核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的制作方法

本发明属于核电厂乏燃料干法贮存和运输领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂乏燃料贮运双功能金属罐。

背景技术：

自核电厂商业应用以来，产生了大量的乏燃料，乏燃料的安全、有效管理已成为当今国际核工业的重要议题。由于国际乏燃料后处理能力不足和成本高昂，全球尚未建成可用的乏燃料最终处置库，乏燃料暂存是当前国际的主要应对措施。目前，国际上很多核电厂在堆乏燃料贮存水池达到满容的情况下，采取了中间贮存的方式来转移乏燃料水池的乏燃料，使核电厂能够持续运行。

从反应堆刚卸出的乏燃料具有很高的放射性和热量，因此乏燃料转移到中间贮存设施前，通常需要在核电厂的乏燃料水池中冷却5～10年。乏燃料中间贮存主要包括湿法和干法贮存，其中，干法贮存由于具有安全性高、经济性好且易于扩容等优点，已经逐渐成为国际上乏燃料中间贮存技术的主流。

目前，国际上乏燃料干法贮存技术主要采用混凝土贮存系统。混凝土贮存系统包括混凝土筒仓和燃料贮罐，其中，混凝土筒仓提供屏蔽辐射和安全防护功能，并通过非能动的方式导出燃料贮罐内部的热量。燃料贮罐的主要功能是：提供密封、包容放射性物质、为乏燃料组件提供结构支撑、维持乏燃料组件的次临界状态，以及屏蔽辐射。燃料贮罐一般为圆柱体金属结构，包括筒体、上顶盖、底盖板和燃料篮，其中，燃料篮不可拆卸。为了保证燃料贮罐的密封，顶盖和壳体之间连接方式均为冗余焊接密封结构。

现有的混凝土贮存系统中，混凝土筒仓不可运输，因此乏燃料的厂内转运和长途运输需要借助专用的运输容器；此外，燃料篮焊接在燃料贮罐罐体中，燃料贮罐只能装载单一结构形式的燃料格架，通用性差。

鉴于目前混凝土贮存系统需要使用到燃料贮罐作为放射性包容容器，同时考虑到未来乏燃料组件在混凝土贮存系统中贮存一段时间后需要运输至后处理厂，确有必要设计一种既可以用于贮存又可以用于运输的核电厂乏燃料贮运双功能金属罐。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种既可以用于贮存又可以用于运输的核电厂乏燃料贮运双功能金属罐。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种核电厂乏燃料贮运双功能金属罐，其包括金属罐罐体和收容在金属罐内的燃料篮，其中，金属罐罐体包括壳体、密封固接在壳体底部的底座、密封固接在壳体顶部的顶盖，以及密封固接在壳体上的冗余顶盖。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述燃料篮可拆卸地收容在金属罐内。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述壳体包括筒体、固定连接在筒体内壁的侧支撑、固定连接在筒体顶部的吊耳，以及固定连接在筒体内壁的排水管支撑。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述侧支撑固定连接在筒体内壁，用于支撑保护所述燃料篮。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述底座包括底板和固定连接在底板上的下支撑。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述底板设有集水圆槽，用于将金属罐中的水排出。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述顶盖包括屏蔽盖板、固定于屏蔽盖板的上支撑、固定于屏蔽盖板的进气孔模块，以及固定于屏蔽盖板的排水管模块。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述屏蔽盖板设有进气孔和排水孔。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述进气孔模块包括充气排水孔密封盖、充气排水快速接头和充气孔屏蔽块，充气排水快速接头下端与屏蔽盖板采用圆周焊接固定使气体从充气排水快速接头中间通道流过，进气孔密封盖设在充气排水快速接头顶部并固定于屏蔽盖板上的进气孔处。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述排水管模块包括充气排水孔密封盖、充气排水快速接头、排水孔屏蔽块和排水管，充气排水快速接头下端与顶盖采用圆周焊接固定，排水孔屏蔽块设在充气排水快速接头正下方并固定于屏蔽盖板下端，充气排水孔密封盖设在充气排水快速接头顶部并固定于屏蔽盖板上的排水孔处。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述冗余顶盖为环板结构，采用若干个弧形板拼焊而成。

作为本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的一种改进，所述底座、顶盖和冗余底盖密封焊接在所述壳体上。

相对于现有技术，本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐在装载乏燃料组件后可置于混凝土或金属屏蔽容器内，实现了乏燃料组件的长期、安全、可靠贮存；在屏蔽容器中贮存一段时间后，金属罐又可以取出并转移至乏燃料运输容器中，实现了乏燃料组件的安全运输。

此外，由于燃料篮可拆卸地收容于金属罐中，可装载不同结构形式的燃料格架，具有理想的通用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本发明动核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的结构示意图。

图2为本发明动核电厂乏燃料贮运双功能金属罐的剖视示意图。

图3为图2中金属罐罐体的局部剖视示意图。

图4为图3中壳体的剖视示意图。

图5为图3中排水管支撑与筒体的剖视示意图。

图6为图3中底座的示意图。

图7为图3中金属罐底部的局部剖视示意图。

图8为图3中顶盖的示意图。

图9为图8中金属罐顶部进气孔区域的局部剖视示意图。

图10为图8中金属罐顶部排水管区域的局部剖视示意图。

图11为图3中冗余顶盖的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，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3所示，本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐包括：金属罐罐体1和收容在金属罐内的燃料篮2。金属罐罐体1包括壳体10、密封固接在壳体10底部的底座12、密封固接在壳体10顶部的顶盖14，以及密封固接在壳体10上的冗余顶盖16，其中，燃料篮2与金属罐罐体1相对独立，可拆卸地安装在金属罐罐体1中，因此可以装载不同结构形式的燃料格架，具有理想的通用性。

请参阅图3、图4和图5所示，壳体10包括筒体100、侧支撑102、吊耳104和排水管支撑106。侧支撑102与筒体100进行焊接固定，用于支撑和调整燃料篮2。吊耳104焊接在筒体100顶部，用于吊装空的金属罐，同时起到支撑顶盖14的作用。排水管支撑106焊接在筒体100内壁上，用于支撑顶盖14上的排水管156，便于排水管156安装导向，防止排水管156摆动。

请参阅图3、图6和图7所示，底座12包括底板120和下支撑122。下支撑122采用焊接(或螺栓)固定于底板120。在排水管156的正下方，底板120设有一个集水圆槽124，便于将金属罐中的水排出去。

请参阅图3和图8所示，顶盖14包括屏蔽盖板140、上支撑142、进气孔模块144和排水管模块146。上支撑142采用焊接(或螺栓)固定于屏蔽盖板140。为了便于金属罐的充气和排水等操作，屏蔽盖板140开设有充气孔和排水孔。进气孔模块144焊接固定于屏蔽盖板140的充气孔处，排水管模块146焊接固定于屏蔽盖板140的排水孔处。

请参阅图3、图8和图9所示，进气孔模块144包括充气排水密封盖148、充气排水快速接头150和充气孔屏蔽块152。充气排水快速接头150下端与屏蔽盖板140采用圆周焊接固定，确保气体只能从充气排水快速接头150中间通道流过。在充气排水快速接头150正下方，设有充气孔屏蔽块152与屏蔽盖板140下端焊接固定，在充气排水快速接头150顶部，设置了进气孔密封盖148，焊接在屏蔽盖板140上，与屏蔽盖板140和筒体100的焊缝形成第一道密封边界。

请参阅图3、图8和图10所示，排水管模块146包括充气排水密封盖148、充气排水快速接头150、排水孔屏蔽块154和排水管156。充气排水快速接头150下端与屏蔽盖板140采用圆周焊接固定，确保排出的水只能从充气排水快速接头150中间通道流过。在充气排水快速接头150正下方设有排水孔屏蔽块154与屏蔽盖板140下端焊接固定，在充气排水快速接头150顶部设有进气孔密封盖148，进气孔密封盖148焊接在屏蔽盖板140上，与屏蔽盖板140和筒体100的焊缝形成第一道密封边界。

请参阅图3和图11所示，冗余顶盖16为一个环板结构，为了加工制造方便，冗余顶盖16可采用若干个弧形板拼焊而成。冗余顶盖16与筒体100采用焊接固定，构成了金属罐顶部的第二道密封屏障。

结合以上对本发明各个实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电厂乏燃料贮运双功能金属罐在装载乏燃料组件后可置于混凝土或金属屏蔽容器内，实现了乏燃料组件的长期、安全、可靠贮存；在屏蔽容器中贮存一段时间后，金属罐又可以取出并转移至乏燃料运输容器中运输至指定的地点(如后处理厂)，实现了乏燃料组件的安全运输。

此外，由于燃料篮可拆卸地收容于金属罐中，可装载不同结构形式的燃料格架，具有理想的通用性。

可以理解的是，在本发明的其他实施方式中，金属罐的的结构还可以进行以下一种或几种变化：1)取消上支撑；2)取消下支撑；3)将屏蔽盖板分成几层盖板；4)根据需要设置侧支撑的结构形式和数量。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员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。