立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的制作方法

本发明属于核电厂乏燃料贮存领域，更具体地说，本发明涉及一种立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐。

背景技术：

目前，国际上广泛应用的混凝土模块乏燃料贮存设备分为卧式和立式贮存两类设备。两类贮存设备均由两个独立子设备组成，一个是装载乏燃料组件的薄壁密封金属贮罐，另一个是位于燃料贮罐外部承担结构和屏蔽保护功能的厚壁混凝土模块，两个子设备设有底部进风口和顶部出风口，二者之间形成空气流道，通过在之间自然通风实现衰变热非能动导出。

在工艺操作上，由于金属贮罐属于薄壁筒体结构，在进行乏燃料组件装载密封过程中，必须配套使用转运容器以强化对贮罐的结构保护功能和辐射屏蔽保护功能。具体的，将金属贮罐预先吊装置于转运容器内部，然后分别完成乏燃料组件装载、盖板安装、抽真空干燥、填充氦气和焊接密封。最终再将金属贮罐从转运容器内部送入混凝土模块内部。

现有乏燃料贮罐虽然能够对乏燃料组件进行贮存，但都存在一些缺点，主要体现在以下几个方面：

1)现有卧式、立式两类乏燃料贮罐无法通用，产品适应性不强

现有卧式乏燃料贮罐底部焊接抓取环，贮罐底部为非平面结构，无法处于立式贮存状态，现有立式乏燃料贮罐底部缺少配套抓取装置，无法使用专用液压伸缩杆和配套抓斗将贮罐推入或者拉出卧式混凝土，使得现有卧式、立式乏燃料贮罐产品无法通用，应用受限；

2)现有卧式、立式贮罐盖板水下安装定位困难，操作风险大

由于乏燃料组件和首层盖板必须在水下完成装载，而现有卧式、立式乏燃料贮罐盖板均缺少水下安装定位导向装置，导致水下安装困难，容易造成盖板碰撞、卡塞和结构损伤；对于现有技术中的立式乏燃料贮罐，排水管和顶盖连接在一起，水下安装定位难度和操作风险高；对于卧式贮罐，内层盖板和屏蔽盖板均为带有缺口的异形盖板，容易卡塞；

3)现有卧式、立式乏燃料贮罐在进、出转运容器和混凝土模块中均缺少保护结构

对于立式乏燃料贮罐，在吊装进、出转运容器和混凝土筒仓时，薄壁贮罐壳体缺少结构保护，可能与转运容器和混凝土筒仓发生碰撞造成结构变形受损；对于卧式乏燃料贮罐，在推入或者拉出卧式混凝土模块时，薄壁壳体承受了燃料格架和乏燃料部件重量，且直接和支撑导轨相互摩擦，极易造成壳体产生磨损和变形，影响设备结构安全；

4)现有乏燃料贮罐焊接和焊缝切割操作复杂，工作量大

对于卧式乏燃料贮罐，内部盖板焊缝为带有缺口的非规则焊缝，焊缝焊接、切割操作复杂，增加了运行人员剂量；对于立式乏燃料贮罐，则需要完成多道大尺寸圆周焊缝焊接，焊接和切割操作工作量大，操作时间长，同样增加运行人员辐射剂量。

有鉴于此，确有必要提供一种易于顶盖安装定位、焊接密封和切割回取操作便利，工作量小，能够防止碰撞磨损的立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种易于顶盖安装定位、焊接密封和切割回取操作便利，工作量小，能够防止碰撞磨损的立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐。

为了实现上述目的，本发明提供了一种立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐，其特征在于，包括：

筒体，其内设置有燃料格架和填充导轨，填充导轨位于筒体内壁和燃料格架之间；

底板，与筒体底部固定连接；

顶盖，与筒体顶部固定连接，包括上顶盖和下顶盖，下顶盖上设置有贯穿的排水孔和充气孔；

排水部件，对应设置在排水孔的下方，并固定在筒体内侧上部；

充气部件，对应设置在充气孔的下方，并固定在筒体内侧上部；

排水插件，可拆卸固定在排水孔内，下端与排水部件可拆卸固定连接；以及

充气插件，可拆卸固定在充气孔内，下端与充气部件可拆卸固定连接；

其中，上顶盖盖合在下顶盖上，上顶盖和下顶盖分别与筒体顶部固定连接，实现双重冗余密封。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述排水插件和所述充气插件分别包括套筒和快速接头，所述快速接头位于套筒内部，并相互可拆卸固定连接形成一体化结构；优选地，所述套筒为设有内螺纹的套筒，快速接头与套筒通过螺纹连接形成一体化结构；进一步优选地，所述所述套筒为上段直径大，下段直径小的圆柱体结构，并在上段圆柱体的底部设置有凹槽，凹槽内嵌入有上密封环，在下段圆柱体的底部设置有凹槽，凹槽内嵌入有下密封环。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述排水部件包括排水柱、排水屏蔽芯和排水管，排水柱为中空结构，上部空腔用于嵌入和螺纹固定所述排水插件，排水屏蔽芯固定在下部空腔内，排水屏蔽芯与排水柱之间形成有流道，排水管位于排水柱下部，并与排水柱可拆卸固定连接，排水管的末端延伸至所述底板上表面设置的集水槽内。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述排水屏蔽芯包括屏蔽柱、上端屏蔽帽、下端屏蔽帽和支撑肋板，上端屏蔽帽和下端屏蔽帽分别位于屏蔽柱的上端和下端，支撑肋板与屏蔽柱固定连接。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述充气部件包括充气柱和充气屏蔽芯，充气柱为中空结构，上部空腔用于嵌入和螺纹固定充气插件，充气屏蔽芯固定在下部空腔内，充气屏蔽芯与充气柱之间形成有流道。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述充气屏蔽芯包括充气屏蔽柱、上端屏蔽帽、下端屏蔽帽和支撑肋板，上端屏蔽帽和下端屏蔽帽分别位于充气屏蔽柱的上端和下端，支撑肋板与屏蔽柱固定连接。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述上端屏蔽帽和所述下端屏蔽帽均为流线型半圆形球冠。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，还包括用于水下辅助定位安装所述下顶盖的可拆卸的排水导向棒和充气导向棒，排水导向棒与所述排水部件可拆卸固定连接，充气导向棒与所述充气部件可拆卸固定连接，在安装下顶盖时，下顶盖的排水孔和充气孔分别对准排水导向棒和充气导向棒，使排水导向棒插入排水孔中，使充气导向棒插入充气孔中，下顶盖安装就位后，将排水导向棒和充气导向棒进行拆除。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述排水导向棒和所述充气导向棒的上端均为圆滑球冠或者椭球冠，下端设有螺纹，并分别与排水部件和充气部件螺纹连接。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述底板上表面设有格架卡槽或与燃料格架外形匹配的凹槽，所述燃料格架卡在格架卡槽或凹槽内，使水平方向位移受到约束。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述格架卡槽由各道断面为矩形的直线型凹槽组合而成，并与燃料格架的形状相互匹配。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述筒体的外侧设置有保护垫板；优选地，所述保护垫板呈镜像对称分布固定在筒体的外部；进一步优选地，所述保护垫板两端端头下侧均设有倒角。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述倒角为30°至45°。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述筒体内部的上部设置有支撑环和吊耳，支撑环的顶部与吊耳顶部齐平。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述筒体内部还设置有两个紧固件，分别位于筒体内侧上部，并与筒体焊接固定，同时分别与所述排水部件和所述充气部件固定。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述紧固件为非规则形状部件，包括两部分空腔，前端的圆柱形空腔和排水部件和充气部件相互适配，后端的空腔和支撑环相互适配。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述燃料格架通过采用方管、角板和隔板拼接而成，相邻两根方管之间通过隔板连接，最终分隔成多个燃料贮存小室。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述导轨包括主导轨、第一辅助导轨和第二辅助导轨，所述主导轨一侧为圆弧面结构，另一侧为平面，所述第一辅助导轨是其中一面为圆弧面的异形长方体结构，位于第二辅助导轨和主导轨之间，所述第二辅助导轨是其中一面为圆弧面的异形三棱体结构。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，所述主导轨、第一辅助导轨和第二辅助导轨内部设置有多个贯穿的空洞。

作为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的一种改进，还包括设置在所述底座上的可拆卸的抓柄，优选地，所述抓柄包括基座、抓杆和抓盘，抓杆位于基座和抓盘之间，基座上设置有螺栓槽，螺栓槽内设置有螺栓孔，并通过螺栓与所述底板可拆卸固定连接。

相对于现有技术，本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐具有以下有益技术效果：

1)乏燃料贮罐可采取卧式贮存，也可采取立式贮存，适应性强

由于抓柄和底板通过螺栓可拆卸固定连接，可通过配套专用液压推拉装置与抓柄夹紧固定后将贮罐推入和拉出卧式混凝土模块进行卧式存放，也可将抓柄与底板固定螺栓拆卸移走进行立式存放，实用范围广；

2)贮罐下顶盖水下安装定位简便，操作风险小

由于贮罐排水柱、充气柱可以通过螺纹孔固定导向棒进行下顶盖安装辅助定位，使得乏燃料贮罐下顶盖水下安装定位更加便利，避免造成下顶盖碰撞、卡塞和结构损伤，操作风险小；

3)乏燃料贮罐进、出转运容器和混凝土模块避免撞击和材料磨损

通过在筒体外侧设置保护垫板，对于立式乏燃料贮罐，在吊装进、出转运容器和混凝土筒仓时，避免筒体直接与转运容器和混凝土筒仓发生碰撞造成结构变形受损；对于卧式乏燃料贮罐，避免薄壁筒体直接和支撑导轨摩擦受损，同时减少筒体所受载荷应力；

4)焊接和焊缝切割操作简单，工作量小

由于乏燃料贮罐采取标准圆形双顶盖密封设计，对于卧式乏燃料贮罐，各层盖板均为标准圆形规则焊缝，焊缝焊接、切割操作简便，可降低运行人员剂量；对于立式乏燃料贮罐，仅需要完成上顶盖、下顶盖两道圆周焊缝焊接，工作量低，操作时间短。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐进行详细说明，其中：

图1为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的结构示意图(前端)。

图2为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的结构示意图(后端)。

图3为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的结构示意图(侧面)。

图4为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐的剖视图(剖1/4)。

图5为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐立面剖视图(剖1/2)。

图6为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐导向棒安装结构示意图(剖1/4)。

图7为图1的左侧视图。

图8为图2的左侧视图。

图9为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐内层保护垫板和外层保护垫板的结构示意图。

图10为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水部件和充气部件安装位置示意图。

图11为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐筒体的结构示意图。

图12为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐紧固件的结构示意图。

图13为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐保护垫板的位置示意图。

图14为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐移除顶盖后的俯视图。

图15为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐燃料格架的结构示意图。

图16为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐燃料格架存放立面剖视图。

图17为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐填充导轨的位置示意图。

图18为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐填充导轨的结构示意图。

图19为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐主导轨的结构示意图。

图20为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐第一辅助导轨的结构示意图。

图21为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐第二辅助导轨的结构示意图。

图22为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐上底板的结构示意图。

图23为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐下底板的结构示意图。

图24为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐上顶盖的结构示意图。

图25为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐下顶盖的结构示意图。

图26为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐充气部件的结构示意图。

图27为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水柱的结构示意图。

图28为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水屏蔽芯的结构示意图。

图29为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水导向棒和充气导向棒的结构示意图。

图30为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐下顶盖的安装示意图。

图31为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水插件的结构示意图。

图32为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水插件和充气插件安装就位示意图。

图33为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水套筒的结构示意图。

图34为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐排水插件的密封结构示意图。

图35为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐充气插件的密封结构示意图。

图36为本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐抓柄的结构示意图。

附图标记：

10-筒体；102-吊耳；103-支撑环；104-紧固件；105-保护垫板；1050-内层保护垫板；1052-外层保护垫板；12-燃料格架；121-方管；122-角板；123-隔板；124-中子吸收板；13-填充导轨；131-主导轨；132-第一辅助导轨；1321,1322,1323,1324-辅助导轨；133-第二辅助导轨；1331,1332,1333,1334-辅助导轨；14-底板；140-上底板；1402-集水槽；1403-格架卡槽；142-下底板；1422-螺栓孔；16-顶盖；160-上顶盖；1602-螺栓孔；162-下顶盖；1622-排水孔；1623-充气孔；1624-台阶面；1625-台阶面；1626-排水孔小盖板；1627-充气孔小盖板；1628-吊装孔；20-排水部件；201-排水柱；2011-上台阶面；2012-下台阶面；2013-上端空腔；2014-下端空腔；202-排水屏蔽芯；2021-屏蔽柱；2022-上端屏蔽帽；2023-下端屏蔽帽；2024-支撑肋板；203-排水管；22-充气部件；24-排水插件；241-排水套筒；2411-上段圆柱体；2412-下段圆柱体；2413-外部螺纹；2414-螺纹；2415-卡槽；2416-第一凹槽；2417-第二凹槽；242-排水快速接头；243-上密封环；244-下密封环；26-充气插件；27-排水导向棒；28-充气导向棒；30-抓柄；301-基座；302-抓杆；303-抓盘；304-螺栓槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1至图36所示，本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐包括：

筒体10，其内设置有燃料格架12和填充导轨13，填充导轨13位于筒体10内壁和燃料格架12之间；

底板14，与筒体10底部固定连接；

顶盖16，与筒体10顶部固定连接，包括上顶盖160和下顶盖162，下顶盖162上设置有贯穿的排水孔1622和充气孔1623；

排水部件20，对应设置在排水孔1622的下方，并固定在筒体10内侧上部；

充气部件22，对应设置在充气孔1623的下方，并固定在筒体10内侧上部；

排水插件24，可拆卸固定在排水孔1622内，下端与排水部件20可拆卸固定连接；以及

充气插件26，可拆卸固定在充气孔1623内，下端与充气部件22可拆卸固定连接；

其中，上顶盖160盖合在下顶盖162上，上顶盖160和下顶盖162分别与筒体10顶部固定连接，实现双重冗余密封。

请参阅图1至图13所示，筒体10为圆柱形金属筒体结构，属于整个乏燃料贮罐的密封承压边界。筒体10内设置有吊耳102、支撑环103和紧固件104，在图示实施方式中，吊耳102共有4个，同心环绕均匀分布于筒体10内侧上部，并通过焊接与筒体10固定连接，用于空载乏燃料贮罐的吊装就位。

请参阅图10和图11所示，支撑环103为厚壁的金属圆环，焊接固定于筒体10内侧，顶部与吊耳102顶部齐平，承担两项功能：1)竖直方向上限制燃料格架12和填充导轨13位移，防止乏燃料贮罐在跌落、倾翻事故工况下，燃料格架12和填充导轨13发生不可接受的结构变形和损伤；2)作为承重支撑部件承担下顶盖162重量。

具体的，在完成乏燃料装载后安装下顶盖162时，下顶盖162的圆周边缘区域搭接在圆形支撑环103的顶部。

请参阅图11和图12所示，紧固件104共有两个，分别位于筒体10内侧上部两端，并通过焊接与筒体10固定连接，用于焊接固定排水部件20和充气部件22，将排水部件20和充气部件22固定在筒体10内壁。

请参阅图12所示，紧固件104为非规则形状部件，由两部分空腔组成，前端的圆柱形空腔和排水部件20和充气部件22相互适配，后端的空腔和支撑环103相互适配。

请参阅图7至图11和图13所示，筒体10的外侧固定设置有保护垫板105，在图示实施方式中，均匀分布设置有4道保护垫板105，用于将乏燃料贮罐嵌套进入转运容器后，在贮罐与转运容器二者环腔之间提供固定支撑，防止贮罐在吊装、运输和事故跌落等工况下产生结构碰撞和严重变形。同时，在将贮罐从卧式混凝土模块中水平推入或者拉出时，贮罐与卧式混凝土模块支撑滑轨相互摩擦，保护垫板作为贮罐承重和水平摩擦受力载体，避免筒体10受到支撑滑轨摩擦产生筒体结构和材料受损。

保护垫板105包括内层保护垫板1050和外层保护垫板1052，内层保护垫板1050焊接固定在筒体10的外侧，主要作用为：1)作为与筒体10直接紧密接触的首层结构保护层，将乏燃料贮罐推入或者拉出卧式混凝土模块时，防止筒体10直接与卧式混凝土模块内部支撑导轨接触，避免在摩擦运动过程中造成筒体10的磨损和结构变形；2)增大筒体10作用在混凝土模块内部支撑导轨的有效受力面积，减少筒体10所受局部应力。特别的，也可以只焊接固定单层的内层保护垫板1050。在本发明的其他实施方式中，保护垫板105的数量可根据需要进行调整。

请参阅图8和图9所示，内层保护垫板1050为弧形金属板，材料为不锈钢、镀镍不锈钢等，在图示实施方式中，在筒体10的外侧焊接连接有4块内层保护垫板1050。特别的，如果乏燃料贮罐采取单层保护垫板设计，那么在内层保护垫板1050两端端头下侧均设有倒角，倒角优选为30°～45°，以防止将乏燃料贮罐水平推入或者拉出卧式混凝土模块时，乏燃料贮罐筒体10与模块内部支撑导轨发生碰撞。

请参阅图9、图11和图13所示，外层保护垫板1052焊接固定于内层保护垫板1050外侧，同样为弧形金属板，材料为不锈钢、镀镍不锈钢等，在图示实施方式中，在每一个内层保护垫板1050外侧焊接设置有1块外层保护垫板1052，其功能是：1)作为与乏燃料贮罐非直接接触的冗余结构保护层，防止内层保护垫板1050直接与卧式混凝土模块内部支撑导轨接触，避免内层保护垫板1050磨损和变形；2)增大内层保护垫板1050受力面积，减少内层保护垫板1050应力。外层保护垫板1052两端端头下侧均设有倒角，优选地，倒角为30°～45°，防止乏燃料贮罐水平推入或者拉出卧式混凝土模块时，贮罐壳体与模块内部支撑导轨发生碰撞。

具体地，请参阅图13所示，保护垫板105以燃料格架12水平存放时水平、竖向中心轴线为基准，呈镜像对称分布关系。上下两侧、左右两侧保护垫板105呈镜像对称分布关系，以保证每组乏燃料组件重量完全集中在各燃料贮存小室底板上。特别的，竖直方向上，左右两个相邻的两组保护垫板105通过燃料格架12中心点之间的夹角α为45°至90°，优选为60°至90°。

请参阅图4至图6、图13至图17所示，燃料格架12位于筒体10内部，用于装载乏燃料组件，当乏燃料贮罐竖直放置时，燃料格架12底部坐落在底板14上。

具体地，燃料格架12通过采用方管121、角板122和隔板123相互焊接拼接而成，在同一横向位置和纵向位置，相邻两根方管121通过隔板123焊接连接，角板122位于燃料格架12的四个角上，角板122的两边分别与两根不相邻的方管121固定连接，最终分隔成多个燃料贮存小室。每个燃料贮存小室内存放有一组乏燃料组件，并且每个燃料贮存小室内设置有中子吸收板124，用于对乏燃料部件裂变反应的临界控制。

请参阅图16所示，方管121为断面为正方形的钢管，共有12个，分别为图例中(1)～(12)所示位置。角板122共有4个，分别位于图例中(a)～(d)所示位置，每个角板122的两块钢板间夹角为90°，具体地，角板122的两边分别与两根不相邻的方管{(1)和(3)、(2)和(6)、(10)和(12)、(7)和(11)}焊接固定连接。隔板123为独立的长方形钢板，焊接固定于相邻两个方管121之间，方管121、角板122和隔板123相互焊接固定后形成多个燃料贮存小室，在每个燃料贮存小室内，还设置有两块中子吸收体板124，每块中子吸收体板124由内部中子吸收体材料和外部包覆焊接的钢板组成。当处于如图16所示的水平贮存状态时，中子吸收体板124分别位于燃料贮存小室侧面(左侧或右侧，图16以右侧为例进行说明)和顶部。相应的，乏燃料组件位于燃料贮存小室底部。

在图示实施方式中，燃料格架12纵向和横向各有7排，每一排的燃料贮存小室的数量分别为3个、5个、7个、7个、7个、5个、3个。以水平方向为例说明，具体的：

1)第一排：方管121共有2个，位于第一排左右两端，中间为2块隔板123，分别焊接于方管之间上下两端。

2)第二排：角板122共有2个，位于第二排左右两端，中间均为竖直方向隔板123通过焊接连接，隔板123共有4个。

3)第三排：方管121共有4个，方管121之间分别由水平方向的上、下两块隔板123焊接连接，隔板123共有6个。

4)第四排：均由竖直方向隔板123焊接连接，隔板123共有8个。

5)第五排：和第三排为镜像对称关系，结构组成同第三排。

6)第六排：和第四排为镜像对称关系，结构组成同第四排。

7)第七排：和第一排为镜像对称关系，结构组成同第一排。

在本发明的其他实施方式中，燃料贮存小室也可以为21、40、50或32个，具体设置方式类似，也通过方管121、角板122和隔板123相互焊接连接拼接而成。

请参阅图14、图17至图21所示，填充导轨13插入在筒体10内侧和燃料格架12外侧之间的异形空腔内，如此设置，使得整个贮罐内部更为紧凑，提高贮罐整体强度。当乏燃料贮罐竖直放置时，填充导轨13自由坐落在底板14上，且与筒体10和燃料格架12之间无任何结构连接。具体地，填充导轨13包括主导轨131、第一辅助导轨132和第二辅助导轨133，主导轨131、第一辅助导轨132和第二辅助导轨133内均设有多个从顶部到底部全部贯穿、相互平行的空腔，主要作用为：

1)减轻整个乏燃料贮罐重量，尽可能增加乏燃料组件装载数量；

2)当乏燃料贮罐跌落和遭受外部撞击事故工况下，对燃料格架12和装载的乏燃料组件承担结构缓冲作用；

3)当乏燃料贮罐处于立式存放状态时，各空腔相当于通风流道，加强内部竖向通风对流效果，有助于乏燃料贮罐衰变热导出。

其中，不同导轨的具体位置说明如下：

请参阅图19所示，主导轨131一侧为圆弧面结构、另一侧为平面结构，优选的，主导轨131内设多个贯穿的空洞，更优选的，多个空洞相互平行，且形状和主导轨131形状相似，一侧为圆弧面结构、另一侧为平面。

在图示实施方式中，主导轨131共有4个，结构尺寸相同，分别位于±0°、±90°方向。

请参阅图20所示，第一辅助导轨132是其中一面为圆弧面的异形长方体结构，位于第二辅助导轨133和主导轨131之间。优选地，第一辅助导轨132内部设有多个贯穿的空洞，更优选地，空洞相互平行，且形状和第一辅助导轨132形状相似。

在图示实施方式中，第一辅助导轨132设有4个，为便于说明，分别标号为辅助导轨1321、1322、1323和1324，并分别位于±59°、±121°方向。其中，辅助导轨1321和1323结构尺寸相同，分别对应于充气部件22和排水部件20，辅助导轨1322和1324结构尺寸相同，分别对应于筒体10的两个吊耳102，由于吊耳102尺寸较大，所需占用空间较多，因此与辅助导轨1321和1323相比，辅助导轨1322和1324的长度相对较短(如图18所示)。

请参阅图21所示，第二辅助导轨133是其中一面为圆弧面的异形三棱体结构。优选地，第二辅助导轨133内部设有多个贯穿的空洞，更优选地，空洞相互平行，且形状和第二辅助导轨133形状相似。

在图示实施方式中，第二辅助导轨133设有4个，为便于说明，分别标号为辅助导轨1331、1332、1333和1334，并分别位于±31°、±149°方向。其中，辅助导轨1331和1333结构尺寸相同，分别对应于筒体10两个吊耳102，由于吊耳102尺寸较大，所需占用空间较多，因此与辅助导轨1332和1334相比，辅助导轨1331和1333的长度相对较短(如图17所示)。辅助导轨1332和1334结构尺寸相同，长度与主导轨131相同，顶部保持齐平。

请参阅图2、图5、图6、图10、图11、图22和图23所示，底板14固定在筒体10的底部，包括上底板140和下底板142。上底板140和下底板142分别与筒体10内部通过焊接固定连接。

上底板140为厚壁金属圆板，上表面上设置有对应于排水部件20排水管203的集水槽1402，上底板140的上表面还设置有放置燃料格架12的格架卡槽1403。在图示实施方式中，集水槽1402为圆柱形凹槽，排水部件20的排水管203的末端深入集水槽1402内部。在进行乏燃料贮罐排水操作时，乏燃料贮罐内部水体最终汇集至集水槽1402内被最大程度排空。格架卡槽1403位于上底板140上表面，由各道断面为矩形直线型凹槽组合而成，和燃料格架12形状相互匹配。在制造阶段，根据格架卡槽1403的位置，直接将燃料格架12安装在格架卡槽1403内。由于燃料格架12插入了格架卡槽1403的各个凹槽内，因此水平方向位移受到约束，防止在跌落、倾翻等事故工况下，发生水平方向移动造成结构变形和损伤。

燃料格架12自由坐落在上底板140上表面的格架卡槽1403后，与筒体10之间形成有异形空腔。

上底板140上也可通过设置与燃料格架12外形匹配的凹槽来代替格架卡槽1403，当为凹槽时，燃料格架12的外围卡在凹槽内，也能起到水平方向的约束，防止在跌落、倾翻等事故工况下，发生水平方向移动造成结构变形和损伤。

请参阅图23所示，下底板142为厚壁金属板，位于上底板140的下部，与筒体10内部通过焊接连接，从而实现对乏燃料贮罐底部的双重冗余密封。在下底板142下表面还设有螺栓孔1422，在图示实施方式中，设置有6个螺栓孔，用于通过螺栓孔1422连接可拆卸的抓柄30。如需要采取立式存放方式，则可以将下底板142作为支撑面，直接坐落在地面上。在本发明的其他实施方式中，螺栓孔1422的数量不做限定。

请参阅图1、图4、图5、图24和图25所示，顶盖16与筒体10顶部固定连接，包括上顶盖160和下顶盖162。上顶盖160和下顶盖162为两层相互独立的顶盖，上顶盖160位于下顶盖162上方，上顶盖160和下顶盖162分别位于筒体10顶部的内部，并与筒体10通过焊接连接，通过每层顶盖与贮罐筒体10焊接实现冗余密封功能。

上顶盖160为厚壁金属圆形盖板，无任何缺口和凸出形状，便于自动焊接和切割。为了便于吊装，在上顶盖160上设置有螺栓孔1602，在图示实施方式中，螺栓孔1602共有4个，同心环绕均匀分布于顶盖160上表面，将配套吊耳插入螺栓孔1602后通过螺纹紧固，再利用吊索将上顶盖160吊装至乏燃料贮罐顶部安装后进行焊接操作。为了保证焊接密封性，在上顶盖的边缘设置有焊接用v型坡口，便于与筒体10进行焊接密封。

请参阅图5和25所示，下顶盖162承担对乏燃料贮罐的第一道密封功能，同时也属于承压边界。下顶盖162也为厚壁金属圆形盖板，无任何缺口和凸出形状，便于自动焊接和切割。下顶盖162上设置有排水孔1622和充气孔1623，其中，排水孔1622和充气孔1623均为贯穿下顶盖162的圆孔，分别位于下顶盖162的两侧，两圆孔结构尺寸相同，每个圆孔均设有单台阶面，排水孔1622设有台阶面1624，充气孔1623设有台阶面1625。排水孔1622位置对应于排水部件20，充气孔1623的位置对应于充气部件22。排水孔1622内还设置有排水孔小盖板1626，并坐落在排水插件24上方，排水孔小盖板1626与排水孔1622之间通过焊接连接。充气孔1623内设置有充气孔小盖板1627，并坐落在充气插件26上方，充气孔小盖板1627与充气孔1623之间通过焊接连接。通过下顶盖162与筒体10之间焊接密封，排水孔小盖板1626与排水孔1622之间焊接密封，充气孔小盖板1627与充气孔1623之间焊接密封，使得下顶盖162与筒体10之间构成了第一道完整的密封承压边界。

下顶盖162的上表面还设置有吊装孔1628，在图示实施方式中，吊装孔1628共有4个，同心90°均匀分布，用于下顶盖162吊装安装使用。

请参阅图4、图5、图6和图10所示，排水部件20和充气部件22位于筒体10内侧上部，通过与筒体10固定连接的紧固件104焊接固定，其功能是与排水插件24和充气插件26相互配套共同完成贮罐充气排水、抽真空干燥和填充氦气操作。排水部件20和充气组件22结构尺寸相同，其差异在于排水部件20增加了排水管203。

请参阅图26所示，排水部件20包括排水柱201、排水屏蔽芯202和排水管203，排水柱201为中空圆柱体，中间空腔分为上、下部空腔两部分。上部空腔用于嵌入和可拆卸固定排水插件24，优选地，上部空腔用于嵌入和螺纹连接排水插件24，下部空腔内用于焊接固定排水屏蔽芯202。排水屏蔽芯202位于排水管203正上方，且排水屏蔽芯202与排水柱201之间的空腔形成有流道，流道优选为双圆弧迷宫流道，以降低乏燃料组件中子、γ射线辐射剂量，并保证近距离安装顶盖16、焊接辐射屏蔽安全。此外，空气流道流线型设计可降低排水阻力。排水管203位于排水柱201下部，并与排水柱201可拆卸固定连接，优选通过螺纹可拆卸固定连接，排水管203末端延伸至上底板140的集水槽1402内，以便在装载完成乏燃料部件后，将贮罐内部含硼水通过排水管全部排空。

请参阅图27所示，排水柱201设置有上台阶面2011、下台阶面2012、上端空腔2013和下端空腔2014。上端空腔2013为圆柱形，并在上端空腔2013下部设有螺纹，与排水插件24相互配套使用。即将排水插件24插入排水柱201上端空腔2013后通过螺纹实现排水插件24与排水柱201的紧固连接。下端空腔2014为流线型空腔，用于嵌套排水屏蔽芯202。

请参阅图28所示，排水屏蔽芯202设置有屏蔽柱2021、上端屏蔽帽2022、下端屏蔽帽2023和支撑肋板2024。在图示实施方式中，屏蔽柱2021为实心圆柱，上端屏蔽帽2022和下端屏蔽帽2023结构相同，分别位于屏蔽柱2021的上端和下端，均为流线型半圆形球冠，降低贮罐排水流体阻力。支撑肋板2024共有4块，均匀分布于屏蔽柱2021四周，并与屏蔽柱2021固定连接。支撑肋板2024两端分别与屏蔽柱2021和排水柱131下空腔通过焊接方式连接。

在本发明的其他实施方式中，屏蔽柱2021、上端屏蔽帽2022和下端屏蔽帽2023的结构不做限定。

充气部件22包括充气柱(图未标号)和充气屏蔽芯(图未标号)，充气柱的设置方式和形状与排水柱201相同，在此不做详细介绍。充气屏蔽芯和排水部件20的排水屏蔽芯202结构和设置方式相同，在此也不做详细介绍。

请参阅图6、图29和图30所示，进一步地，为了便于水下安装，对应排水部件20设置有可拆卸的排水导向棒27，对应充气部件22设置有可拆卸的充气导向棒28。

排水导向棒27和充气导向棒28的结构、尺寸和材料相同，其上端均为圆滑球冠或者椭球冠，下端为实体圆柱并设有螺纹，在使用时，排水导向棒27与排水部件20螺纹连接，充气导向棒28与充气部件22螺纹连接，承担对下顶盖162的安装定位功能。

具体操作为：为便于下顶盖162安装就位，在完成乏燃料组件装载后，首先将排水导向棒27、充气导向棒28分别插入排水部件20和充气部件22螺栓孔固定连接，然后在排水导向棒27和充气导向板24的定位指引下，吊装安装下顶盖162，将下顶盖162的排水孔1622和充气孔1623分别与排水导向棒27、充气导向棒28对中，然后缓慢降低下顶盖162，直至下顶盖排水孔1622与排水部件20准确对中就位，充气孔1623与充气部件22准确对中就位。在排水导向棒27和充气导向棒28的定位指引下，使得下顶盖162的两个贯穿圆孔可以简便高效的分别与排水部件20和充气部件22实现准确定位安装。对中就位安装后，再取走排水导向棒27和充气导向棒28，以便顺利的将排水插件24和充气插件26分别插入排水部件20和充气部件22进行螺纹固定密封。

请参阅图4、图5、图31至图34所示，排水插件24作为关键中间过渡部件，实现排水部件20与下顶盖162的物理连接和密封。排水插件24属于独立结构部件，与贮罐筒体10和顶盖16相互分离。排水插件24包括排水套筒241和排水快速接头242，排水快速接头242位于排水套筒241内部，并相互可拆卸固定连接形成一体化结构；优选地，排水套筒241为设有内螺纹的套筒，排水快速接头242与排水套筒241通过螺纹连接形成一体化结构；进一步优选地，排水套筒241为上段直径大，下段直径小的圆柱体结构，外部形成台阶结构，并在上段圆柱体2411的底部设置有第一凹槽2416，第一凹槽2416内设置有上密封环243，在下段圆柱体2412的底部设置有第二凹槽2417，第二凹槽2417内设置有下密封环244。

优选地，排水套筒241中间为贯穿孔洞，根据孔洞结构和形状，可分为上、中、下三部分。上孔洞位于上段圆柱体2411内，设置有卡槽2415，卡槽2415优选为多边形卡槽，更优选为正多边形卡槽，最优选为正八边形卡槽，其功能是将排水插件24插入排水部件20后，在正八边形卡槽内插入正八边形套筒，然后将套筒再与电动扳手固定，当电动扳手运转时，排水插件24在正八边形套筒作用下不断旋转，其外部螺纹2413与排水部件20内部螺纹最终牢牢固定。中孔洞为圆柱形腔室，位于下段圆柱体2412上部，用于放置排水快速接头242。下孔洞位于下段圆柱体2412的下部，并分为上下两部分，其上部分为小直径孔洞，设有螺纹2414，用于固定排水快速接头242。其下部分为外扩的八字形空腔，该八字形空腔与排水部件20的空腔相互组合，形成了一体化的迷宫空气流道，同时也可以降低排水时的流体阻力。

充气插件26与排水插件结构一致，在此不做重复介绍。

请参阅图32所示，为排水插件24和充气插件26安装就位示意图。工艺操作上，在完成下顶盖162安装后，首先移走排水导向棒27和充气导向棒28，然后完成下顶盖162与筒体10的自动焊接，最后分别安装排水插件24和充气插件26。具体的，排水插件24对应于下顶盖排水孔1622和排水部件20。即将排水插件24穿过下顶盖排水孔1622后，再插入排水部件20的上部空腔，与排水部件20通过螺纹固定连接。充气插件26与排水插件24结构尺寸相同，工艺操作也相同，在此不再做详细介绍。

请继续参阅图31、图33和34所示，在排水插件24完成螺纹密封安装后，第一凹槽2416内的上密封环243坐落在下顶盖162排水孔1620的台阶面1624上，使得排水插件24与下顶盖162二者之间形成完整的密封边界。第二凹槽2417内的下密封环244坐落在排水部件20上部空腔台阶面2012上，使得排水插件24与排水部件20二者之间形成完成的密封边界，此外，排水插件24与排水部件20之间的螺纹接触面也构成了一道密封面。通过上述三道密封面的密封作用(如图34所示虚线圆形范围)，最终使得下顶盖162、排水插件24和排水部件20三者形成了完整的密封边界，从而保证在进行充气排水操作时，贮罐内部水体可以无泄漏的通过排水管203向上流动进入排水插件24，并最终通过排水快速接头242排出贮罐。

请参阅图32和图35所示，充气插件26的密封原理与排水插件24相同，通过三道密封面的密封作用(如图35所示虚线圆形范围)，最终使得下顶盖162、充气插件26和充气部件22三者形成了完整的密封边界，从而保证在进行充气操作时，可以无泄漏的将惰性气体通过充气插件26充入充气部件22，最终填充于乏燃料贮罐内部。

请参阅图1至图3、图6、图8和图36所示，为了便于将乏燃料贮罐进行水平存放，在底板14上设置有可拆卸的抓柄30。具体地，抓柄30与下底板142通过螺栓固定连接，在贮罐采取水平存放方式时，抓柄30通过与配套的液压推拉装置咬合固定，将乏燃料贮罐推入或者拉出卧式混凝土模块。

如乏燃料贮罐需要采取竖直存放方式，可将抓柄30与下底板142的固定螺栓拆卸移走，保证乏燃料贮罐底部为平面结构，无任何凸起异物。如此设计，可提供乏燃料贮罐进行水平存放、竖直存放两种方案选择。

请继续参阅图36所示，抓柄30包括基座301、抓杆302和抓盘303，抓杆302位于基座301和抓盘303之间，抓杆302的外径小于基座301和抓盘303的外径，抓盘303上设置有螺栓槽304，螺栓槽304内设置有螺栓孔，并通过配套螺栓与下底板142可拆卸固定连接。基座301、抓杆302和抓盘303可以是整体切削加工的单一部件，或者是三者相互焊接后的组合部件。在图示实施方式中，基座301、抓杆302和抓盘303都为圆形结构，螺栓槽304共有6个，同心环绕均匀分布于基座301上表面。螺栓孔贯穿于基座301，共有6个，位于各螺栓槽304内部。螺栓孔和下底板142底部螺栓孔1420分别一一对应，通过使用螺栓将抓柄30和下底板142相互固定。

在本发明的其他实施方式中，基座301、抓杆302和抓盘303可为正多边形结构，螺栓槽304的数量可进行相应调整。

工艺操作过程中，将乏燃料贮罐推入卧式混凝土模块时，逐步伸长液压推拉装置，当接近抓柄30位置时张开抓斗，再向前移动至抓杆302所在位置闭合抓斗，抓斗与抓盘303咬合锁扣，然后通过作用于基座301，将贮罐推入卧式混凝土模块。反之，当从卧式混凝土模块取出贮罐时，首先利用液压推拉装置抓斗与抓盘303实现咬合锁扣，然后通过作用于抓盘303，将贮罐从卧式混凝土模块拉出。

对本发明乏燃料贮罐相关的主要工艺操作说明如下：

1)请参阅图6所示，在进行乏燃料组件装载前，空载乏燃料贮罐处于竖直存放状态，分别将排水孔导向棒27插入排水部件20内通过螺栓固定连接，将充气孔导向棒28插入充气部件22内通过螺栓固定连接；

2)将乏燃料贮罐吊装至核电厂燃料厂房装载井，将乏燃料水池乏燃料组件逐一吊装置贮罐内部燃料格架12，完成乏燃料组件装载；

3)请参阅图30所示，当完成乏燃料组件水下装载后，吊装下顶盖162，将下顶盖162的两个孔洞分别对准排水孔导向棒27和充气孔导向棒28，将下顶盖162准确安装至筒体10内部；

4)移除排水孔导向棒27和充气孔导向棒28；

5)请参阅图32所示，将排水插件24、充气插件26穿过下顶盖162排水孔1622、充气孔1623，插入排水部件20和充气部件22内部，通过螺纹进行初步固定连接；

6)吊装自动焊机至乏燃料贮罐下顶盖162顶部，并完成下顶盖162与筒体10之间自动焊接；

7)再对排水部件20和充气部件22进行二次螺纹紧固，直至满足密封泄漏验收要求；

8)分别打开排水插件24、充气插件26的快速接头，将氦气通过充气部件22的快速接头充入筒体10内部，在氦气持续压力作用下，筒体10内部含硼水沿排水管203进入排水插件的排水快速接头242后不断被排走，直至最终集水槽内残余少量含硼水；

9)将排水快速接头242和充气部件22上的快速接头分别与抽真空干燥装置分别连接，进行抽真空干燥，直至满足抽真空干燥验收准则；

10)关闭排水快速接头242，通过充气部件22的快速接头向筒体10内部填充氦气至设计压力，关闭充气部件22的快速接头；

11)分别完成下顶盖162充气孔小盖板1627和排水孔小盖板1626焊接工作；

12)吊装安装上顶盖160至筒体10顶部，然后吊装自动焊接机至上顶盖160顶部，完成上顶盖160与筒体10之间的焊接操作；

13)通过配套转运拖车，将贮罐运输至立式混凝土模块存放区域，即可进行立式贮存；

14)将工艺12)后的乏燃料贮罐从竖直状态翻转至水平状态，通过配套转运拖车，将贮罐运输至卧式混凝土模块存放区域；

15)通过液压推拉装置与抓柄30连接，将贮罐推入卧式混凝土模块，即可进行卧式贮存。

总体上，本发明乏燃料贮罐为圆柱形筒体结构，筒体10四周焊接了保护垫板105，筒体10底部设置了抓柄30。筒体10顶部设有独立的上顶盖160和下顶盖162，实现贮罐顶部的双重冗余密封。筒体10底部设有独立的上底板140和下底板142，同样实现贮罐底部的双重冗余密封。在贮罐内部还设有排水部件20和充气部件22，用于完成贮罐内部充气排水和抽真空干燥工艺操作。对于整个贮罐，下顶盖162、筒体10和上底板140共同构成了乏燃料贮罐完整的密封承压边界，内部填充惰性气体。贮罐内部设有自由放置的燃料格架12和填充导轨13，可存放多组乏燃料组件。

特别的，抓柄30和下底板142通过螺栓实现固定连接。如贮罐需要采取水平存放方式，可通过配套专用液压推拉装置与抓柄30夹紧固定后，将乏燃料贮罐推入和拉出卧式混凝土模块，此时乏燃料贮罐与卧式混凝土模块相互配套，在长期贮存过程中处于水平存放状态。

如乏燃料贮罐需要采取竖直存放方式，可将抓柄30与下底板142的固定螺栓拆卸移走，保证贮罐底部为平面结构，无任何凸起异物。此时，乏燃料贮罐与立式混凝土筒仓相互配套，在长期贮存过程中处于竖直存放状态。

相对于现有技术，本发明立式、卧式贮存两用乏燃料贮罐具有以下有益技术效果：

1)乏燃料贮罐可采取卧式贮存，也可采取立式贮存，适应性强

由于抓柄30和下底板142通过螺栓可拆卸固定连接，可通过配套专用液压推拉装置与抓柄30夹紧固定后将贮罐推入和拉出卧式混凝土模块进行卧式存放，也可将抓柄30与下底板142固定螺栓拆卸移走进行立式存放，实用范围广；

2)贮罐下顶板162水下安装定位简便，操作风险小

由于贮罐排水柱201、充气柱可以通过螺纹孔固定导向棒27,28进行下顶板162安装辅助定位，使得乏燃料贮罐下顶板162水下安装定位更加便利，避免造成下顶板162碰撞、卡塞和结构损伤，操作风险小；

3)乏燃料贮罐进、出转运容器和混凝土模块避免撞击和材料磨损

通过在筒体10外侧设置保护垫板105，对于立式乏燃料贮罐，在吊装进、出转运容器和混凝土筒仓时，避免筒体10直接与转运容器和混凝土筒仓发生碰撞造成结构变形受损；对于卧式乏燃料贮罐，避免薄壁筒体10直接和支撑导轨摩擦受损，同时减少筒体所受载荷应力；

4)焊接和焊缝切割操作简单，工作量小

由于乏燃料贮罐采取标准圆形双顶盖密封设计，对于卧式乏燃料贮罐，各层顶盖均为标准圆形规则焊缝，焊缝焊接、切割操作简便，可降低运行人员剂量；对于立式乏燃料贮罐，仅需要完成上顶盖160、下顶盖162两道圆周焊缝焊接，工作量低，操作时间短。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。