一种高安全性的乏燃料贮存格架的制作方法

本发明属于乏燃料安全技术领域，具体涉及一种高安全性的乏燃料贮存格架。

背景技术：

乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生，乏核燃料中包含有大量的放射性元素，因此具有放射性，如果不加以妥善处理，会严重影响环境与接触它们的人的健康。日本福岛核电站事故后，乏燃料水池的安全性引起了国内外核电业界的广泛关注。乏燃料水池失去冷却后，乏燃料组件余热将导致乏燃料水池水分蒸发，水位下降，至乏燃料组件裸露后，乏燃料贮存格架内的水无法形成自然循环，乏燃料组件裸露部分仅依靠内部蒸汽带走余热，换热条件急剧下降，最终将导致乏燃料温度上升发生熔毁，造成大量放射性释放。因此需要对乏燃料贮存格架进一步完善，应对乏燃料水池水位下降的情况。

技术实现要素：

针对目前的乏燃料贮存格架存在的问题，即当乏燃料水池失去冷却导致乏燃料组件裸露后，乏燃料组件裸露部分的冷却条件急剧恶化，不足以带走乏燃料组件裸露部分余热，最终将导致乏燃料上升并熔毁以及大量放射性释放的情况，本发明的目的是提供一种高安全性的乏燃料贮存格架，可以使乏燃料组件裸露部分能够依靠空气自然循环带走余热，保证乏燃料组件的冷却，从而保证乏燃料贮存的安全性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种高安全性的乏燃料贮存格架，其中，包括若干个由隔板隔离出来的阵列分布的贮存格，每个所述贮存格中设有一个用于贮存乏燃料组件的套筒，所述套筒垂直于地面，所述套筒的侧壁上设有若干个流通孔。

进一步，所述套筒与所述隔板之间留有能够通过气体或者液态的冷却剂的隔层。

进一步，每个所述贮存格内的所述隔层和所述套筒之间，能够通过所述套筒侧壁上的所述流通孔实现气体或者液态的所述冷却剂的流通。

进一步，所述流通孔在所述套筒的侧壁上由上至下均匀排列。

进一步，所述流通孔采用外低内高的方式开斜孔，有利于控制循环流向，同时也能减小开孔对屏蔽的影响。

进一步，所述套筒的相邻的两个侧壁上的所述流通孔的上下位置错开排列，相对的两个侧壁上的所述流通孔的位置一致。

进一步，所述流通孔上设置导流管，以使通过所述导流管的反向阻力要大于正向阻力，有利于控制空气自然循环方向。

进一步，所述套筒具有隔热效果,以保证所述套筒的内部和外部的空气在温差下能形成自然循环。

进一步，所述隔板含有中子吸收材料，能够防止所述乏燃料组件临界。

本发明的有益效果在于：

通过贮存单元3和隔层4空间中的气体流经套筒1上的流通孔6形成自然循环带走乏燃料组件5裸露部分的余热，保证乏燃料组件5的冷却，避免乏燃料组件5熔毁发生大量放射性释放，从而保证乏燃料组件5贮存的安全性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架的俯视图；

图2是本发明具体实施方式中所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架的第1种方案的侧向剖视图(a-a向剖视图，只包括一个隔板内的套筒和乏燃料组件)；

图3是本发明具体实施方式中所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架的第2种方案的侧向剖a-a向剖视图，视图(只包括一个隔板内的套筒和乏燃料组件)；

图4是本发明具体实施方式中所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架的第3种方案的侧向剖视图(a-a向剖视图和b-b向剖视图，只包括一个隔板内的套筒和乏燃料组件)；

图中：1-套筒，2-隔板，3-贮存单元，4-隔层，5-乏燃料组件，6-流通孔，7-冷却剂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本发明提供的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其中，包括若干个由隔板2隔离出来的阵列分布的贮存格，每个贮存格中设有一个用于贮存乏燃料组件5的套筒1，每个套筒1作为一个贮存单元3，套筒1垂直于地面，套筒1的侧壁上设有若干个流通孔6。

套筒1与隔板2之间留有能够通过气体或者液态的冷却剂7的隔层4，套筒1的顶部为敞开结构。

每个贮存格内的隔层4和套筒1之间，能够通过套筒1侧壁上的流通孔6实现气体或者液态的冷却剂7的流通。

流通孔6在套筒1的侧壁上由上至下均匀排列,并且在4个侧面的高度相同。

流通孔6采用外低内高的方式开斜孔，这有利于控制循环流向，同时也能减小对开孔屏蔽的影响。

套筒1具有隔热效果,以保证套筒1内外温差下套筒1内部和外部的空气能形成自然循环。

隔板2含有中子吸收材料，能够防止乏燃料组件5临界。

当乏燃料组件5裸露后，贮存单元3与隔层4空间内水位逐渐下降，每降低一定高度后，将有新的流通孔6露出水面，贮存单元3内气体被乏燃料组件5加热，要高于隔层4内气体温度，隔层4内气体密度大于贮存单元3内气体密度，在压力差作用下，贮存单元3和隔层4空间中的气体通过套筒1上的流通孔6形成自然循环，该气体自然循环流量将可以带走乏燃料组件5裸露部分的余热。

图3中的方案是图1、图2中的方案的一种可能的变形，主要考虑不同的流通孔结构。相比图1、图2中的方案，图3的方案在流通孔6处设置导流管，以使通过导流管的反向阻力要大于正向阻力，更有利于控制空气自然循环方向。

图4中的方案是图1中的方案的另一种可能的变形，主要考虑不同的流通孔高度。相比图1中的方案，图3的方案a-a剖面的流通孔高度与b-b剖面的流通孔高度错开，以在同样开孔数量下缩小流通孔之间的高度差，该高度差是流通孔与水面之间流通较差区域的最大高度。

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。

技术特征：

1.一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：包括若干个由隔板(2)隔离出来的阵列分布的贮存格，每个所述贮存格中设有一个用于贮存乏燃料组件(5)的套筒(1)，所述套筒(1)垂直于地面，所述套筒(1)的侧壁上设有若干个流通孔(6)。

2.如权利要求1所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述套筒(1)与所述隔板(2)之间留有能够通过气体或者液态的冷却剂(7)的隔层(4)。

3.如权利要求2所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：每个所述贮存格内的所述隔层(4)和所述套筒(1)之间，能够通过所述套筒(1)侧壁上的所述流通孔(6)实现气体或者液态的所述冷却剂(7)的流通。

4.如权利要求3所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述流通孔(6)在所述套筒(1)的侧壁上由上至下均匀排列。

5.如权利要求4所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述流通孔(6)采用外低内高的方式开斜孔，有利于控制循环流向，同时也能减小开孔对屏蔽的影响。

6.如权利要求5所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述套筒(1)的相邻的两个侧壁上的所述流通孔(6)的上下位置错开排列，相对的两个侧壁上的所述流通孔(6)的位置一致。

7.如权利要求4所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述流通孔(6)上设置导流管，以使通过所述导流管的反向阻力要大于正向阻力，有利于控制空气自然循环方向。

8.如权利要求1所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述套筒(1)具有隔热效果,以保证所述套筒(1)的内部和外部外的空气在温差下能形成自然循环。

9.如权利要求1所述的一种高安全性的乏燃料贮存格架，其特征是：所述隔板(2)含有中子吸收材料，能够防止所述乏燃料组件(5)临界。

技术总结
本发明属于乏燃料安全技术领域，具体涉及一种高安全性的乏燃料贮存格架，包括若干个由隔板(2)隔离出来的阵列分布的贮存格，每个所述贮存格中设有一个用于贮存乏燃料组件(5)的套筒(1)，所述套筒(1)垂直于地面，所述套筒(1)的侧壁上设有若干个流通孔(6)。本发明所提供的一种高安全性的乏燃料贮存格架通过贮存单元(3)和隔层(4)空间中的气体流经套筒(1)上的流通孔(6)形成自然循环带走乏燃料组件(5)裸露部分的余热，保证乏燃料组件(5)的冷却，避免乏燃料组件(5)熔毁发生大量放射性释放，从而保证乏燃料组件(5)贮存的安全性。

技术研发人员：周喆;王辉;石雪垚;蔡盟利;孙婧;雷宁博;李汉辰;王贺南;常愿;孙晓晖
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：2020.04.20
技术公布日：2020.08.28