专利名称：具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是涉及一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置。
背景技术：
核电站使用的核燃料主要由可裂变材料和可转换材料组成。反应堆中的可裂变材料，在裂变过程中会释放大量的热量，即核能；裂变材料消耗到一定程度后，裂变材料将成为乏燃料，乏燃料的主要特征是具有很强的放射性并产生衰变热。目前，清华大学核能技术设计研究院在IOMW高温气冷实验堆的技术基础上，设计开发了可以商业应用的球床模块式高温堆示范电站。高温堆核电站被公认为是具有第四代核电主要特征的核电站，具有固有安全、防止核扩散、可产生高温工艺热等优点。在需要将反应堆内的燃料元件排空时，首先需要将乏燃料元件排入贮罐内，放置在乏燃料中间贮存库内暂存，当需要将燃料元件重新返回堆芯时，需要首先对燃料元件进行碎球分选，将不合要求的破损燃料元件和元件碎片分离出来，仅让完好的燃料元件返回堆芯，保证反应堆运行的可靠性和稳定性。上述球床高温气冷堆从堆芯排出球形乏燃料元件具有很强的放射性，在对乏燃料元件的碎球分离操作过程中，外部运行人员和设备易受到极大的辐射危害。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，以确保外部运行人员和设备的安全。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供的一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，包括屏蔽壳体、碎球分离壳体、进料管、排料管、螺旋滚筒、滚筒驱动装置、检测轨板和碎球管；所述碎球分离壳体设于所述屏蔽壳体的内部，所述螺旋滚筒设于所述碎球分离壳体的内部；所述螺旋滚筒通过转轴与设于所述屏蔽壳体外部的滚筒驱动装置连接，所述检测轨板设于所述碎球分离壳体内部的上部，所述检测轨板与所述螺旋滚筒之间的距离为碎球检测的标准尺寸；所述进料管穿过所述屏蔽壳体的上部并穿过所述碎球分离壳体的上部，所述排料管穿过所述屏蔽壳体的侧下部并穿过所述碎球分离壳体的侧下部，所述碎球管穿过所述屏蔽壳体的下部并穿过所述碎球分离壳体的下部。其中，所述屏蔽壳体包括屏蔽筒体、屏蔽前端盖和屏蔽后端盖，所述屏蔽前端盖和屏蔽后端盖分别固接于所述屏蔽筒体的前、后端，所述转轴穿过所述屏蔽后端盖。其中，所述碎球分离壳体包括碎球分离筒体、碎球分离前端盖和碎球分离后端盖，所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖分别固接于所述碎球分离筒体的前、后端，所述转轴穿过所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖，所述转轴与所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖的连接处分别设有前轴承和后轴承。其中，所述螺旋滚筒包括滚筒筒体、滚筒前支撑套和滚筒后支撑套，所述滚筒前支撑套和滚筒后支撑套分别固接于所述滚筒筒体的前、后端，转轴穿过所述滚筒前支撑套和滚筒后支撑套。其中，所述滚筒驱动装置包括电机和减速机，所述转轴通过联轴器与所述减速机连接。其中，还包括脉冲气体管道，所述脉冲气体管道穿过所述屏蔽壳体的下部与所述碎球管相通。其中，还包括碎球漏斗，所述碎球漏斗固接于所述碎球分离壳体内部的下部并与所述碎球管相连。 其中，所述螺旋滚筒设有螺旋齿条，所述螺旋齿条用于乏燃料元件从进料管至排料管之间的输送。其中，所述碎球分离壳体上位于所述检测轨板的一侧开有两个安装孔。其中，还包括支座，所述屏蔽壳体固接于所述支座上，所述支座设有驱动装置支架，用于固定所述驱动装置。(三)有益效果上述技术方案提供的一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，采用驱动装置驱动转轴带动螺旋滚筒转动，乏燃料元件自进料管进入螺旋滚筒和检测轨板之间，在螺旋滚筒的滚动作用下，完好的符合标准尺寸的乏燃料元件被送入排料管，然后通过排料管输送到下游的输球管道，破损的乏燃料元件和元件碎片经螺旋滚筒和检测轨板之间的间隙下落到碎球管，乏燃料元件的碎球分离过程在屏蔽壳体内进行，具有辐射屏蔽功能，可确保运行人员和设备的安全，允许操作人员近距离操作和维护，该装置检测精度高，碎球分离装置采用一体化设计，可以实现碎球分选和辐射屏蔽的各项功能，满足核电站的集成化要求。
图I是本发明具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置的外部剖视图；图2是本发明具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置的内部剖视图；图3是本发明的碎球分离壳体的外部结构示意图；图4是图I中的A-A向视图；图5是图2中的B-B向视图。其中1_进料管；2_屏蔽筒体；3_吊环；4_碎球分离筒体；5_排料管；6_屏蔽前端盖；7-支座；8_脉冲气体管道；9_碎球管；10-屏蔽后端盖；11-驱动装置支架；12-滚筒驱动装置；13-联轴器；14_转轴；15-滚筒筒体；16-碎球分离前端盖；17-前轴承；18-前轴承端盖；19-滚筒前支撑套；20_碎球漏斗；21_滚筒后支撑套；22_碎球分离后端盖；23_后轴承；24_后轴承端盖；25_检测轨板；26_乏燃料元件；27_紧固螺栓；28_安装孔。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图I和图2，本发明的一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，包括屏蔽壳体、碎球分离壳体、进料管I、排料管5、螺旋滚筒、滚筒驱动装置12、检测轨板25和碎球管9 ;碎球分离壳体设于屏蔽壳体的内部，螺旋滚筒设于碎球分离壳体的内部，螺旋滚筒通过转轴14与设于屏蔽壳体外部的滚筒驱动装置12连接，检测轨板25设于碎球分离壳体内部的上部，检测轨板25与螺旋滚筒之间的距离为碎球检测的标准尺寸，检测轨板25用于乏燃料元件26的完整性检测；进料管I穿过屏蔽壳体的上部并穿过碎球分离壳体的上部，排料管5穿过屏蔽壳体的侧下部并穿过碎球分离壳体的侧下部，碎球管9穿过屏蔽壳体的下部并穿过碎球分离壳体的下部。滚筒驱动装置12驱动转轴14带动螺旋滚筒转动，乏燃料元件26自进料管I进入螺旋滚筒和检测轨板25之间，在螺旋滚筒的滚动作用下，完好的符合标准尺寸的乏燃料元件26被送入排料管5，然后通过排料管5输送到下游的输球管道，通过燃料装卸系统将元件输送到反应堆内；破损的乏燃料元件26和元件碎片经螺旋滚筒和检测轨板25之间的间隙下落到碎球管9，然后输送到碎球罐内贮存。碎球分离过程在屏蔽壳体内进行，具有辐射屏蔽功能，可确保运行人员和设备的安全，允许操作人员近距离操作和维护，该装置检测精度高，碎球分离装置采用一体化设计，可以实现碎球分选和辐射屏蔽的各项功能，满足核电站的集成化要求。 屏蔽壳体包括屏蔽筒体2、屏蔽前端盖6和屏蔽后端盖10，屏蔽前端盖6和屏蔽后端盖10分别固接于屏蔽筒体2的前、后端，转轴14穿过屏蔽后端盖10。进一步地，屏蔽筒体2、屏蔽前端盖6和屏蔽后端盖10的外部分别设有吊环3，该吊环3用于设备部件的吊装，如图I和图4所示。如图2和图3，碎球分离壳体包括碎球分离筒体4、碎球分离前端盖16和碎球分离后端盖22,碎球分离前端盖16和碎球分离后端盖22分别固接于碎球分离筒体4的前、后端，检测轨板25通过紧固螺栓27固定安装在碎球分离筒体4内部的上部。螺旋滚筒包括滚筒筒体15、滚筒前支撑套19和滚筒后支撑套21，滚筒前支撑套19和滚筒后支撑套21分别固接于滚筒筒体15的前、后端。转轴14依次穿过碎球分离后端盖22、滚筒后支撑套21、滚筒前支撑套19和碎球分离前端盖16。转轴14与碎球分离前端盖16和碎球分离后端盖22的连接处分别设有前轴承17和后轴承23,前轴承17通过前轴承端盖18固接于碎球分离前端盖16,后轴承23通过后轴承端盖24固接于碎球分离后端盖22上,前轴承17和后轴承23提高了转轴14的旋转灵活性，并限制了转轴14径向的移动，前轴承端盖18对前轴承17进行封孔，限制了转轴14轴向的移动。转轴14分别与滚筒前支撑套19和滚筒后支撑套21固接。螺旋滚筒还设有螺旋齿条，该螺旋齿条设置在滚筒筒体15上，用于乏燃料元件26从进料管I至排料管5之间的输送。滚筒驱动装置12包括电机和减速机，转轴14通过联轴器13与减速机连接。采用减速机和电机作为转轴14旋转的驱动装置，其操作性能可靠、稳定。进一步地，为了防止碎球管9堵塞，保证碎球分离装置运行的可靠性和稳定性，本实施例还包括脉冲气体管道8，该脉冲气体管道8穿过屏蔽筒体2的下部与碎球管9相通。进一步地,还包括碎球漏斗20,该碎球漏斗20固接于碎球分离壳体内部的下部并与碎球管9相连，用于将下落的破损乏燃料元件26和元件碎片收集到碎球管9内，然后经碎球管9输送到碎球罐内贮存。进一步地，还包括支座7，如图I和图4，屏蔽壳体采用螺栓固接于该支座7上，支座7设有驱动装置支架11，用于固定滚筒驱动装置12。本实施例的滚筒驱动装置12采用减速机和电机，减速机固接于该驱动装置支架11上。为了方便设备的安装，本实施例的碎球分离筒体4上位于检测轨板25的一侧开有两个安装孔28，如图3所示，该安装孔28方便安装人员将手伸入碎球分离壳体内进行安装、调整和尺寸检测，在安装完毕后，可将该安装孔28修补完好。上述技术方案所提供的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置的具体碎球分离过程为首先通过输球管道将乏燃料元件26输送到进料管I内；然后开动滚筒驱动装置12，通过联轴器13带动转轴14旋转，转轴14带动螺旋滚 筒旋转，螺旋滚筒带动进入滚筒筒体15和检测轨板25上的乏燃料元件26不断翻转和向前推进，如图5所示，破损的元件和元件碎片从滚筒筒体15和检测轨板25之间的间隙下落到碎球漏斗20上，碎球漏斗20将破损的元件和元件碎片收集到碎球管9，然后输送到碎球罐内贮存，完好的符合标准尺寸的乏燃料元件26被输送到安装在滚筒筒体15端部的排料管5内，然后通过排料管5输送到下游的输球管道，通过燃料装卸系统将元件输送到反应堆内。在碎球分离过程中，如果一次发生分选出多个碎球的工况，造成碎球漏斗20底部的出球口拥堵，则可以通过脉冲气体管道8脉冲式吹动拥堵的元件，将这些元件分批次输送到碎球管9内。在上述的碎球分离过程中，屏蔽筒体2、屏蔽前端盖6和屏蔽后端盖10形成的屏蔽壳体对碎球分离壳体内的乏燃料元件26进行辐射屏蔽，保证了碎球分离装置外部的辐射防护安全，允许操作人员近距离操作和维护。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，包括屏蔽壳体、碎球分离壳体、进料管、排料管、螺旋滚筒、滚筒驱动装置、检测轨板和碎球管；所述碎球分离壳体设于所述屏蔽壳体的内部，所述螺旋滚筒设于所述碎球分离壳体的内部；所述螺旋滚筒通过转轴与设于所述屏蔽壳体外部的滚筒驱动装置连接，所述检测轨板设于所述碎球分离壳体内部的上部，所述检测轨板与所述螺旋滚筒之间的距离为碎球检测的标准尺寸；所述进料管穿过所述屏蔽壳体的上部并穿过所述碎球分离壳体的上部，所述排料管穿过所述屏蔽壳体的侧下部并穿过所述碎球分离壳体的侧下部，所述碎球管穿过所述屏蔽壳体的下部并穿过所述碎球分离壳体的下部。
2.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述屏蔽壳体包括屏蔽筒体、屏蔽前端盖和屏蔽后端盖，所述屏蔽前端盖和屏蔽后端盖分别固接于所述屏蔽筒体的前、后端，所述转轴穿过所述屏蔽后端盖。
3.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述碎球分离壳体包括碎球分离筒体、碎球分离前端盖和碎球分离后端盖，所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖分别固接于所述碎球分离筒体的前、后端，所述转轴穿过所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖，所述转轴与所述碎球分离前端盖和碎球分离后端盖的连接处分别设有前轴承和后轴承。
4.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述螺旋滚筒包括滚筒筒体、滚筒前支撑套和滚筒后支撑套，所述滚筒前支撑套和滚筒后支撑套分别固接于所述滚筒筒体的前、后端，转轴穿过所述滚筒前支撑套和滚筒后支撑套。
5.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述滚筒驱动装置包括电机和减速机，所述转轴通过联轴器与所述减速机连接。
6.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，还包括脉冲气体管道，所述脉冲气体管道穿过所述屏蔽壳体的下部与所述碎球管相通。
7.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，还包括碎球漏斗，所述碎球漏斗固接于所述碎球分离壳体内部的下部并与所述碎球管相连。
8.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述螺旋滚筒设有螺旋齿条，所述螺旋齿条用于乏燃料元件从进料管至排料管之间的输送。
9.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，所述碎球分离壳体上位于所述检测轨板的一侧开有两个安装孔。
10.如权利要求I所述的具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，其特征在于，还包括支座，所述屏蔽壳体固接于所述支座上，所述支座设有驱动装置支架，用于固定所述驱动>J-U装直。
全文摘要
本发明涉及反应堆工程技术领域，本发明公开了一种具有辐射屏蔽功能的乏燃料碎球分离装置，该装置包括屏蔽壳体、碎球分离壳体、进料管、排料管、螺旋滚筒、滚筒驱动装置、检测轨板和碎球管。本发明采用驱动装置驱动转轴带动螺旋滚筒转动，乏燃料元件自进料管进入螺旋滚筒和检测轨板之间，在螺旋滚筒的滚动作用下，完好的符合标准尺寸的乏燃料元件被送入排料管，破损的乏燃料元件和元件碎片经螺旋滚筒和检测轨板之间的间隙下落到碎球管，乏燃料元件的碎球分离过程在屏蔽壳体内进行，具有辐射屏蔽功能，可确保运行人员和设备的安全，允许操作人员近距离操作和维护，该装置检测精度高。
文档编号B07C5/06GK102671869SQ20121017696
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者刘继国, 吴彬, 张作义, 李悦, 王金华 申请人:清华大学