[發明專利]一種反應堆堆內換料系統

有效

• 申請號: 201611249226.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106531257B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 吳宜燦;曾梅花;宋勇;汪建業;柏云清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G21C19/22
• 分類號: G21C19/22;G21C19/105;G21C19/11
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙)34125
• 代理人: 王偉

技術領域

本發明屬于核反應堆的換料技術領域，具體涉及一種反應堆堆內換料系統。

背景技術

反應堆堆芯具有一定的設計壽命，隨著堆芯不斷進行核反應，裂變核材料相應減少，為維持繼續運行，必須進行換料操作，堆內換料系統可以實現堆內新燃料組件裝入堆芯、乏燃料組件卸出和組件運輸。

目前國際上主要開發的快中子反應堆有三種，即鉛冷快堆、鈉冷快堆、氣冷快堆，這三種快堆都屬于第四代核能系統六種主要參考堆型中的選項。在反應堆中，堆內換料機構采用全自動換料，堆內需要有足夠的換料空間。另外，堆內換料系統需要在反應堆容器完全密封、且高溫、密封、腐蝕冷卻劑環境中，從堆芯上方完成堆芯組件的裝卸操作，因此在堆芯組件的裝卸過程中，需使用特殊的換料和提升裝置，既能將新燃料組件裝入堆芯，又能將堆芯中的乏燃料組件卸出，保證運輸過程中燃料組件的安全以及抓手的穩定可靠，并有利于實現遠程操作。同時，在安全、可靠裝卸組件時，要保證反應堆容器的密封性，隔離反應堆內外的氣體，屏蔽放射性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種實現自動換料，操作方便，適合高溫腐蝕密封環境運行的反應堆堆內換料系統。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種反應堆堆內換料系統，反應堆包括反應堆容器和安裝在反應堆容器上的堆頂蓋，系統包括大旋塞、小旋塞、中心測量柱、換料機和提升機；

所述大旋塞轉動安裝在堆頂蓋上，所述小旋塞偏心轉動安裝在大旋塞上，所述大旋塞中心預留質子束管安裝孔道，所述小旋塞上預留換料機安裝孔道；

所述中心測量柱為圓環形殼體，由中心測量柱a、中心測量柱b大小兩部分組成，整體與大旋塞同心，上端分別焊接于大旋塞和小旋塞底部，中心為質子束管安裝通道；

所述換料機穿過換料機安裝孔道，所述換料機與小旋塞連接部位設置有導向筒；

所述提升機為圓柱形內空結構，穿設在堆頂蓋上，頂部為堆芯組件出口，出口處設置有移動密封門，確保反應堆運行時堆內的密封。

進一步地，所述大旋塞和小旋塞上端周邊均設置U型凹槽與堆頂蓋上部圓環頸配合，配合處采用機械密封和液態合金密封串聯密封方式，將反應堆內腔和堆外環境隔離開。

進一步地，所述大旋塞和小旋塞均為中空厚圓餅柱體，內部分別焊接有5～7層隔層板，用于填充不同種類屏蔽材料。

進一步地，所述大旋塞和小旋塞與堆頂蓋配合處的機械密封布置在液態金屬密封的空氣側，采用柔性石墨填料密封，液態合金密封采用易熔金屬合金密封。

進一步地，所述中心測量柱內部等距焊接有隔板，用于貫穿其中的控制棒驅動機構的固定以及熱工測量熱電偶的布置，外表面均勻開有圓孔，便于內部冷卻劑的流動。

進一步地，所述換料機和提升機通過法蘭連接分別垂直安裝于小旋塞和堆頂蓋上，能夠一體式裝入和卸出。

進一步地，所述中心測量柱底部為弧形過渡，便于堆芯出口冷卻劑的分流。

進一步地，所述換料機和提升機均從頂部進行一體式更換。

本發明的有益效果體現在：

1.相比較鈉冷快堆，本發明可以克服加速器質子束管的引入而帶來的自動換料難題，適合臨界/次臨界雙模式反應堆運行，同時，適合高溫腐蝕密封環境運行。

2.相比較MYRRHA底部換料方式、鈉冷快堆傾斜式提升裝置，本發明結構緊湊，占用空間小，操作方便，換料機構能一體式更換，更有利于ADS小型反應堆的設計、建造及維護。

3.本發明用在液態重金屬環境，針對解決高溫、腐蝕及密封環境，確保反應堆運行的安全。

4.本發明設計出一種新型的雙旋塞分體式中心測量柱堆內換料系統結構方案，可以通過大/小旋塞及換料機三者復合運動，讓換料機抓手運行軌跡避開加速器質子束管以及分體式中心測量柱，對堆芯所有組件實現更換，并保證系統運行安全、可靠、不泄露。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的反應堆堆內換料系統正視圖。

圖2為本發明一實施例的反應堆堆內換料系統俯視圖。

附圖中各部件的標記為：1換料機；2小旋塞驅動機構；3小旋塞；4小旋塞軸承；5堆頂蓋；6反應堆容器；7中心測量柱；8圓孔；9抓手；10堆芯組件；11大旋塞驅動機構；12大旋塞；13大旋塞軸承；14移動密封門；15提升機；16隔板；17旋轉槽；18中心測量柱a；19中心測量柱b；20質子束管安裝孔；21導向筒。

具體實施方式