一种用于存放放射性物质产品杯的双层贮存井装置的制作方法

1.本发明属于核废物处理技术领域，具体涉及一种用于存放放射性物质产品杯的双层贮存井装置。


背景技术：

2.在核废物的后处理工艺中，后处理厂放射性物质贮存设施通常采用自然通风或强制通风的形式，其通风冷却系统的研制对于放射性物质的安全、可靠贮存及后续处置具有重要意义。玻璃固化是用于封存放射性物质的有效方式，由于放射性物质存在衰变释热，玻璃固化体在贮存过程中需要依靠通风系统将产生的热量持续导出，从而对其实施高效、充分的冷却。通风冷却系统的设计需要关注两个方面：首先需要保证贮存容器的完整性，防止局部过热造成损坏；同时还需要避免贮存房间混凝土墙壁因温度过高影响结构强度。
3.后处理厂放射性物质贮存设施内用于存放放射性物质的玻璃固化体(产品杯容器)，通过自然对流、热辐射等方式将放射性物质衰变产生的热量传递给贮存设施混凝土墙壁，通常的贮存井设置为无开孔的单层圆柱筒，或开矩形孔的单层圆柱筒组成，由于产品杯容器表面较高的温度和通风冷却系统效果差而造成混凝土结构温度超标的现象。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种增强放射性物质贮存设施通风冷却效果的贮存井装置，该贮存井装置能够有效通过对流换热导出产品杯由于衰变而产生的热量，同时，可以有效降低通过辐射换热传导给贮存室混凝土墙壁的热量，从而保证混凝土温度满足设计要求。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于放射性物质的产品杯的双层贮存井装置，双层贮存井装置的外形为直筒状，垂直设置在用于存放产品杯的贮存室内，包括用于容纳所述产品杯的内筒和套设在所述内筒外围的外筒，所述内筒和所述外筒之间设有用于散热的螺旋状气体流道，所述产品杯是用于存放放射性物质的玻璃固化体。
6.进一步，所述内筒的外表面缠绕设置螺旋导流片，所述内筒的外表面、所述外筒的内表面和所述螺旋导流片共同构成所述螺旋状气体流道，所述螺旋导流片与所述内筒和所述外筒通过焊接连接在一起。
7.进一步，在所述内筒的筒壁上设置若干通风孔，由所述内筒的底端至顶端，所述通风孔的数量逐渐增多；在所述内筒的顶端，360度周向均匀设置所述通风孔。
8.进一步，在所述内筒的顶端和所述外筒的顶端通过隔热材料密封塞密封连接在一起，构成所述双层贮存井装置的顶端，所述内筒的顶端的开口作为所述双层贮存井装置的顶部通风口，所述贮存室的混凝土天花板上设有与所述顶部通风口相对应的通孔，所述顶部通风口通过所述通孔设置在所述贮存室的所述混凝土天花板中；所述内筒的顶端和所述外筒的顶端与所述混凝土天花板之间通过所述隔热材料密封塞隔离。
9.进一步，在所述内筒的底端和所述外筒的底端设置在底部支撑座上，所述底部支撑座为设有支撑柱的环形结构，所述内筒和所述外筒通过所述底部支撑座固定，构成所述
双层贮存井装置的底端，所述内筒的底端的开口与所述底部支撑座的中空部分一起作为所述双层贮存井装置的底部通风口，所述底部支撑座还用于通过所述支撑柱对所述内筒内部存放的所述产品杯进行支撑；所述底部支撑座的下表面设置在所述贮存室的混凝土地板上，所述混凝土地板上设有与所述底部通风口相对应的通孔，用于气流进入所述内筒内部。
10.进一步，所述内筒的内表面与所述产品杯的杯体之间保持10mm-20mm的缝隙，所述内筒与所述外筒之间的间隙为100-200mm。
11.进一步，所述隔热材料密封塞的材质为膨胀珍珠岩制品。
12.进一步，所述内筒、所述外筒、所述螺旋导流片和所述底部支撑座的材质为不锈钢，所述内筒的壁厚为5-10mm，所述外筒的壁厚为2-5mm。
13.本发明的有益效果在于：
14.1.支持机械通风和自然通风条件下运行；
15.2.利用流体在内筒1、外筒2和螺旋导流片3构成的螺旋状气体流道内连续改变方向，从而在横截面上引起二次环流的手段强化换热，能够有效通过对流换热导出产品杯6由于衰变而产生的热量；同时，能够有效降低通过辐射换热传导给贮存室的混凝土墙壁的热量，从而保证混凝土温度满足设计要求；
16.3.螺旋状气体流道向上流通的空气，向上流通的同时通过内筒1上的通风孔4进入产品杯6与井筒的内筒1之间的流通区域，增强其湍流度。
附图说明
17.图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于放射性物质的产品杯的双层贮存井装置的示意图；
18.图2是本发明具体实施方式中所述的内筒1的示意图；
19.图3是本发明具体实施方式中所述的内筒1的外表面的示意图；
20.图4是本发明具体实施方式中所述的外筒2的示意图；
21.图5是图4的a向视图(隔热材料密封塞5的俯视图)；
22.图6是本发明具体实施方式中所述的底部支撑座7的示意图；
23.图7是本发明具体实施方式中所述的一种用于放射性物质的产品杯的双层贮存井装置设置在贮存室内的示意图；
24.图中：1-内筒，2-外筒，3-螺旋导流片，4-通风孔，5-隔热材料密封塞，6-产品杯，7-底部支撑座，8-顶部通风口，9-底部通风口，10-混凝土天花板，11-混凝土地板，12-支撑柱，13-贮存室通风入口，14-贮存室底部风道，15-贮存室顶部风道，16-贮存室混凝土侧墙，17-贮存大厅地板，18-双层贮存井装置。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
26.本发明提供的一种用于放射性物质的产品杯的双层贮存井装置(见图1)，其中，双层贮存井装置18的外形为直筒状，垂直设置在用于存放产品杯6的贮存室内，包括用于固定容纳产品杯6的内筒1和套设在内筒1外围的外筒2，外筒2用于空气导流和屏蔽热辐射，内筒1和外筒2之间设有用于散热的螺旋状气体流道，产品杯6是用于存放放射性物质的玻璃固
化体。
27.如图2、图3所示，内筒1的外表面缠绕设置螺旋导流片3，内筒1的外表面、外筒2的内表面和螺旋导流片3共同构成螺旋状气体流道，螺旋导流片3与内筒1和外筒2通过焊接连接在一起。
28.在内筒1的筒壁上设置若干通风孔4，由内筒1的底端至顶端，通风孔4的数量逐渐增多；在内筒1的顶端，360度周向均匀设置通风孔4。
29.如图4、图5所示，在内筒1的顶端和外筒2的顶端通过隔热材料密封塞5密封连接在一起，构成双层贮存井装置18的顶端，内筒1的顶端的开口作为双层贮存井装置18的顶部通风口8，贮存室的混凝土天花板10上设有与顶部通风口8相对应的通孔，顶部通风口8通过通孔设置(固定)在贮存室的混凝土天花板10中；内筒1的顶端和外筒2的顶端与混凝土天花板10之间通过隔热材料密封塞5隔离。
30.在内筒1的底端和外筒2的底端设置在底部支撑座7上，底部支撑座7(见图6)为设有支撑柱12的环形结构，内筒1和外筒2通过底部支撑座7固定，构成双层贮存井装置18的底端，内筒1的底端的开口与底部支撑座7的中空部分一起作为双层贮存井装置18的底部通风口9，底部支撑座7还用于通过支撑柱12对内筒1内部存放的产品杯6进行支撑；底部支撑座7的下表面设置在贮存室的混凝土地板11上，混凝土地板11上设有与底部通风口9相对应的通孔，用于气流进入内筒1内部。
31.内筒1的内表面与产品杯6的杯体之间保持10mm-20mm的缝隙，内筒1与外筒2之间的间隙为100-200mm。
32.隔热材料密封塞5的材质为膨胀珍珠岩制品；膨胀珍珠岩制品的允许使用温度高于产品杯6的外表面最高温度，且密度小，热导率低，可以和混凝土很好结合。
33.内筒1、外筒2、螺旋导流片3和底部支撑座7的材质为不锈钢，内筒1的壁厚为5-10mm，外筒2的壁厚为2-5mm。
34.最后，对本发明的具体应用作进一步详细的描述。
35.如图7所示，本发明提供的用于放射性物质的产品杯的双层贮存井装置18(以下简称“井筒”)设置在贮存室内，贮存室设置在贮存大厅地板17下方。来自风机的风自贮存室通风入口13进入贮存室下降通风通道后到达贮存室底部风道14，通过贮存室底板11(混凝土)上的通孔进入井筒的底部通风口9。一部分冷却风沿产品杯6与井筒的内筒1之间的缝隙向上流动，带走产品杯6产生的热量，同时，另一部分冷却风通过井筒的内筒1和外筒2之间的螺旋状气体流道向上流通，流通过程中冷却风在螺旋导流片3的作用下产生二次环流增强换热。自产品杯6与井筒的内筒1之间的缝隙向上流动的空气直接从井筒顶部的顶部通风口8流出至贮存室顶部风道15。自井筒的内筒1和外筒2之间的螺旋状气体流道向上流通的空气，向上流通的同时通过内筒1上的通风孔4进入产品杯6与井筒的内筒1之间的流通区域，增强其湍流度。自井筒的内筒1和外筒2之间的螺旋状气体流道向上流通的空气到达井筒顶部时，由于隔热材料密封塞5的存在，不能直接流通至贮存室顶部风道15，需通过内筒1顶部周向设置的较多的通风孔4进入贮存室顶部风道15。进入贮存室顶部风道15的冷却风通过排风机房或排风烟囱进入外界环境。
36.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。