压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的制作方法

本发明属于压水堆核电厂乏燃料贮存及运输领域，更具体地说，本发明涉及一种压水堆乏燃料贮运两用燃料篮。

背景技术：

在核电技术领域中，核燃料的贮存和运输均需要使用燃料篮，放在包容容器内组合形成乏燃料贮存容器或运输容器。燃料篮的主要功能是将核燃料维持在固定几何物理结构的单元小室内，吸收核燃料释放出的中子并保持在次临界状态，导出核燃料衰变热。

现有技术中的燃料篮结构主要通过焊接组合而成，这种结构存在焊接难度大，结构容易变形，难以控制,而且组装难度大、燃料组件卡阻风险大、导热性能不足。主要表现在：

燃料篮各板之间的焊接采用全长交叉焊接方式，该焊接需要使用专用长臂焊机，需要同时焊接2条或4条焊缝，存在焊接难度大，焊接量大，而且焊后无法进行无损检查，燃料篮结构质量难以保证；燃料篮每个栅格的顶部导向板与包覆板分段独立，存在较大间隙，不利于乏燃料组件抽插，存在卡阻乏燃料组件条带的风险；燃料篮结构不自带支撑件，支撑件安装在包容容器内壁上，使得燃料篮与包容容器的支撑接触面较小，不利于燃料篮结构的稳定，而且由于燃料蓝与支撑件之间的空隙较大，使得燃料篮传热效率不高。

有鉴于此，确有必要提供一种易于加工和组装、焊接量小、便于乏燃料抽插和热量导出的压水堆乏燃料贮运两用燃料篮。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种易于加工和组装、焊接量小、便于乏燃料抽插和热量导出的压水堆乏燃料贮运两用燃料篮。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种压水堆乏燃料贮运两用燃料篮，包括燃料格架，所述燃料格架包括多个横板和多个纵板，横板和纵板上设置有相互卡接耦合的卡接凸块或卡接槽，多个横板和多个纵板通过卡接凸块与卡接槽相互卡接耦合，并通过固接形成具有栅格结构的多个燃料贮存小室。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述横板包括两个第一横板，所述纵板包括两个第一纵板，所述第一横板和/或第一纵板上设置有第一支撑导热块。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述第一横板和/或第一纵板上设置有支撑固定卡扣，所述第一支撑导热块上设置有与支撑固定卡扣相匹配的卡口，第一支撑导热块通过卡口与支撑固定卡扣卡接固定在第一横板和/或第一纵板上。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述第一支撑导热块包括第一支撑板和与第一支撑板固定的周向限位块，所述卡口位于第一支撑板上，周向限位块为凸出结构，与包容容器内壁凹槽相匹配。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述燃料格架具有四个角，每个角的上下两端均设置有一块支撑限位板，同一个角上的两块支撑限位板之间设置有第二支撑导热快，第二支撑导热块与两端的支撑限位板可拆卸固定连接。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述第一支撑导热块和第二支撑导热块采用铝或石墨材料制成。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述燃料贮存小室均有两个相邻的面固定安装有包覆板和中子吸收板。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述包覆板的端部与燃料贮存小室的顶部平齐，并形成斜坡过渡段，使每个燃料贮存小室内相邻的包覆板在燃料贮存小室顶部形成一个导向角。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述燃料贮存小室底部的四个方向均设有流体流通口。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述横板还包括两个第二横板和至少两个第三横板，所述纵板还包括四个第二纵板和多个第三纵板；

所述第一横板、第二横板、第三横板和第一纵板上设有多个卡接槽，所述第三横板和第三纵板的两侧具有多个与卡接槽卡接的卡接凸块，所述第二纵板的一侧具有多个与卡接槽卡接的卡接凸块；

其中，第二纵板的一侧通过卡接凸块与第二横板的卡接槽卡接耦合，另一侧与第一横板焊接固定；

多个第三纵板分别通过两侧的卡接凸块与相邻的第一横板和第二横板、相邻的第二横板和第三横板以及相邻的两个第三横板上的卡接槽相互卡接耦合；

第一纵板通过卡接槽与第三横板上的卡接凸块相互卡接耦合，两侧与第二横板焊接固定；

其中，卡接凸块与卡接槽卡接耦合位置再通过焊接进行固定。

作为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的一种改进，所述压水堆乏燃料贮运两用燃料篮为圆柱形结构。

相对于现有技术，本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮具有以下优点：

1)结构简单、轻便、易于加工和组装，利于燃料抽插、传热性能好；

2)通过设置卡接固定的第一支撑导热块，在方便组装的同时，能够提高燃料篮的热传导性能，并能够为燃料格架提供支撑和缓冲；

3)在板与板之间采用卡接耦合加断续焊接的方式，使得燃料篮结构强度高、总体焊接量小，有利于变形控制；

4)通过在内部安装中子吸收板，能够保证在装载初始最高富集度的乏燃料组件在纯水条件下能够满足要求；

5)通过在每个燃料贮存小室的顶部设置导向口，方便乏燃料组件的装载操作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮进行详细说明，其中：

图1为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的结构示意图。

图2为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮上部结构示意图。

图3为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮的俯视图。

图4为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮燃料格架的结构示意图。

图5为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮支撑固定卡扣的结构示意图。

图6为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮第三横板的结构示意图。

图7为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮第三横板、中子吸收板和包覆板的位置关系图。

图8为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮第三纵板的结构示意图。

图9a和图9b为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮卡接局部示意图。

图10为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮第一支撑导热块的结构示意图。

图11为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮第二支撑导热块的结构示意图。

图12为本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮燃料格架的装配示意图。

附图标记：

10-燃料格架；15-燃料贮存小室；20-第一横板；200-卡接槽；22-第二横板；24-第三横板；30-包覆板；28-中子吸收板；300-导向斜坡过渡段；244-凹口；246-卡接槽；248-卡接凸块；40-第一纵板；400-卡接槽；42-第二纵板；44-第三纵板；442-卡接凸块；444-凹口；50-支撑固定卡扣；70-第一支撑导热块；700-第一支撑板；7000-卡口；702-周向限位块；80-支撑限位板；90-第二支撑导热块。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，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12所示，本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮包括燃料格架10，燃料格架10包括多个横板和多个纵板，横板和纵板上设置有相互卡接耦合的卡接凸块或卡接槽，多个横板和多个纵板通过卡接凸块与卡接槽相互卡接耦合，并通过固接形成具有栅格结构的多个燃料贮存小室15。

燃料格架10为不锈钢板拼接结构，通过横板和纵板之间卡接加局部焊接形式组合形成具有多个纵横整齐排列的燃料贮存小室15，能够全长段的保护乏燃料，并且便于乏燃料抽插和热量导出。

请参阅图2至图4所示，具体地，横板包括两个第一横板20，两个第二横板22和至少两个第三横板24，纵板包括两个第一纵板40，四个第二纵板42和多个第三纵板44；

第一横板20、第二横板22、第三横板24和第一纵板40上设有多个卡接槽，第三横板24和第三纵板44的两侧具有多个与卡接槽卡接的卡接凸块，第二纵板42的一侧具有多个与卡接槽卡接的卡接凸块；

其中，第二纵板42的一侧通过卡接凸块与第二横板22的卡接槽卡接耦合，另一侧与第一横板20焊接固定；

多个第三纵板44分别通过两侧的卡接凸块与相邻的第一横板20和第二横板22、相邻的第二横板22和第三横板24以及相邻的两个第三横板24上的卡接槽相互卡接耦合；

第一纵板40通过卡接槽与第三横板24上的卡接凸块相互卡接耦合，两侧与第二横板22焊接固定；

其中，卡接凸块与卡接槽卡接耦合位置再通过焊接进行固定。

请参阅图4、图6至图8所示，第三横板24为一整体宽板，根据燃料篮的结构和燃料贮存小室15配置，第三横板24的其中一个面上固定安装有多个包覆板30，包覆板30与第三横板24之间设置有中子吸收板28，包覆板30为一体化结构，全长覆盖燃料贮存小室15的一个面，起到固定和保护中子吸收板28的作用。中子吸收板28主要为铝板，用于吸收核乏燃料释放出来的中子，使核乏燃料处于次临界状态。包覆板30端部与第三横板24的顶端平齐，第三横板24的顶端相当于燃料贮存小室15的顶端，即包覆板30的端部也与燃料贮存小室15的顶部平齐，并形成有导向斜坡过渡段300，有利于乏燃料的进入。

第三横板24上沿燃料贮存小室15的分界线断续开设有若干个卡接槽246，卡接槽246为长方形通口，这些长方形通口将与第二纵板42和第三纵板44上的卡接凸块相匹配耦合卡接。在第三横板24的两侧，间隔设置有若干个卡接凸块248，这些卡接凸块248与第一纵板40上的卡接槽400相匹配耦合卡接，并在卡接位置通过焊接进行固定。

第三横板24的底端还开设有若干个凹口244，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

第二横板22为整体宽板，其设置方式与第三横板24类似，第二横板22上间隔设置有多个卡接槽(图未示出)，卡接槽为长方形通口，具体间隔根据实际需要进行调整，第二横板22宽度与第三横板24一致，不同之处在于，第二横板22的两端没有设置卡接凸块，第二横板22上的卡接槽分别与第二纵板42和第三纵板44上的卡接凸块相互耦合卡接，并在卡接位置通过焊接进行固定，第二横板22的两侧与两端的第一纵板40通过焊接进行固定。第二横板22的一个面上也设置有中子吸收板和包覆板30，其设置方式与第三横板24相同，只是安装数量和位置有所不同。

第二横板22的底端还开设有若干个凹口(图未标号)，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

第一横板20为一整体宽板，其宽度小于第二横板22的宽度，第一横板20上间隔设置有多个卡接槽200，中部通过卡接槽200与第三纵板44一侧的卡接凸块442相互耦合卡接，并在卡接位置进行焊接固定，第一横板20的两侧分别与两个第二纵板42的一侧焊接固定。

其中一个第一横板20构成燃料贮存小室15的一个面上设置有中子吸收板和包覆板30，另一个第一横板20上可以不设置中子吸收板和包覆板。中子吸收板和包覆板202的设置方式与第三横板24相同，只是安装数量和位置不同。

第一横板20的底端还开设有若干个凹口(图未标号)，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

请参阅图8至图9b所示，第三纵板44为纵向安装的支撑板，第三纵板44为窄板，第三纵板44的其中一个面上设置有包覆板30，包覆板30和第三纵板44之间设置有中子吸收板(图未示出)，包覆板30为一体化结构，全长覆盖燃料贮存小室15的一个面，起到固定和保护中子吸收板的作用。包覆板30顶端与第三纵板44的顶端平齐，第三纵板44的顶端相当于燃料贮存小室15的顶端，即包覆板30的顶端也与燃料贮存小室15的顶部平齐，并形成有导向斜坡过渡段300，有利于乏燃料的进入。

第三纵板44两侧交错设置有若干个卡接凸块442，卡接凸块442与第一横板20和第二横板22、第二横板22和第三横板24、以及两个相邻的第三横板24上的卡接槽相匹配卡接，达到紧固第一横板20和第二横板22、第二横板22和第三横板24、以及两个相邻的第三横板24的目的，在卡接基础上，同时在卡接位置进行焊接，以加固连接。

第三纵板44的底端至少开设有一个凹口444，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

请继续参阅图3所示，第二纵板42为纵向安装的窄板，其规格与第三纵板44大体一致，其设置方式与第三纵板44基本相同，不同之处在于，第二纵板42只有一侧设置有卡接凸块(图未示出)，卡接凸块与第二横板22上的卡接槽(图未示出)相互耦合卡接，并在卡接位置进行焊接固定，在没有设置卡接凸块的一侧直接与第一横板20焊接固定。

其中，位于同一条拼接直线上的两个第二纵板42的一个面上设置有中子吸收板(图未示出)和包覆板30，中子吸收板(图未示出)和包覆板420的设置方式与第三纵板44相同。位于另一条拼接直线上的两个第二纵板42可以不设置中子吸收板和包覆板。

第二纵板42的底端至少开设有一个凹口(图未示出)，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

第一纵板40为一整体宽板，其结构与第一横板20类似，间隔设置有多个卡接槽400，中部通过卡接槽400与第三横板24上的卡接凸块248相互耦合卡接，并在卡接位置进行焊接固定，第一纵板40的两侧分别与两个第二横板22的一侧焊接固定。

其中一个第一纵板40构成燃料贮存小室15的一个面上设置有中子吸收板(图未示出)和包覆板30，另一个第一纵板40上可以不设置中子吸收板和包覆板。中子吸收板(图未示出)和包覆板30的设置方式与第三横板24相同。

第一纵板40的底端至少开设有多个凹口(图未标号)，作为燃料贮存小室15的流体流通口。

请参阅图4和图5所示，第一横板20和/或第一纵板40上设置有支撑固定卡扣50，优选地，第一横板20和第一纵板40的两边对称位置上焊接设置有支撑固定卡扣50，支撑固定卡扣50为L形结构，焊接固定在第一横板20和第一纵板40上。

进一步地，第一横板20和/或第一纵板40上还设置有第一支撑导热块70，优选地，第一横板20和第一纵板40上同时设置有第一支撑导热块70。第一支撑导热块70包括第一支撑板700和周向限位块702，第一支撑板700的上部设置有固定槽(图未标号)，周向限位块702通过螺栓可拆卸固定在第一支撑板700的固定槽内。第一支撑板700的的宽度和高度与第一横板20和第一纵板40一致，将第一横板20和第一纵板40全部覆盖。第一支撑板700远离第一横板20和第一纵板40的一面为向外凸出的圆弧结构，且第一支撑板700竖直方向的两侧边设置为倒圆角结构，使第一支撑导热块70与第一横板20和第一纵板40固定后，成圆柱形结构。周向限位块702为凸出结构，与包容容器(图未示出)内壁凹槽相匹配。

第一支撑板700的两侧设置有若干卡口7000，卡口7000与第一横板20和第一纵板40上的支撑固定卡扣50相匹配，第一支撑导热块70通过卡口7000与支撑固定卡扣50卡接，最终固定在第一横板20和第一纵板40上。

请继续参阅图1至图4所示，燃料格架10具有四个角，分别由第二纵板42和第二横板22形成，每个角为直角，每个角的上下两端均设置有一块支撑限位板80，同一个角上的两块支撑限位板80之间设置有第二支撑导热快90，第二支撑导热块90与上下两个支撑限位板80可拆卸固定连接。

具体地，支撑限位板80的两边分别与第二横板22和第二纵板42焊接固定，第二支撑导热块90与上下两个支撑限位板80通过螺栓可拆卸固定连接。支撑限位板80为等腰梯形结构，水平焊接在第二横板22和第二纵板42上，并距离第二横板22和第二纵板42的顶部有一定距离。第二支撑导热块90为直角三棱柱结构，两边分别与第二横板22和第二纵板42匹配，直角对应的边为弧形结构，第二支撑导热块90最终通过上下两块支撑限位板90与燃料格架固定，并通过设置弧形结构，使整个燃料蓝成圆柱形结构。

燃料格架10的第一横板20和第一纵板40与第一支撑导热块70通过支撑固定卡扣50或限位板快速卡接配合固定，无需焊接或螺栓紧固，易于组装。第一支撑导热块70和第二支撑导热块90使用导热性能好、比重密度低、吸震性能好、防腐性能好的材料(如铝材、石墨)。第一支撑导热块70和第二支撑导热块90根据燃料格架10外表面包容容器内壁之间空隙形状加工成不同规格，使第一支撑导热块70和第二支撑导热块90填充满空隙，并使第一支撑导热块70和第二支撑导热块90与燃料格架10外表面和包容容器内壁的接触面最大化，这样可以使燃料格架10结构载荷支撑作用的同时，最大程度的缓解外力对燃料格架10的影响，以及燃料格架10热量向外传递的最大化。

燃料贮存小室15通过横板和纵板卡接加局部焊接相互拼接而成，在图示实施方式中，燃料贮存小室15纵横设置有21个，每个燃料贮存小室15为纵横交错整齐排列的正方形截面的全长贯穿的燃料单元结构，顶部为核燃料的出入口。每一个燃料贮存小室15均有两个相邻的面固定安装有包覆板30和中子吸收板。第一横板20与第二纵板42、第一横板20与第三纵板44、第二横板22与第一纵板40、第二横板22与第三纵板44、第三横板24与第一纵板40、第三横板24与第三纵板44、第一纵板40与第二横板30、第二横板30与第二纵板40拼接后分别构成不同燃料贮存小室15的两个相邻的面，每个燃料贮存小室15内相邻的两个面上的包覆板30由于顶部的导向斜坡过渡段300在燃料贮存小室15顶部形成一个导向角，为乏燃料组件进入贮存小室提供导向作用。

每个燃料贮存小室15底部的四个方向均设有流体流通口，流体流通口主要通过横板和纵板底部的凹口形成，使燃料篮内部的流体(水或者气体)能够在燃料贮存小室15内部和之间自由对流流动。

需要说明的是，根据乏燃料组件的实际贮运需要，每个栅格的栅距和大小可以做相应的改变，燃料贮存小室15的数量可根据需要进行相应调整，可以为21、40、50、32或37个等。

本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮为圆柱体结构，使用时放置在包容容器内，用于承载核燃料组件。燃料篮底部坐落在包容容器(图未示出)底座，周向与包容容器内壁接触固定。燃料篮顶部为乏燃料进出燃料贮存小室15的通道。燃料篮与包容的包容容器无刚性连接，通过自带周向限位块702防止燃料篮在包容容器内转动，通过包容容器顶盖的间隙控制限制燃料篮在包容容器内轴向窜动，具有非常好的通用性和互换性。

结合以上对本发明具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明压水堆乏燃料贮运两用燃料篮具有以下优点：

1)结构简单、轻便、易于加工和组装，利于燃料抽插、传热性能好；

2)通过设置卡接固定的第一支撑导热块，在方便组装的同时，能够提高燃料篮的热传导性能，并能够为燃料格架10提供支撑和缓冲；

3)在板与板之间采用卡接耦合加断续焊接的方式，使得燃料篮结构强度高、总体焊接量小，有利于变形控制；

4)通过在内部安装中子吸收板，能够保证在装载初始最高富集度的乏燃料组件在纯水条件下能够满足要求；

5)通过在每个燃料贮存小室15的顶部设置导向口，方便乏燃料组件的装载操作。

根据上述原理，本发明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。