閘門，閘門與外部水道相連通。
其中，水套包括：用以密封連接在第一開口端上的外連接部以及用以密封連接在第二開口端上的內連接部。
其中，外連接部和/或內連接部呈圓形。
其中，第一開口端的水平位置高於第二開口端的水平位置。
為解決上述技術問題，本發明還提供了一種用於陸上小型反應堆的換料方法，用以在水中更換新、乏燃料組件，其特徵在於，包括以下步驟：隔間進水，將其中的安全殼完全淹沒；將隔間中的水位降低至安全殼本體具有的第一開口端以下，拆除安全殼頂蓋；在第一開口端和反應容器本體具有的第二開口端上安裝水套，水套將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封；拆除反應容器頂蓋，隔間水位升高，直至隔間與反應容器本體之間的水位高度一致；更換反應容器本體中的燃料組件。
其中，還包括開啟或關閉隔間上的閘門，控制隔間中水位升降的步驟。
其中，更換反應容器本體中的燃料組件的步驟包括：在水下裝卸和運輸新、乏燃料組件的步驟。
其中，還包括：設置第一開口端的水平位置高於第二開口端的水平位置的步驟。
其中，更換反應容器本體中燃料組件的步驟之後還包括以下步驟：控制抽出反應容器本體中的水，並將隔間中的水位降低至第一開口端以下，並安裝反應容器頂蓋；拆除水套並安裝安全殼頂蓋。
本發明所提供的用於陸上小型反應堆的換料方法及換料裝置，具有如下有益效果：
第一、由於在第一開口端和第二開口端之間設置可拆卸的能夠將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封的水套，在新、乏燃料組件更換的過程中，水套能夠將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封，使新、乏燃料組件的裝卸、運輸均可在水下完成，滿足換料的各項要求。
第二，隔間上的閘門能夠控制隔間內的水位高低，實現各換料階段的水位控制，換料過程中流通的換料水體積小。
第三、與閘門連接的外部水道可作為反應堆的設備轉運和燃料轉運的通道，能夠進一步簡化換料操作，換料路徑短。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第一狀態示意圖。
圖2是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第二狀態示意圖。
圖3是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第三狀態示意圖。
圖4是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第四狀態示意圖。
圖5是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第五狀態示意圖。
圖6是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第六狀態示意圖。
圖7是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第七狀態示意圖。
圖8是本發明實施例對陸上小型反應堆進行水下換料的第八狀態示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
結合參見圖1-圖8，為本發明用於陸上小型反應堆的換料裝置的實施例一。
本實施例中的用於陸上小型反應堆的換料裝置，用以在水中更換新、乏燃料組件，包括：
隔間1，其在本實施例中為一具有一定深度的容置腔體，在具體實施時可以根據需要設置隔間1的形狀，例如：立方狀、圓柱狀等。也可以根據實際使用需要設置一個或多個。
設置在隔間中的安全殼2，安全殼2包括安全殼本體21和設置在安全殼本體21具有的第一開口端21a上的安全殼頂蓋22。安全殼本體21是一端設有第一開口端21a，另一端設為封閉的中空腔室結構，在具體實施時可以根據實際需要設置安全殼本體21的形狀和數量。本實施例中，第一開口端21a上設有連接用法蘭結構，安全殼頂蓋22與該法蘭結構能夠適配連接，通過該法蘭結構可使安全殼頂蓋22緊固密封連接在第一開口端21a上從而將安全殼本體21整體密封。
設置在安全殼2中的反應容器3，反應容器3包括反應容器本體31和設置在反應容器本體31具有的第二開口端31a上的反應容器頂蓋32.反應容器本體31是一端設有第二開口端31a，另一端設為封閉的中空腔室結構，其體積小於安全殼本體21的體積，能夠完全固定在安全殼2的內部，在反應容器本體31中置放有燃料組件9，本實施例中為堆芯。在具體實施時，可以根據實際需要設置反應容器本體31的形狀和數量。本實施例中，第二開口端31a上設有連接用法蘭結構，反應容器頂蓋32.與該法蘭結構能夠適配連接，通過該法蘭結構可使反應容器頂蓋32.緊固密封連接在第二開口端31a上從而將反應容器本體31整體密封。
優選的，第一開口端21a的水平位置高於第二開口端31a的水平位置。其作用是：反應容器3完全固定在安全殼2中時，通過設置不同高度的開口端位置，配合隔間1進水時的水位控制，更易實現隔間與反應容器本體之間的水位高度一致，也利於更換燃料組件後的抽水作業。
水套4，可拆卸地套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間能夠將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A密封。本實施例中，水套4呈圓環狀，進一步包括：用以密封連接在第一開口端21a上的外連接部41以及用以密封連接在第二開口端31a上的內連接部42。本實施例中，外連接部41的形狀/大小與第一開口端21a的形狀/大小大致相同，為圓形；內連接部42的形狀/大小與第二開口端31a的形狀/大小大致相同，同樣為圓形。
安裝水套4的作用是：在新、乏燃料組件進行更換的過程中，將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A密封，使腔室A不被水淹，以滿足安全殼水下換料的要求。
可以理解的是，水套4在具體實施時，也可以是其它能夠將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A進行密封的形狀，只要根據第一開口端21a和/或第二開口端31a的形狀和尺寸調整水套4的外輪廓/中心部分輪廓的形狀/大小即可。
優選的，隔間1中進水的水位控制由設置在隔間1上閘門11實現，具體實施時，閘門11與外部水道連接，例如：大水池、水下通道等。閘門11的作用是控制隔間1中水位的升降，滿足在較小體積的隔間1內實現水下換料。
本實施例中的用於陸上小型反應堆的換料裝置在具體實施時，首先，如圖1所示，控制閘門11開啟，通過閘門11向隔間1內放水，隔間1內的水位不斷升高並將其中的安全殼2完全淹沒，圖示中，閘門11處於開啟狀態採用了虛線畫法，代表該狀態下閘門11開啟。之後關閉閘門，如圖2所示；緊接著，通過抽水的方式，將隔間1中的水位降低至安全殼本體21具有的第一開口端21a以下，拆除安全殼頂蓋22，如圖3-圖4所示，圖示中，虛線部分表示該結構件已拆除，例如，安全殼頂蓋22已拆除。
然後，使用水套4套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A密封，之後，拆除反應容器頂蓋32，如圖5-圖6所示，圖示中，虛線部分表示該結構件已拆除，例如，反應容器頂蓋32已拆除。
再次開啟閘門11，通過閘門11向隔間1內放水，由於反應容器本體31和隔間1之間在裝配水套4和拆除反應容器頂蓋32後液體連通，隔間1內的水位再次升高，直至隔間1與反應容器本體31之間的水位高度一致，如圖7所示。隨後，開啟閘門11，由於與閘門相連通的水下通道為反應堆設備轉運和燃料運輸的共用通道，換料機組可通過閘門11進入隔間1的水下，更換反應容器本體31中的燃料組件9，如圖8所示。最後，待新、乏燃料組件更換完畢後，換料機組由閘門11退出隔間1，再按上述相逆的步驟實施隔間抽水、安裝反應容器頂蓋32、拆卸水套4、安裝安全殼頂蓋22的步驟完成更換燃料作業。
本發明還公開了一種用於陸上小型反應堆的換料方法，用以在水中更換新、乏燃料組件，包括以下步驟：
S10，隔間進水，將其中的安全殼完全淹沒，如圖1所示。圖示中，閘門11處於開啟狀態採用了虛線畫法，代表該狀態下閘門11開啟。
具體實施時，隔間1中進水的水位控制可以由設置在隔間1上閘門11實現，具體實施時，閘門11與外部水道連接，例如：大水池、水下通道等。閘門11的作用是控制隔間1中水位的升降，滿足在較小體積的隔間1內實現水下換料。
優選的，在換料的過程中還包括開啟或關閉隔間上的閘門11，控制隔間中水位升降的步驟。
S20，之後關閉閘門，如圖2所示。
S30，將隔間中的水位降低至安全殼本體具有的第一開口端以下，拆除安全殼頂蓋，如圖3-圖4所示。具體實施時，可以通過抽水的方式降低水位，將隔間1中的水位降低至安全殼本體21具有的第一開口端21a以下，拆除安全殼頂蓋22，圖示中，虛線部分表示該結構件已拆除，例如，安全殼頂蓋22已拆除。
S40，在第一開口端和反應容器本體具有的第二開口端上安裝水套，水套將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封，如圖5所示；具體實施時，使用水套4套接在第一開口端21a和第二開口端31a之間將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A密封。
安裝水套4的作用是：在新、乏燃料組件進行更換的過程中，將安全殼本體21和反應容器本體31之間的腔室A密封，使腔室A不被水淹，以滿足安全殼水下換料的要求。
優選的，該步驟之前包括設置第一開口端21a的水平位置高於第二開口端31a的水平位置的步驟。其作用是：反應容器3完全固定在安全殼2中時，通過設置不同高度的開口端位置，配合隔間1進水時的水位控制，更易實現隔間與反應容器本體之間的水位高度一致，也利於更換燃料組件後的抽水作業。
S50，拆除反應容器頂蓋，如圖6所示，圖示中，虛線部分表示該結構件已拆除，例如，反應容器頂蓋32已拆除。隔間水位升高，直至隔間與反應容器本體之間的水位高度一致，如圖7所示；更換反應容器本體中的燃料組件，如圖8所示。具體實施時，再次開啟閘門11，通過閘門11向隔間1內放水，由於反應容器本體31和隔間1之間在裝配水套4和拆除反應容器頂蓋32後液體連通，隔間1內的水位再次升高，直至隔間1與反應容器本體31之間的水位高度一致，隨後，開啟閘門11，由於與閘門相連通的水下通道為反應堆設備轉運和燃料運輸的共用通道，換料機組可通過閘門11進入隔間1的水下，更換反應容器本體31中的燃料組件9。優選的，此過程中包括在水下裝卸和運輸新、乏燃料組件的步驟。
S60，最後，待新、乏燃料組件更換完畢後，換料機組由閘門11退出隔間1，再按上述相逆的步驟實施控制抽出反應容器本體31中的水，並將隔間1中的水位降低至第一開口端21a以下，並安裝反應容器頂蓋32；拆除水套4並安裝安全殼頂蓋22的步驟完成更換燃料作業。
實施本發明的用於陸上小型反應堆的換料方法及換料裝置，具有如下有益效果：
第一、由於在第一開口端和第二開口端之間設置可拆卸的能夠將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封的水套，在新、乏燃料組件更換的過程中，水套能夠將安全殼本體和反應容器本體之間的腔室密封，使新、乏燃料組件的裝卸、運輸均可在水下完成，滿足換料的各項要求。
第二，隔間上的閘門能夠控制隔間內的水位高低，實現各換料階段的水位控制，換料過程中流通的換料水體積小。
第三、與閘門連接的外部水道可作為反應堆的設備轉運和燃料轉運的通道，能夠進一步簡化換料操作，換料路徑短。