本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆工程，具體涉及一種緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝。

背景技術(shù)：

一般發(fā)電功率小于30萬Kw的核反應(yīng)堆稱作小堆。小堆在海水淡化、特殊偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、城市供熱等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用前景。小型化是小堆的一大特點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)的30萬Kw以上級(jí)別的堆型，在關(guān)鍵構(gòu)筑物、設(shè)備的結(jié)構(gòu)、布置等方面均有顯著差異和特別考慮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝。

本發(fā)明提供一種緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝，其使用廠區(qū)橋吊及反應(yīng)堆廠房單軌吊車完成環(huán)吊的功能——對(duì)反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的重載物項(xiàng)進(jìn)行吊裝操作；采用頂置設(shè)備閘門，作為設(shè)備進(jìn)出反應(yīng)堆廠房的主要通道，停堆換料時(shí)，一體化堆頂組件IHP通過廠區(qū)橋吊吊運(yùn)出反應(yīng)堆廠房暫存在外部；整個(gè)廠區(qū)，燃料貯存區(qū)域及反應(yīng)堆廠房相鄰一字排開，取消燃料操作區(qū)域的乏燃料運(yùn)輸容器吊車，同樣用廠區(qū)橋吊替代完成相關(guān)重載物項(xiàng)吊運(yùn)的操作。

優(yōu)選地，布置時(shí)，考慮各類物項(xiàng)的不同特性，進(jìn)行分類布置，位于180°側(cè)的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉派湫晕镯?xiàng)區(qū)域，位于0°側(cè)的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉欠派湫晕镯?xiàng)區(qū)域；其中，位于第II象限的輔助廠房區(qū)域?yàn)橹剌d、放射性物項(xiàng)區(qū)域，布置有裝載池和清洗池，乏燃料運(yùn)輸容器的進(jìn)出廠房及吊裝操作在次區(qū)域內(nèi)完成；新燃料的開箱檢查及貯存也在該區(qū)域；IHP及堆內(nèi)構(gòu)件吊具都存放在該區(qū)域；位于第III象限的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉θ剂腺A存區(qū)域，與第II象限的重載、放射性區(qū)域之間間隔了燃料運(yùn)輸通道，該區(qū)域主要布置了乏燃料貯存水池，貯存大量的乏燃料組件，該區(qū)域避免重載物項(xiàng)經(jīng)過上方或接近，以防止重物發(fā)生意外跌落造成放射性物質(zhì)大量外泄的危險(xiǎn)；位于第IV象限的輔助廠房區(qū)域主要存放拆卸下來的設(shè)備閘門蓋。

優(yōu)選地，反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)重載物項(xiàng)的吊裝通過外部的廠區(qū)橋吊完成，能夠?qū)嵤┑那疤崾遣捎庙斨迷O(shè)備閘門，打開設(shè)備閘門蓋后，應(yīng)確保所需操作的操作點(diǎn)都布置在閘門開口的豎直投影面中；通過優(yōu)化堆芯與堆內(nèi)構(gòu)件存放架的位置和距離，使設(shè)備閘門開口定為直徑8m，且與鋼制安全殼軸線同心。

優(yōu)選地，考慮將IHP存放到反應(yīng)堆廠房外；每次停堆換料時(shí)，先打開設(shè)備閘門，由廠區(qū)橋吊吊裝IHP；由于IHP轉(zhuǎn)運(yùn)路徑較長(zhǎng)且堆頂外露處有較強(qiáng)的輻照劑量，因此考慮對(duì)頂蓋外露的活性區(qū)進(jìn)行屏蔽罩屏蔽，在IHP提升初期，換料水池內(nèi)水位隨著IHP同步上升，但不超過壓力容器頂蓋法蘭面；當(dāng)水位上升到達(dá)最高位后，不再隨IHP同步上升；壓力容器頂蓋法蘭面離開水面后繼續(xù)將IHP提升3米左右，然后將載著IHP屏蔽罩的移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至IHP正下方，再下降IHP使其與屏蔽罩連接合體；隨后將IHP連同屏蔽罩一起吊出反應(yīng)堆廠房，存放至IHP存放位；反應(yīng)堆啟動(dòng)前的裝堆，IHP吊裝步驟相反。

優(yōu)選地，堆內(nèi)構(gòu)件的吊裝同樣用廠區(qū)橋吊帶著堆內(nèi)構(gòu)件吊具吊裝，正常停堆換料時(shí)，上部堆內(nèi)構(gòu)件存放于堆內(nèi)構(gòu)件存放架上；當(dāng)需要檢修下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，通過上、下部堆內(nèi)構(gòu)件的倒換吊裝操作，同樣將下部堆內(nèi)構(gòu)件放置于堆內(nèi)構(gòu)件存放架上進(jìn)行水下檢查維修操作。

優(yōu)選地，在大修時(shí)，需要將主泵轉(zhuǎn)運(yùn)出反應(yīng)堆廠房，由于蒸汽發(fā)生器隔間的吊裝口位置不落在設(shè)備閘門開口圓形內(nèi)，以此無法直接用廠區(qū)橋吊吊裝操作主泵；考慮在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)設(shè)置單軌吊車，來完成安全殼內(nèi)的輕載物項(xiàng)吊裝，將單軌吊的運(yùn)行軌道設(shè)計(jì)為環(huán)形，且覆蓋主泵的吊裝區(qū)，同時(shí)也覆蓋移動(dòng)平臺(tái)的可達(dá)區(qū)域；將主泵吊運(yùn)至移動(dòng)平臺(tái)，然后通過移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行至頂置設(shè)備閘門的開口下方，再用廠區(qū)橋吊將主泵吊運(yùn)出反應(yīng)堆廠房。

優(yōu)選地，反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的燃料組件采用裝卸料機(jī)操作，結(jié)構(gòu)形式為傳統(tǒng)的套筒式；燃料組件通過燃料運(yùn)輸設(shè)備在反應(yīng)堆廠房與相鄰的乏池之間轉(zhuǎn)運(yùn)；裝卸料機(jī)?？课辉趽Q料水池的180°方位，避開堆內(nèi)構(gòu)件存放架空間；燃料貯存區(qū)域的燃料組件由燃料抓取機(jī)進(jìn)行操作；燃料抓取機(jī)的橋架運(yùn)行軌道布置在乏池兩側(cè)，90°至270°方向，操作區(qū)域覆蓋乏燃料格架、燃料運(yùn)輸設(shè)備傾翻籃、燃料裝載池；燃料抓取機(jī)可采用套筒式設(shè)計(jì)，通過搭載燃料組件抓具、控制棒操作工具和阻力塞操作工具，能夠操作位于水下的乏燃料組件并進(jìn)行相關(guān)內(nèi)插件的倒換。

優(yōu)選地，新燃料組件的操作考慮使用運(yùn)行在廠區(qū)橋吊主梁下方的2t單軌吊；該單軌吊的起升高度約為25m，通過連接新燃料操作工具對(duì)新燃料組件進(jìn)行操作；燃料組件的操作包括從豎直的新燃料運(yùn)輸容器內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至新燃料貯存格架，以及從新燃料貯存格架轉(zhuǎn)運(yùn)到新燃料升降機(jī)的燃料籃中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝，專門對(duì)廠房和系統(tǒng)的緊湊性進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于小型反應(yīng)堆中。通過一系列的創(chuàng)新布置和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)堆廠房及輔助配套設(shè)施的小型化、緊湊化。

2、本發(fā)明提供的緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝，通過環(huán)吊外置，大大降低了安全殼的總高度。采用安全殼外的廠區(qū)橋吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的環(huán)吊，功能更多樣化，吊裝廠區(qū)內(nèi)的重載物項(xiàng)。通過安全殼設(shè)備閘門頂置，與廠區(qū)橋吊、反應(yīng)堆廠房移動(dòng)平臺(tái)及反應(yīng)堆廠房單軌吊車等配合使用，實(shí)現(xiàn)主要物項(xiàng)進(jìn)出反應(yīng)堆廠房的通道。通過換料時(shí)堆頂組件外置，減小了安全殼廠房的直徑和高度，有利于堆型的緊湊化。

附圖說明

圖1符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的緊湊式反應(yīng)堆裝換料工藝布置的俯視圖

圖2符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的緊湊式反應(yīng)堆裝換料工藝布置的側(cè)視圖

圖3符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的燃料操作區(qū)域布置的側(cè)視圖

圖4符合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的廠區(qū)橋吊2t輔助單軌吊吊裝新燃料組件示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

為了減小安全殼的直徑及高度尺寸，取消大堆中反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的環(huán)吊，使用廠區(qū)橋吊及反應(yīng)堆廠房單軌吊車完成環(huán)吊的功能——對(duì)反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的重載物項(xiàng)進(jìn)行吊裝操作。采用頂置設(shè)備閘門，作為設(shè)備進(jìn)出反應(yīng)堆廠房的主要通道，停堆換料時(shí)，一體化堆頂組件(以下簡(jiǎn)稱IHP)通過廠區(qū)橋吊吊運(yùn)出反應(yīng)堆廠房暫存在外部。整個(gè)廠區(qū)，燃料貯存區(qū)域及反應(yīng)堆廠房相鄰一字排開，取消燃料操作區(qū)域的乏燃料運(yùn)輸容器吊車，同樣用廠區(qū)橋吊替代完成相關(guān)重載物項(xiàng)吊運(yùn)的操作。

1、存放物項(xiàng)分區(qū)設(shè)計(jì)

布置時(shí)，考慮各類物項(xiàng)的不同特性，進(jìn)行分類布置。如附圖1所示，位于180°側(cè)的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉派湫晕镯?xiàng)區(qū)域，位于0°側(cè)的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉欠派湫晕镯?xiàng)區(qū)域。其中，位于第II象限的輔助廠房區(qū)域?yàn)橹剌d、放射性物項(xiàng)區(qū)域，布置有裝載池和清洗池，乏燃料運(yùn)輸容器的進(jìn)出廠房及吊裝操作在次區(qū)域內(nèi)完成；新燃料的開箱檢查及貯存也在該區(qū)域；此外，IHP及堆內(nèi)構(gòu)件吊具都存放在該區(qū)域。位于第III象限的輔助廠房區(qū)域?yàn)榉θ剂腺A存區(qū)域，與第II象限的重載、放射性區(qū)域之間間隔了燃料運(yùn)輸通道，該區(qū)域主要布置了乏燃料貯存水池，貯存大量的乏燃料組件，該區(qū)域避免重載物項(xiàng)經(jīng)過上方或接近，以防止重物發(fā)生意外跌落造成放射性物質(zhì)大量外泄的危險(xiǎn)。位于第IV象限的輔助廠房區(qū)域主要存放拆卸下來的設(shè)備閘門蓋。

2、重載物項(xiàng)的吊裝

反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)重載物項(xiàng)的吊裝主要通過外部的廠區(qū)橋吊完成，能夠?qū)嵤┑那疤崾遣捎庙斨迷O(shè)備閘門，打開設(shè)備閘門閘門蓋后，應(yīng)確保所需操作的操作點(diǎn)都布置在閘門開口的豎直投影面中。通過優(yōu)化堆芯與堆內(nèi)構(gòu)件存放架的位置和距離，使設(shè)備閘門開口定為直徑8m，且與鋼制安全殼軸線同心。

以下，分不同主要物項(xiàng)進(jìn)行展開介紹：

1)IHP

考慮將IHP存放到反應(yīng)堆廠房外。每次停堆換料時(shí)，先打開設(shè)備閘門，由廠區(qū)橋吊吊裝IHP。由于IHP轉(zhuǎn)運(yùn)路徑較長(zhǎng)且堆頂外露處有較強(qiáng)的輻照劑量，因此考慮對(duì)頂蓋外露的活性區(qū)進(jìn)行屏蔽罩屏蔽，在IHP提升初期，換料水池內(nèi)水位隨著IHP同步上升，但不超過壓力容器頂蓋法蘭面。當(dāng)水位上升到達(dá)最高位后，不再隨IHP同步上升。壓力容器頂蓋法蘭面離開水面后繼續(xù)將IHP提升3米左右，然后將載著IHP屏蔽罩的移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至IHP正下方，再下降IHP使其與屏蔽罩連接合體。隨后將IHP連同屏蔽罩一起吊出反應(yīng)堆廠房，存放至IHP存放位。

反應(yīng)堆啟動(dòng)前的裝堆，IHP吊裝步驟相反。

2)堆內(nèi)構(gòu)件

堆內(nèi)構(gòu)件的吊裝同樣用廠區(qū)橋吊帶著堆內(nèi)構(gòu)件吊具吊裝，正常停堆換料時(shí)，上部堆內(nèi)構(gòu)件存放于堆內(nèi)構(gòu)件存放架上；當(dāng)需要檢修下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，通過上、下部堆內(nèi)構(gòu)件的倒換吊裝操作，同樣將下部堆內(nèi)構(gòu)件放置于堆內(nèi)構(gòu)件存放架上進(jìn)行水下檢查維修等操作。

3)主泵等

在大修時(shí)，需要將主泵轉(zhuǎn)運(yùn)出反應(yīng)堆廠房，由于蒸汽發(fā)生器隔間的吊裝口位置不落在設(shè)備閘門開口圓形內(nèi)，以此無法直接用廠區(qū)橋吊吊裝操作主泵?？紤]在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)設(shè)置單軌吊車，來完成安全殼內(nèi)的輕載物項(xiàng)吊裝，將單軌吊的運(yùn)行軌道設(shè)計(jì)為環(huán)形，且覆蓋主泵的吊裝區(qū)，同時(shí)也覆蓋移動(dòng)平臺(tái)的可達(dá)區(qū)域。如圖2所示，將主泵吊運(yùn)至移動(dòng)平臺(tái)，然后通過移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行至頂置設(shè)備閘門的開口下方，再用廠區(qū)橋吊將主泵吊運(yùn)出反應(yīng)堆廠房。

其他在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的小設(shè)備也都可以采用這種接力運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)出反應(yīng)堆廠房。

3、燃料組件的操作和貯存

反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的燃料組件主要采用裝卸料機(jī)操作，結(jié)構(gòu)形式為傳統(tǒng)的套筒式。燃料組件通過燃料運(yùn)輸設(shè)備在反應(yīng)堆廠房與相鄰的乏池之間轉(zhuǎn)運(yùn)。裝卸料機(jī)停靠位在換料水池的180°方位，避開堆內(nèi)構(gòu)件存放架空間，如圖1所示。

燃料貯存區(qū)域的燃料組件主要由燃料抓取機(jī)進(jìn)行操作。燃料抓取機(jī)的橋架運(yùn)行軌道布置在乏池兩側(cè)，90°至270°方向，操作區(qū)域覆蓋乏燃料格架、燃料運(yùn)輸設(shè)備傾翻籃、燃料裝載池，如圖3所示。燃料抓取機(jī)可采用套筒式設(shè)計(jì)，通過搭載燃料組件抓具、控制棒操作工具和阻力塞操作工具，能夠操作位于水下的乏燃料組件并進(jìn)行相關(guān)內(nèi)插件的倒換。

新燃料組件的操作考慮使用運(yùn)行在廠區(qū)橋吊主梁下方的2t單軌吊。如圖4所示，該單軌吊的起升高度約為25m，通過連接新燃料操作工具對(duì)新燃料組件進(jìn)行操作。燃料組件的操作包括從豎直的新燃料運(yùn)輸容器內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至新燃料貯存格架，以及從新燃料貯存格架轉(zhuǎn)運(yùn)到新燃料升降機(jī)的燃料籃中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝，專門對(duì)廠房和系統(tǒng)的緊湊性進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于小型反應(yīng)堆中。通過一系列的創(chuàng)新布置和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)堆廠房及輔助配套設(shè)施的小型化、緊湊化。

2、本發(fā)明提供的緊湊式核反應(yīng)堆裝換料工藝，通過環(huán)吊外置，大大降低了安全殼的總高度。采用安全殼外的廠區(qū)橋吊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的環(huán)吊，功能更多樣化，吊裝廠區(qū)內(nèi)的重載物項(xiàng)。通過安全殼設(shè)備閘門頂置，與廠區(qū)橋吊、反應(yīng)堆廠房移動(dòng)平臺(tái)及反應(yīng)堆廠房單軌吊車等配合使用，實(shí)現(xiàn)主要物項(xiàng)進(jìn)出反應(yīng)堆廠房的通道。通過換料時(shí)堆頂組件外置，減小了安全殼廠房的直徑和高度，有利于堆型的緊湊化。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。