[發明專利]海洋核動力平臺的換料系統和換料方法

在審

• 申請號: 201710885044.0
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107833644A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 孫福江;陳娟;徐濤;梅偵;靳靜娟;胡雨濛;張曉輝;陳剛;董海防;尤小健
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G21C19/19
• 分類號: G21C19/19
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 徐祥生

技術領域

本發明涉及核燃料的裝卸與貯存，具體而言是海洋核動力平臺的換料系統和換料方法。

背景技術

海洋核動力平臺是以核能作為一次能源的能源供應船/平臺，能長期在指定地點進行作業或根據需要移動到另一地點進行作業，其反應堆經過一個周期的運行后需要更換核燃料組件。為保障用戶持續能源供給，提高核動力裝置負荷因子和海洋核動力平臺的經濟性，需在海上進行換料操作，但目前尚無海上換料相關技術的實現。

在海上進行核燃料的裝卸與貯存面臨著諸多難題。海洋核動力平臺長期作業于海上，處于傾斜、搖擺、震蕩等動態工況下，保證燃料組件在裝卸和貯存過程中不被破壞，確保換料過程的臨界安全、輻射屏蔽安全和熱工水力安全是非常關鍵的問題。海洋核動力平臺可利用空間是有限制的，能用于換料操作的空間更為緊張，陸地核電站換料系統和設備的設計及布置方式對海洋核動力平臺已不適用，核動力船舶一般未設置乏燃料貯存設施，即使俄羅斯的KLT40s自身攜帶了乏燃料貯存裝置，但依舊需進行船塢換料。

要實現真正意義上的海上換料，必須合理布置和規劃換料工藝路線，重新設計換料操作的關鍵設備。為此，本發明提供一種結構緊湊、布置合理、操作方便并且使用安全的海洋核動力平臺的換料系統和換料方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構緊湊、布置合理、操作方便并且使用安全的海洋核動力平臺的換料系統和換料方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

海洋核動力平臺的換料系統，包括轉運吊車、核燃料裝卸艙、乏燃料貯存艙和反應堆艙，其特征是乏燃料貯存艙和反應堆艙位于核燃料裝卸艙的下方并且相鄰布置，乏燃料貯存艙和反應堆艙分別通過密封蓋板與核燃料裝卸艙連接，乏燃料貯存艙和反應堆艙與核燃料裝卸艙之間的通道上分別設置有垂向導軌，核燃料裝卸艙內設置有新燃料貯存間、檢修間、滑板車和水平扶持機構，核燃料裝卸艙內還設置有用于存放專設屏蔽設施、屏蔽定位機構和換料機構的區域，專設屏蔽設施包括屏蔽存放箱和兩個以上分別用以轉運大型反應堆構件和小型反應堆構件的屏蔽周轉箱，新燃料貯存間內設置有新燃料貯存格架，乏燃料貯存艙內設置有乏燃料裝卸機、乏燃料貯存水池和轉運水池，乏燃料貯存水池內設置有乏燃料貯存格架，轉運水池內設置有接收筒，屏蔽定位機構工作時與反應堆壓力容器相配合，換料機構工作時與屏蔽定位機構相配合。

用上述換料系統給海洋核動力平臺換料的方法，包括如下步驟：

S1.新燃料組件接收和貯存：

新燃料接收和貯存系統將新燃料運輸船上的新燃料組件轉運至海洋核動力平臺的新燃料貯存間內的新燃料貯存格架上貯存；

S2.反應堆停堆及乏燃料組件拆卸、轉運和貯存：

S2.1.反應堆停堆，轉運吊車將核燃料裝卸艙與反應堆艙之間和核燃料裝卸艙與乏燃料貯存艙之間的密封蓋板分別吊運至核燃料裝卸艙(2)內指定位置，為操作核燃料組件提供路徑；

S2.2.轉運吊車將反應堆位于乏燃料組件上方的反應堆構件吊離，顯露乏燃料組件；

S2.3.將反應堆構件運至專設屏蔽設施內進行外表檢查、清洗和臨時存放，對于需要用儀器予以檢查或者維修的部件，用轉運吊車吊至檢修間進行檢查和維修；

S2.4.轉運吊車將存放于核燃料裝卸艙內的屏蔽定位機構吊運至反應堆壓力容器的上方，并精準定位至指定的乏燃料組件正上方，準備卸乏燃料組件；

S2.5.轉運吊車將存放于核燃料裝卸艙內的換料機構吊運至屏蔽定位機構上，換料機構對中抓取乏燃料組件并從反應堆中取出直至乏燃料組件完全進入換料機構內；

S2.6.轉運吊車先將裝有乏燃料組件的換料機構垂直向上吊運至核燃料裝卸艙，然后在核燃料裝卸艙內水平移動至核燃料裝卸艙與乏燃料貯存艙之間的密封孔正上方，再垂直向下吊運至轉運水池上方，換料機構)將卸出的乏燃料組件放入轉運水池內的接收筒內，為乏燃料組件的貯存做準備；

S2.7.若乏燃料組件未完全卸完，轉運吊車將換料機構從轉運水池吊運至屏蔽定位機構上，開始下一個乏燃料組件的拆卸；若乏燃料組件已完全卸完，轉運吊車將換料機構吊運至新燃料貯存間的指定位置，為新燃料組件的對中抓取做準備；

S2.8.乏燃料裝卸機將接收筒內的乏燃料組件拔出，并安裝于乏燃料貯存水池內的乏燃料貯存格架中，完成乏燃料組件的貯存；

S3.新料組件安裝，恢復反應堆并啟堆：

3.1.換料機構將新燃料組件提升至完全進入換料機構內，完成新燃料的抓取動作；

3.2.壓力容器上方的屏蔽定位機構精準定位至指定位置，為新燃料安裝做準備；