核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电厂乏燃料干式贮存领域，更具体地说，本发明涉及一种乏燃料干式贮存用燃料贮罐。
【背景技术】
[0002]目前国际上主流的乏燃料干式贮存方案为混凝土筒仓型贮存方案，其基本容器包括两个，分别是燃料贮罐和混凝土筒仓。其中，燃料贮罐用于装载乏燃料组件并包容放射性，其一般为钢制密封容器，内部充有一定压力的惰性气体，为乏燃料组件提供惰性贮存环境；混凝土筒仓用于贮存燃料贮罐，提供屏蔽和物理隔离的功能，并通过非能动的方式来导出燃料贮罐内部的释热。
[0003]由于燃料贮罐的主要功能是:1)提供密封，包容放射性物质；2)为乏燃料组件提供结构支撑，维持乏燃料组件的次临界状态；3)提供一定的辐射屏蔽功能。因此，燃料贮罐一般有一个厚顶盖，当燃料贮罐装载乏燃料组件后，需要将其顶盖落下与燃料贮罐筒体闭合。目前世界上的燃料贮罐顶盖和筒体之间的连接方式均为焊接密封结构，且为了保证密封的冗余性，一般设置至少两道焊缝。图1所示是一种典型的焊接型燃料贮罐密封结构图，其通过三道焊缝50、51、52来保证顶盖54和筒体55焊接密封的有效性。
[0004]采用焊接方式密封燃料贮罐虽然可以实现良好的密封性能，但是却依然存在以下三大问题:1)在燃料贮罐装载乏燃料组件后，顶盖54和筒体55需要进行焊接操作，人员在焊接顶盖54时所受的辐射剂量较大；2)当燃料贮罐在混凝土筒仓中贮存一定年限后，需要对乏燃料组件进行后处理，此时需要使用专用切割工具对燃料贮罐的焊缝进行切割，取下顶盖54后才能回取乏燃料组件，切割操作同样会使操作人员承受较大的辐射剂量；3)燃料贮罐被切割后，由于其焊接处的局部结构发生了变化，同时带有一定的放射性，以致难以重新加工焊接坡口，因此燃料贮罐无法重复利用，使用一次后就只能做为放射性废物进行处理。
[0005]有鉴于此，确有必要一种提供能够解决上述问题的核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于:提供一种无需焊接、拆装方便的乏燃料干式贮存用燃料贮罐，以降低操作人员的受辐照剂量，并实现燃料贮罐的重复利用。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐，其包括贮罐罐体和固定在贮罐罐体外围的贮罐支撑结构，所述贮罐罐体包括筒体、外顶盖、内顶盖、法兰盘和底板；底板固定连接在筒体的底部，法兰盘固定连接在筒体的顶部；法兰盘的顶部设有阶梯密封面，内顶盖和外顶盖分别通过螺栓连接在法兰盘的阶梯密封面的不同台阶上。
[0008]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述法兰盘的阶梯密封面包括直径较小的内密封面和直径较大的外密封面，且内密封面的高度低于外密封面的高度，内密封面和外密封面上都开设有螺纹孔；内顶盖通过螺栓固定在内密封面上，外顶盖通过螺栓固定在外密封面上。
[0009]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述内顶盖和外顶盖中的一个或两个通过两个金属0型圈与法兰盘的阶梯密封面进行冗余密封。
[0010]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述外顶盖包括屏蔽外盖、检测用的快速接头、检测孔封盖和检测孔封盖螺栓；屏蔽外盖为厚壁圆形钢板，其通过螺栓固定在法兰盘的外密封面上；屏蔽外盖开设有检测孔，快速接头焊接在检测孔内；检测孔不用时，利用检测孔封盖螺栓将检测孔封盖固定在检测孔中进行封堵。
[0011]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述屏蔽外盖的上表面还开设有吊装用螺纹孔。
[0012]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述内顶盖包括屏蔽内盖、进气排水快速接头、进气孔排水孔封盖和进气排水孔封盖螺栓；屏蔽内盖为厚壁圆形钢板，其通过螺栓固定在法兰盘的内密封面上；屏蔽内盖开设有进气孔和排水孔，进气孔和排水孔内均焊接有进气排水快速接头；进气孔和排水孔不用时，利用进气排水孔封盖螺栓将进气孔排水孔封盖固定在孔中进行封堵。
[0013]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述内顶盖还包括进气屏蔽块、排水孔屏蔽块和排水管；进气屏蔽块焊接在屏蔽内盖下表面的进气孔处，用于进气孔的补充屏蔽；排水孔屏蔽块内部挖有迷宫结构的迷宫通孔，其焊接在屏蔽内盖下表面的排水孔处，用于排水孔的补充屏蔽；排水管的一端焊接在排水孔屏蔽块下方并与迷宫通孔连通，另一端则直通燃料贮罐的底板处，使得燃料贮罐内的水能够在压力作用下，流经排水管、排水孔屏蔽块、进气排水快速接头，最终排出到燃料贮罐外；所述贮罐罐体还包括固定在筒体内壁的排水管支撑组件，排水管支撑组件用于对内顶盖的排水管进行定位和导向。
[0014]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述贮罐罐体还包括燃料篮和燃料篮支撑；燃料篮收容在筒体内，其内部设有排列成蜂窝状结构的贮存腔室；燃料篮支撑固定连接在筒体的内壁，用于支撑约束燃料篮。
[0015]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述燃料篮的基本框架由方管、角钢拼接而成；贮存腔室的部分室壁上设置有中子吸收体，使得任意两个相邻贮存腔室之间都有中子吸收体隔离；中子吸收体的长度覆盖乏燃料组件的全部活性段。
[0016]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述每一中子吸收体均由包覆板包覆，且每一中子吸收体顶端位置处的贮存腔室室壁上均设置有对乏燃料组件进行导向的楔形导向块。
[0017]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述贮存腔室在室壁的顶部和底部均开设有半圆的通气孔，以使燃料篮周边的气体能够进行充分地对流，导出乏燃料组件释热。
[0018]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述燃料篮支撑为挠性支撑结构，其分组均布固定在筒体的内壁，以便在正常运输、贮存和事故倾覆时对燃料篮进行保护。
[0019]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述每组燃料篮支撑都包括两个较矮的第一支撑件和一个较高的第二支撑件，第二支撑件设在两个第一支撑件之间，在筒体内壁的弧度与支撑件高度差互相抵消后，三个支撑件的顶部基本平齐而位于同一平面上；燃料篮支撑的顶部与燃料篮之间保留一定间隙，以便为燃料篮留出适当的受热膨胀空间。
[0020]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述贮罐罐体还包括乏燃料组件上支撑和乏燃料组件下支撑；乏燃料组件上支撑固定在内顶盖的下表面，乏燃料组件下支撑固定在底板的上表面；乏燃料组件上支撑和乏燃料组件下支撑分别与燃料篮的贮存腔室同心，以在轴向方向对乏燃料组件进行约束。
[0021]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述乏燃料组件上支撑和乏燃料组件下支撑均为中空结构体，且在侧面以及朝向贮存腔室的一面分别开设有利于空气自然对流的通气孔。
[0022]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述贮罐支撑结构包括环向支撑板、径向支撑板、轴向支撑板和垫板；环向支撑板有彼此分离的至少两个，径向支撑板和轴向支撑板分别焊接在环向支撑板的内壁，轴向支撑板因为与不同的环向支撑板焊接而将它们连接为一体；垫板为弧形板，且其弧度与筒体外壁的弧度一致；径向支撑板和轴向支撑板通过垫板焊接在筒体的外壁。
[0023]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述法兰盘的外周壁突出于筒体的外壁，轴向支撑板的上端自环向支撑板伸出并与法兰盘连接，使得贮罐罐体的法兰盘和外顶盖处、贮罐支撑结构的两个环向支撑板处共同形成三个等间距的支撑位置，为水平放置的燃料贮罐提供稳固支撑。
[0024]作为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的一种改进，所述径向支撑板上开设有便于在贮罐罐体周边形成自然对流通道的矩形通道。
[0025]与现有技术相比，本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐采用法兰式顶盖结构，因此在保证燃料贮罐顶盖密封性能的同时，降低了密封的操作难度，可以快速装入和回取乏燃料组件，并实现了燃料贮罐的重复利用。
【附图说明】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐及其有益效果进行详细说明。
[0027]图1为一种已公开的焊接型燃料贮罐的密封结构图。
[0028]图2为本发明核电厂乏燃料干式贮存用燃料贮罐的整体结构示意图。
[0029]图3为图2中燃料贮罐罐体的部分剖视示意图。
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