第一阀门28(同时关闭第二阀门29)，启动空气压缩栗27(设定压缩空气的压力大约为3-6个大气压)，压缩空气经过气管24进入工具管25，并通过工具管25底端开口处的第二排气排水孔26进入密封塞10，并最终通过第一通孔16进入不锈钢套管18内部。不锈钢套管18内部的液体在上方压缩空气的压力作用下被向下挤压，并通过不锈钢套管18底部的第一排气排水孔20向下挤压下弹簧塞22，下弹簧塞22被挤压收缩，不锈钢套管18内部空间同第二通孔23连通，不锈钢套管18内部的液体被压缩空气挤压排出到乏燃料池中。这一排水过程持续到有气泡从第二通孔23不断排出为止，随后停止输入压缩空气。不锈钢套管18内部的压力随着空气从底部的排出自然下降，待不锈钢套管18内部的压力小到一定程度后(一般约为1-3个大气压)，不锈钢套管18底部的下弹簧塞22在弹簧的作用下向上自动压紧，堵住第一排气排水孔20，这样不锈钢套管18的底部重新被密封起来，对燃料棒封装体的不锈钢套管18的排水操作完成。随后关闭空气压缩栗27和第一阀门28，打开第二阀门29，并开启真空栗32。开始对燃料棒封装体的不锈钢套管18内部的残留水分做抽真空操作，并同时对从燃料棒封装体中抽离的气体进行过滤。不锈钢套管18内部的水分和气体通过顶部的工具管25连接的气管24依次进入过滤系统30和活性炭液氮冷阱31，在过滤系统30中拦截有可能出现的放射性颗粒和气溶胶，以免排放到环境中；其次要经过活性炭液氮冷阱31，拦截有可能出现的放射性惰性气体，以免排放到环境中。抽真空的过程需要进行2-10分钟，以保证不锈钢套管18内部处于真空干燥状态。最后，当抽真空和过滤操作结束后，关闭压力控制及过滤系统中的真空栗32，提升工具管25，使其与密封塞10不再接触，上弹簧塞14自动压紧操作孔11完成密封，继续提升工具管25，断开工具管25与燃料棒封装体的连接，完成破损燃料棒的整个封装操作过程。
[0071]本发明所述的装置并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
【主权项】
1.一种破损燃料棒水下封装装置，其特征是，包括:能够开启、封装的燃料棒封装体，能够与所述燃料棒封装体连接的封装操作工具，能够与所述封装操作工具连接的压力控制及过滤系统； 所述燃料棒封装体能够容纳核反应堆的燃料棒； 所述封装操作工具用于对所述燃料棒封装体进行封装、排水、抽真空操作； 所述压力控制及过滤系统用于通过所述封装操作工具对所述燃料棒封装体进行排水、抽真空操作，并对所述燃料棒封装体中抽离的气体进行过滤。2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述燃料棒封装体包括:一根能够容纳燃料棒(19)的不锈钢套管(18)，所述不锈钢套管(18)的上端设置能够拆装的密封塞(10)，所述不锈钢套管(18)的下端设置能够排水排气的下弹簧塞(22)。3.如权利要求2所述的装置，其特征是:所述密封塞(10)包括设置在所述密封塞(10)顶部的设有第一密封圈(12)的操作孔(11)，设置在所述密封塞(10)中部空腔中的设有第二密封圈(13)的上弹簧塞(14)，所述上弹簧塞(14)能够密封操作孔(11)，设置在所述密封塞(10)底部的第一通孔(16)，当所述上弹簧塞(14)被向下挤压时，气体可以通过第一通孔(16)，所述密封塞(10)通过底部外围设有第三密封圈(15)的螺纹(17)与所述不锈钢套管(18)连接。4.如权利要求3所述的装置，其特征是，所述封装操作工具包括:一根中空的工具管(25)，连接在所述工具管(25)的底端开口附近的气管(24)，所述工具管(25)内高于所述气管(24)连接处的位置设置密封隔断，所述工具管(25)的底端低于所述气管(24)连接处的管壁上设置若干第二排气排水孔(26)，所述工具管(25)的底端能够通过插入所述密封塞(10)顶部的所述操作孔(11)与所述密封塞(10)连接并将所述密封塞(10)封装在所述不锈钢套管(18)的上端，所述工具管(25)的底端能够向下挤压所述上弹簧塞(14)。5.如权利要求4所述的装置，其特征是:当所述工具管(25)的底端向下挤压所述上弹簧塞(14)时，所述气管(24)中的气流可以通过所述第二排气排水孔(26)进入并通过所述第一通孔(16)。6.如权利要求2所述的装置，其特征是:所述下弹簧塞(22)设置在所述不锈钢套管(18)下端的空腔中，所述空腔顶部的隔断上设置若干与所述不锈钢套管(18)内部空间连通的第一排气排水孔(20)，在所述空腔底部设置第二通孔(23)，所述下弹簧塞(22)上设有第四密封圈(21)，所述下弹簧塞(22)能够密封所述第一排气排水孔(20)，当所述不锈钢套管(18)内部的液体或者气体通过所述第一排气排水孔(20)向下挤压所述下弹簧塞(22)时，所述不锈钢套管(18)内部的液体或者气体能够从所述第二通孔(23)排出所述不锈钢套管(18)之外。7.如权利要求4所述的装置，其特征是，所述压力控制及过滤系统包括:通过管道依次连接的空气压缩栗(27)、第一阀门(28)、第二阀门(29)、过滤系统(30)、活性炭液氮冷阱(31)、真空栗(32)，所述气管(24)连接在所述第一阀门(28)、第二阀门(29)之间的管道上。8.一种采用权利要求1所述装置的破损燃料棒水下封装方法，包括如下步骤: (51)将开启的燃料棒封装体开口朝上竖直放入乏燃料棒水池中； (52)将需要封装的破损燃料棒在水池内吊装放入所述燃料棒封装体中； (53)使用封装操作工具对所述燃料棒封装体进行封装； (54)使用压力控制及过滤系统，通过所述封装操作工具对所述燃料棒封装体进行排水操作； (55)使用压力控制及过滤系统，通过所述封装操作工具对所述燃料棒封装体进行抽真空操作，并对所述燃料棒封装体中抽离的气体进行过滤； (56)关闭所述压力控制及过滤系统，解除所述封装操作工具同所述燃料棒封装体的连接。9.如权利要求8所述的方法，其特征是:所述燃料棒封装体包括一根不锈钢套管(18)，所述不锈钢套管(18)的上端设置能够拆装的密封塞(10)，所述密封塞(10)顶部设有操作孔(11)，所述密封塞(10)中部空腔中设有上弹簧塞(14);所述封装操作工具包括一根中空的工具管(25)，所述工具管(25)的底端能够通过插入所述密封塞(10)顶部的操作孔(11)与所述密封塞(10)连接并将所述密封塞(10)封装在所述不锈钢套管(18)的上端，所述工具管(25)的底端能够向下挤压所述上弹簧塞(14);在步骤(S3)中通过所述工具管将所述密封塞封装在所述不锈钢套管的上端，所述工具管的底端向下挤压所述上弹簧塞。10.如权利要求8所述的方法，其特征是: 所述封装操作工具包括一根中空的工具管(25)，连接在所述工具管(25)的底端开口附近的气管(24);所述压力控制及过滤系统包括通过管道依次连接的空气压缩栗(27)、第一阀门(28)、第二阀门(29)、过滤系统(30)、活性炭液氮冷阱(31)、真空栗(32)，所述气管(24)连接在所述第一阀门(28)、第二阀门(29)之间的管道上； 在步骤(S4)中关闭第二阀门，打开第一阀门，开启空气压缩栗，对所述燃料棒封装体进行排水操作； 在步骤(S5)中关闭第一阀门，打开第二阀门启动真空栗，对所述燃料棒封装体进行抽真空操作，并对所述燃料棒封装体中抽离的气体进行过滤。
【专利摘要】本发明属于核能安全技术领域，具体涉及一种破损燃料棒水下封装装置及方法。目前采用的破损燃料棒的封装技术，降低了单个燃料棒的安全性，并且无法保障受损燃料棒处于干燥无水的环境，封装过程也存在放射性暴露的危害。采用本发明所提供的一种破损燃料棒水下封装装置及方法，包括能够开启、封装的燃料棒封装体，能够与燃料棒封装体连接的封装操作工具，能够与封装操作工具连接的压力控制及过滤系统。可以提高单个受损燃料棒的安全性，使受损燃料棒封存在干燥无水的环境，封装过程无放射性暴露。
【IPC分类】G21C19/36
【公开号】CN105336383
【申请号】CN201510697394
【发明人】王克江, 梁政强, 殷振国, 乔素凯, 王鑫, 颜田玉, 黄鸿志, 汤琪, 朱欣欣, 王安文, 孔亮, 陈鹏尹, 冯寿希, 刘长杰, 章安龙, 刘保生, 王建伟, 周邵亮, 任呵, 华先锋, 刘金平, 高振江, 王华才, 袁波
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月23日