一种深水池式低温供热堆的堆芯换料方法与流程

本发明属于反应堆技术领域，具体涉及一种深水池式低温供热堆的堆芯换料方法。

背景技术：

核反应堆根据冷却剂类型的不同，我国主要应用和的包括压水堆、重水堆、沸水堆、钠冷快堆、高温气冷堆等；按照核反应堆的用途分类，主要分为生产堆、研究堆和动力堆，泳池式轻水反应堆目前主要用于研究中子特性，进而对物理学、生物学、辐照防护学及材料学等方面进行研究，多为研究堆。压水堆核电站反应堆燃料组件换料装卸工艺均采用水下翻转工艺来实现燃料组件在核反应堆厂房与燃料厂房之间的传输。这种换料工艺及其所设的系统复杂，换料所用时间长，而且发生燃料组件吊装事故的概率较高，对核安全威胁很大；而目前我国已经应用的泳池式研究堆一般池水较浅，仅10米左右，燃料组件和堆内构件普遍较为简单，可直接利用专用长柄工具抓取组件，通过转运桶和斜孔道运送到与堆水池通过闸门相通的乏燃料水池内。但深水池式的低温供热堆则与上述两者皆不相同，20多米的水池，受池内水流影响，长柄工具在水下已经没有足够的刚度完成组件的抓取工作，同时池内构件也较为复杂，需要拆卸不同形状、尺寸、重量的池内构件和控制棒驱动机构，堆芯才能面向换料机构，完成换料操作。深水池式低温供热堆特有的堆本体结构及深水特性，需要研究专用的堆芯换料工艺才能满足换料要求，完成换料工作。

技术实现要素：

本发明的目的是建立在深水池式低温供热堆结构特点的基础上，提供一种堆芯换料工艺流程的方法，其换料工艺流程简单、换料时间较短、安全可靠，该工艺流程仅指堆芯的换料过程，不包括新燃料组件的接受、检查和贮存。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种深水池式低温供热堆的堆芯换料方法，所述深水池式低温供热堆包括设置在反应堆大厅内的堆水池，设置在所述堆水池底部的堆芯；还包括由上至下依次设置的上吊篮、中吊篮、下吊篮；所述上吊篮中设有控制棒驱动机构，所述中吊篮中设有控制棒导向筒，所述堆芯设置在所述下吊篮内，所述下吊篮通过堆芯底座设置在所述堆水池底部，还包括设置在所述堆水池顶部开口上的水池盖板和设置在所述水池盖板下方的隔热板；所述上吊篮为分段式多层结构，能够分层吊装，在每层连接配合面装有抗震支撑用的、可折叠的抗震支架；所述堆水池的池壁上设有池壁支架；还包括通过连接闸门与所述堆水池连通的乏燃料水池，所述乏燃料水池设有乏燃料暂存格架；还包括保存水池；所述的堆芯换料方法，其中，包括如下步骤：

步骤s1，脱开所述控制棒驱动机构和所述控制棒组件，将所述控制棒驱动机构的驱动组件拆卸并整体吊装至所述反应堆大厅指定位置；

步骤s2，将所述上吊篮除最下段以外由上至下逐段拆开，从所述反应堆大厅移至所述保存水池内；

步骤s3，将所述上吊篮的最下段和所述中吊篮拆除并支撑在所述堆水池的所述池壁支架上，露出所述下吊篮内的设有燃料组件的堆芯；

步骤s4，将用于更换所述燃料组件的换料机构通过换料平台连接在所述下吊篮上方开口上，进行二次生根；

步骤s5，打开所述连接闸门；

步骤s6，根据燃耗计算结果，通过所述换料机构按照所述燃料组件的分区进行换料，把需要更换为新燃料组件的乏燃料组件移至所述乏燃料水池内的所述乏燃料暂存格架上；

步骤s7，换料结束后，断开所述换料平台与所述下吊篮的连接，收回所述换料机构，关闭所述连接闸门；

步骤s8，将所述中吊篮从所述池壁支架摘下安装到所述下吊篮上方开口上；将所述上吊篮的最下段从所述池壁支架摘下安装到所述中吊篮上；

步骤s9，依次将所述上吊篮的其余各个分段从所述保存水池移至所述堆水池内并组装固定；

步骤s10，将所述控制棒驱动机构的所述驱动组件和驱动线安装到所述上吊篮的上端和内部，连接所述控制棒驱动机构和所述控制棒组件。

进一步，在所述步骤s1中，将控制棒驱动机构的驱动组件拆卸并整体吊装至所述反应堆大厅指定位置后，还包括依次拆开所述水池盖板和所述隔热板，从所述堆水池移至所述保存水池内。

进一步，在所述步骤s9中还包括：在所述上吊篮组装期间配合安装好所述抗震支架。

进一步，在所述步骤s9中，装好所述抗震支架后，还包括安装所述隔热板，再将所述水池盖板封顶。

进一步，在所述步骤s3中，其中所述上吊篮的最下段支撑在所述池壁支架的下支架上，所述中吊篮支撑在所述池壁支架的上支架上。

本发明的有益效果在于：

相比于现有的泳池式反应堆的堆芯换料方法，本发明所提供的堆芯换料方法不需要进行乏燃料组件的水下翻转，可省去水下翻转机、组件换料机与提升机、组件转接传输桶、核燃料转运水池等大量专用设备，而且换料操作工艺流程简单、安全可靠、时间不长；可提高核反应堆的换料效率，降低换料系统的造价和操作人员的劳动强度，提高反应堆的经济性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的深水池式低温供热堆的示意图(堆芯换料操作之前)；

图2是本发明具体实施方式中所述的深水池式低温供热堆在堆芯换料操作中的示意图(图中，堆水池5的池壁上，位于“中吊篮4”下方的“上吊篮6”是上吊篮6的最下段)；

图中：1-堆芯底座，2-堆芯，3-下吊篮，4-中吊篮，5-堆水池，6-上吊篮，7-抗震支架，8-隔热板，9-水池盖板，10-控制棒驱动机构，11-连接闸门，12-换料平台，13-乏燃料水池，14-乏燃料暂存格架，15-保存水池，16-起吊装置，17-换料机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明提供的一种深水池式低温供热堆的堆芯换料方法，如图1所示，深水池式低温供热堆包括设置在反应堆大厅内的堆水池5，设置在堆水池5底部的堆芯2；还包括由上至下依次设置的上吊篮6、中吊篮4、下吊篮3；上吊篮6中设有控制棒驱动机构10，中吊篮4中设有控制棒导向筒，堆芯2设置在下吊篮3内，下吊篮3通过堆芯底座1设置在堆水池5底部，还包括设置在堆水池5顶部开口上的水池盖板9和设置在水池盖板9下方的隔热板8；上吊篮6为分段式多层结构，能够分层吊装，在每层连接配合面装有抗震支撑用的、可折叠的抗震支架7；堆水池5的池壁上设有池壁支架；还包括通过连接闸门11与堆水池5连通的乏燃料水池13，乏燃料水池13设有乏燃料暂存格架14；还包括保存水池15。

本发明所提供的堆芯换料方法，包括如下步骤：

步骤s1，换料时，首先脱开控制棒驱动机构10和控制棒组件，利用专用的拆卸工具将控制棒驱动机构10的驱动组件拆卸，然后整体吊装至反应堆大厅指定位置，随后依次拆开水池盖板9和隔热板8，将水池盖板9和隔热板8从堆水池5移至保存水池15内；

步骤s2，将上吊篮6除最下段以外由上至下逐段拆开，从堆水池5移至保存水池15内，抗震支架7均为折叠式结构，不影响上吊篮6的拆卸；

步骤s3，考虑到反应堆运行过程中，上吊篮6的最下段和中吊篮4受到辐射的剂量较大，不宜从反应堆大厅进出，因此将上吊篮6的最下段和中吊篮4拆除并临时支撑在堆水池5的池壁支架上，露出下吊篮3内的设有燃料组件的堆芯2；其中上吊篮6的最下段支撑在池壁支架的下支架上，中吊篮4支撑在池壁支架的上支架上；

步骤s4，将用于更换燃料组件的换料机构17通过换料平台12连接在下吊篮3上方开口上；此时，堆芯2组件完全面向上方，可开始换料工作，鉴于水池较深，常用的燃料组件抓取工具刚度不能满足要求，故在下吊篮3的上法兰面上设置有与换料平台12相配合的接口，换料平台12用于换料机构17的二次生根，保证抓取工具拥有足有的刚度，满足抓取要求；

步骤s5，打开堆水池5和乏燃料水池13之间的连接闸门11；

步骤s6，根据燃耗计算结果，通过换料机构17按照燃料组件的分区进行换料，把需要更换为新燃料组件的乏燃料组件移至乏燃料水池13内的乏燃料暂存格架14上(乏燃料组件是反应堆内已经烧过、使用过的燃料组件)；换料全过程均在水下完成；

步骤s7，换料结束后，断开换料平台12与下吊篮3的连接，收回换料机构17，关闭连接闸门11；

步骤s8，将中吊篮4从池壁支架摘下安装到下吊篮3上方开口上；将上吊篮6的最下段从池壁支架摘下安装到中吊篮4上；

步骤s9，依次将上吊篮6的其余各个分段从保存水池15移至所述堆水池5内并组装固定，在上吊篮6组装期间配合安装好抗震支架7，随后安装隔热板8，再将水池盖板9封顶；

步骤s10，将控制棒驱动机构10的驱动组件和驱动线安装到上吊篮6的上端和内部，连接控制棒驱动机构10和控制棒组件，完成换料。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。