重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器

技术领域

本发明属于重水堆乏燃料干式贮存技术领域，具体涉及一种重水堆乏燃料 干式贮存屏蔽运输容器。

背景技术

随着重水堆的运行，会产生大量的乏燃料。重水堆产生的乏燃料，在卸料 后存放在乏燃料池内。然而乏燃料池终会被装满，因此必须解决乏燃料的出路 问题，否则会严重影响到核电厂的正常运行。

目前，国际上解决乏燃料出路的做法是采用重水堆乏燃料在核电厂内临时 干式贮存的方法，即建造重水堆乏燃料干式贮存模块。该贮存模块外部是矩形 的钢筋混凝土结构，每个模块内设有40个贮存筒，按4行10列排列，每个贮 存筒可存放10个乏燃料篮，每个乏燃料篮装有60个乏燃料棒束。在乏燃料篮 从屏蔽工作箱到模块贮存区的运输期间，屏蔽运输容器用于提供对乏燃料篮的 屏蔽。

现有的屏蔽运输容器主要存在以下缺点：(1)平移门驱动机构的稳定性较 差；(2)抓具头的对中性较差；(3)设备运行的安全性较差；(4)设备运行的 可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器，以在确 保满足其屏蔽功能的前提下，克服现有设备存在的上述缺点。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案如下：一种重水堆乏燃料干式 贮存屏蔽运输容器，该装置包括屏蔽筒体、吊轭组件、环链电动葫芦、平移门 驱动机构和平移门；所述吊轭组件由一个水平的横梁与位于横梁两端的两个垂 直的连接柱的上端连接组成，两个连接柱的下端分别与屏蔽筒体的相对两侧连 接；环链电动葫芦安装在横梁的中部下端，其环链与抓具头适配器的一端连接， 抓具头适配器的另一端与抓具头连接，且抓具头适配器与抓具头位于屏蔽筒体 内；屏蔽筒体下部的一侧开有矩形的平移门槽，平移门槽的左右两侧安装有轨 道，在屏蔽筒体的外部有轨道延伸结构，两条轨道从屏蔽筒体内部铺设到轨道 延伸结构，平移门安装在两条轨道之间，平移门驱动机构安装在轨道延伸结构 的后端，在其作用下平移门可在两条轨道之间运动，并可进入屏蔽筒体的平移 门槽中。

所述的屏蔽筒体的下端为正方形的底座，上接一个圆柱形的筒体，其整体 由内外两层钢板并中间灌铅构成，其内部形成可以容纳一个乏燃料篮的圆柱形 空腔；在屏蔽筒体的外表面装有含硼聚乙烯的中子屏蔽板；在筒体的上端设置 有扁圆柱形的顶盖，顶盖上开有通孔，与抓具头连接的抓具头适配器上部的环 链通过该通孔伸入到屏蔽筒体内；在顶盖上安装有接近开关A，作为乏燃料篮 的到位信号开关；在顶盖内安装有触发杆，以与抓具头适配器配合，实现对该 屏蔽运输容器的电缆和气管的限位功能；在筒体的相对两侧分别安装有两块竖 直相对的吊轭连接板，吊轭组件的两个连接柱的下端分别连接在筒体的相对两 侧的两块竖直相对的吊轭连接板之间；在筒体上均布有若干个卸扣；在筒体上 还设置有若干角钢。

在所述的底座的一侧开有矩形的平移门槽；在底座的上面，且位于平移门 槽的上部安装有接近开关B，作为平移门关闭的到位信号开关；在底座的上面， 且位于平移门槽的一侧安装有平移门锁，用于当平移门打开或关闭时将其锁定。

所述的抓具头适配器的下部为圆柱形，圆柱形的上部为圆盘，且圆盘直径 大于圆柱形的直径，圆盘上开有三个竖直通孔，供两根气管和一根电缆穿过； 抓具头适配器圆盘的一端与环链电动葫芦的环链连接，圆柱形的一端与抓具头 连接；当抓具头适配器与抓具头向上运动时，触发屏蔽筒体的顶盖内安装的触 发杆，触发杆被顶起，安装在屏蔽筒体的顶盖上的接近开关A被触发，环链电 动葫芦停止动作，从而实现对该屏蔽运输容器的电缆和气管的限位功能。

所述的吊轭组件的横梁是由两块竖直的钢板通过销轴连接组成，在横梁两 块钢板的中部分别焊接有两块钢板，吊装销贯穿于两块钢板之间，在吊装销的 顶部设置有一个手摇式丝杠驱动机构，通过该驱动机构，可以移动吊装销的位 置，以便吊车的吊钩放下并对中，然后再通过该驱动机构使得吊装销回复原位； 在两块钢板之间有两个重心调节块分别通过螺栓固定在两块钢板上，且在重心 调节块与钢板之间设置有调整垫片，用于对重心调节块的位置进行调整，使得 吊车的吊钩起吊时，设备能够保持平衡。

在所述的吊轭组件的横梁的一端，且在其两块钢板之间安装有气管导向轮 I；在横梁的另一端，且在其两块钢板之间安装有电缆导向轮I；两个连接柱内部 沿轴线开有矩形槽，在安装有气管导向轮I一侧的连接柱的上端安装有气管定滑 轮组，该连接柱内部的矩形槽中安装有气管动滑轮组，该连接柱外表面的中部 内侧安装有气管导向轮II；在安装有电缆导向轮I一侧的连接柱的上端安装有电 缆定滑轮组，该连接柱内部的矩形槽中安装有电缆动滑轮组，该连接柱外表面 的中部内侧安装有电缆导向轮II，且在与电缆导向轮II相对的一侧安装有电气 控制箱，屏蔽运输容器运行所需的各种电缆和气管、电源和气源与屏蔽运输容 器的接口均安装于电气控制箱内。

所述的气管和电缆的布置方式如下：两根气管从电气控制箱引出，依次经 过气管动滑轮组、气管定滑轮组、气管导向轮I和气管导向轮II，再从抓具头适 配器穿过；一根电缆从电气控制箱引出，依次经过电缆动滑轮组、电缆定滑轮 组、电缆导向轮I和电缆导向轮II，再从抓具头适配器穿过；两根气管和一根电 缆从抓具头适配器穿过后，均与抓具头连接。

在所述的环链电动葫芦上安装有高度指示控制模块，高度指示控制模块包 括触发装置和显示仪表，其中触发装置安装在环链电动葫芦上，用于采集乏燃 料篮的高度信号，显示仪表安装在电气控制箱中，用于显示乏燃料篮的高度； 在环链电动葫芦上方还安装有载荷传感器和超重保护控制模块，载荷传感器采 集乏燃料篮起吊过程的重量信号，超重保护控制模块获得该重量信号后进行判 断，若重量信号异常，则控制环链电动葫芦停止动作。

所述的平移门为外部钢板内部灌铅制成，其左右两侧安装有轨道轮；所述 的平移门驱动机构包括电机、支座和丝杠，支座安装在轨道延伸结构的后端， 电机安装在支座上，电机带动丝杠运动，丝杠带动平移门运动；在轨道延伸结 构的后端还安装有接近开关C，作为平移门打开的到位信号。

在所述的轨道延伸结构的上方设置有钢制的桥架，桥架的主体由一个平台 和位于平台上方的两排平行设置的护栏组成；平台的一端连接在屏蔽筒体上， 在两排护栏之间安装有防护门；在平台下端的两侧分别设置有人行梯；桥架与 屏蔽筒体的角钢连接支撑；在轨道延伸结构上还设置有若干连接杆，其另一端 与屏蔽筒体通过螺栓连接。

本发明所取得的有益效果如下：该重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器在 确保满足其屏蔽功能的前提下，简化了设计方案，降低了制造难度和制造成本， 减少了操作人员所受的辐射剂量，同时提高了设备运行的稳定性、可靠性和安 全性。具体包括如下几个方面：

(1)针对原屏蔽运输容器的平移门驱动机构稳定性较差的缺点，本屏蔽运 输容器作了如下改进：

本屏蔽运输容器的平移门驱动机构在两端均有支承，有效地保证了设备运 行的稳定性，同时简化了其内部机构的设计，使得结构紧凑有效，降低了制造 的难度和成本，改善了设备运行的安全性和可靠性；

(2)针对原屏蔽运输容器的抓具头对中性较差的缺点，本屏蔽运输容器作 了如下改进：

本屏蔽运输容器采用定滑轮组和动滑轮组配合的机构，其对电缆和气管施 加的力为恒力，不会因电缆和气管放出的长度而变化，同时电缆和气管受到的 张力大小由配重调整平衡，从而大大提高了抓具头的对中精度，保证了屏蔽运 输容器可以从贮存筒内回取乏燃料篮；同时，由于动滑轮组的移动距离与抓具 头的移动距离成固定的倍数关系，此机构兼具机械式抓具头高度指示的功能， 为操作人员提供了可靠的操作依据，提高了设备运行的安全性；

本屏蔽运输容器的抓具头适配器增加了对气管和电缆的限位功能，使得抓 具头适配器与抓具头之间的电缆和气管保持松弛状态，从而保证抓具头不受电 缆和气管的外力作用，仅在重力作用下保持垂直状态，保证了抓具头的对中性， 提高了设备的可靠性；而且抓具头适配器兼具乏燃料篮上限位开关触发器的功 能，继而能够避免乏燃料篮冲顶事故的发生；

(3)针对原屏蔽运输容器的设备运行安全性较差的缺点，本屏蔽运输容器 作了以下改进：

本屏蔽运输容器的吊轭组件采用调整垫片对重心调节块的位置进行调整， 使得吊车的吊钩起吊时，设备能够保持平衡；同时在吊轭组件的吊装销顶部增 加了一个手摇式丝杠驱动机构，通过该驱动机构，移动吊装销的位置，以便吊 钩放下并对中，然后再通过该驱动机构使得吊装销回复原位，提高了吊钩安装 过程中的安全性，减轻了操作人员的劳动强度，同时降低了操作人员所受的辐 射剂量；

本屏蔽运输容器增加了乏燃料篮起吊过程中的高度指示控制模块，可以通 过该控制模块判断乏燃料篮的运行位置，对设备进行操作；该控制模块避免了 原屏蔽运输容器存在的风险，很大程度地提高了设备运行的可靠性和安全性；

本屏蔽运输容器增加了超重保护控制模块，其与载荷传感器共同配合，以 防止环链电动葫芦过载引起的乏燃料篮跌落事故的发生，提高了设备运行的安 全性；

(4)针对原屏蔽运输容器的设备运行可靠性较差的缺点，本屏蔽运输容器 作了如下改进：

本屏蔽运输容器的平移门限位开关采用感应式接近开关，其精度和可靠性 有很大提高，提高了设备运行的可靠性的同时简化了设计，降低了制造成本；

(5)本屏蔽运输容器在满足辐射屏蔽要求的基础上对中子屏蔽板作了简化 设计，降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器结构图；

图2为本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器的屏蔽筒体结构图；

图3为本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器的吊轭组件结构图；

图4为本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器的平移门及平移门 驱动机构结构图；

图5为本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运输容器的桥架结构图。

图中：1、屏蔽筒体；2、吊轭组件；3、环链电动葫芦；4、桥架；5、平移 门驱动机构；6、平移门；11、接近开关A；12、顶盖；13、中子屏蔽板；14、 筒体；15、接近开关B；16、吊轭连接板；17、平移门锁；18、底座；19、角钢； 110、平移门槽；111、卸扣；21、气管导向轮I；22、气管定滑轮组；23、气 管动滑轮组；24、气管导向轮II；25、抓具头适配器；26、手摇式丝杠驱动机构； 27、电缆导向轮I；28、电缆定滑轮组；29、载荷传感器；210、电气控制箱； 211、高度指示控制模块；212、电缆导向轮II；213、横梁；214、连接柱；215、 超重保护控制模块；216、钢板；31、轨道轮；32、轨道；33、电机；34、支座； 35、接近开关C；36、轨道延伸结构；41、平台；42、护栏；43、防护门；44、 人行梯；45、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述重水堆乏燃料干式贮存屏蔽运 输容器包括屏蔽筒体1、吊轭组件2、环链电动葫芦3、桥架4、平移门驱动机 构5和平移门6；所述吊轭组件2由一个水平的横梁213通过销轴与位于横梁两 端的两个垂直的连接柱214的上端连接组成，两个连接柱214的下端分别与屏 蔽筒体1的相对两侧连接；环链电动葫芦3安装在吊轭组件2的横梁213的中 部下端；屏蔽筒体1下部的一侧开有矩形的平移门槽110，平移门槽110的左右 两侧安装有轨道32，在屏蔽筒体1的外部有轨道延伸结构36，两条轨道32从 屏蔽筒体1内部铺设到轨道延伸结构36，平移门6安装在两条轨道之间，平移 门驱动机构5安装在轨道延伸结构36的后端，在其作用下平移门6可在两条轨 道之间运动，并可进入屏蔽筒体1的平移门槽1 10中；在轨道延伸结构36的上 方设置有桥架4。

如图2所示，所述屏蔽筒体1的下端为正方形的底座18，上接一个圆柱形 的筒体14，其整体由内外两层钢板并中间灌铅构成，其内部形成可以容纳一个 乏燃料篮的圆柱形空腔；屏蔽筒体1的外表面装有含硼聚乙烯的中子屏蔽板13， 以提供中子屏蔽；筒体14的上端设置有扁圆柱形的顶盖12，其内部形状与抓具 头相匹配，顶盖12上开有通孔，与抓具头连接的抓具头适配器25上部的环链 通过该通孔伸入到屏蔽筒体1的内部；在顶盖12内安装有触发杆，以与抓具头 适配器25配合，实现对电缆和气管的限位功能；在顶盖12上还安装有接近开 关A11，作为乏燃料篮的到位信号开关；在筒体14上均布有若干个卸扣111， 用于在运输过程中将该屏蔽运输容器固定在拖车上；在筒体14上还设置有若干 角钢19，实现对桥架4的支撑；在筒体14的相对两侧分别安装有两块竖直相对 的吊轭连接板16，吊轭组件2的两个连接柱214的下端分别连接在筒体14的相 对两侧的两块竖直相对的吊轭连接板16之间；在底座18的一侧开有矩形的平 移门槽110，平移门槽110的左右两侧安装有轨道32，在底座18的上面，且位 于平移门槽110的上部安装有接近开关B15，作为平移门6关闭的到位信号开关； 在底座18的上面，且位于平移门槽110的一侧安装有平移门锁17，用于当平移 门6进入平移门槽1 10内，即平移门6关闭或当平移门6离开平移门槽1 10，即 平移门6打开时将其锁定。

如图3所示，所述吊轭组件2由一个水平的横梁213通过销轴与位于横梁 两端的两个垂直的连接柱214的上端连接组成；两个连接柱214的下端分别连 接在筒体14的相对两侧的两块竖直相对的吊轭连接板16之间；横梁213是由 两块竖直的钢板通过销轴连接组成，在横梁213两块钢板的中部分别焊接有两 块钢板216，吊装销贯穿于两块钢板216之间，在吊装销的顶部设置有一个手摇 式丝杠驱动机构26，通过该驱动机构，可以移动吊装销的位置，以便吊车的吊 钩放下并对中，然后再通过该驱动机构使得吊装销回复原位；在两块钢板216 之间有两个重心调节块分别通过螺栓固定在两块钢板216上，且在重心调节块 与钢板216之间设置有调整垫片，用于对重心调节块的位置进行调整，使得吊 车的吊钩起吊时，设备能够保持平衡；在横梁213的一端，且在其两块钢板之 间安装有气管导向轮I21；在横梁213的另一端，且在其两块钢板之间安装有电 缆导向轮I27；两个连接柱214内部沿轴线开有矩形槽，在安装有气管导向轮I21 一侧的连接柱214的上端通过销轴安装有气管定滑轮组22，该连接柱214内部 的矩形槽中安装有气管动滑轮组23，该连接柱214外表面的中部内侧安装有气 管导向轮II24；在安装有电缆导向轮I27一侧的连接柱214的上端通过销轴安装 有电缆定滑轮组28，该连接柱214内部的矩形槽中安装有电缆动滑轮组，该连 接柱214外表面的中部内侧安装有电缆导向轮II212，且在与电缆导向轮II212 相对的一侧安装有电气控制箱210，屏蔽运输容器运行所需的各种电缆和气管、 电源和气源与屏蔽运输容器的接口等均安装于电气控制箱210内；且气管导向 轮II24与电缆导向轮II212相对；环链电动葫芦3安装在横梁213的中部下端， 其上安装有高度指示控制模块211，高度指示控制模块211包括触发装置和显示 仪表，其中触发装置安装在环链电动葫芦3上，用于采集乏燃料篮的高度信号， 显示仪表安装在电气控制箱210中，用于显示乏燃料篮的高度；在环链电动葫 芦3上方还安装有载荷传感器29和超重保护控制模块215，载荷传感器29采集 乏燃料篮起吊过程的重量信号，超重保护控制模块215获得该重量信号后进行 判断，若重量信号异常，则控制环链电动葫芦3停止动作；抓具头适配器25的 下部为圆柱形，圆柱形的上部为圆盘，且圆盘直径大于圆柱形的直径，圆盘上 开有三个竖直通孔，供两根气管(进气管和出气管)和一根电缆穿过，抓具头 适配器25圆盘的一端与环链电动葫芦3的环链连接，圆柱形的一端与抓具头通 过销轴连接，抓具头适配器25与抓具头从屏蔽筒体1的顶盖12上的通孔伸入 到屏蔽筒体1中；其中两根气管与一根电缆的布置方式如下：两根气管从电气 控制箱210引出，依次经过气管动滑轮组23、气管定滑轮组22、气管导向轮I21 和气管导向轮II24，再从抓具头适配器25圆盘上的两个竖直通孔穿过；一根电 缆从电气控制箱210引出，依次经过电缆动滑轮组、电缆定滑轮组28、电缆导 向轮I27和电缆导向轮II212，再从抓具头适配器25圆盘上的另一个竖直通孔穿 过；两根气管和一根电缆从抓具头适配器25穿过后，均与抓具头连接；当抓具 头适配器25与抓具头向上运动时，触发屏蔽筒体1的顶盖12内安装的触发杆， 触发杆被顶起，安装在屏蔽筒体1的顶盖12上的接近开关A11被触发，环链电 动葫芦3停止动作，从而实现对气管和电缆的限位功能。

如图4所示，所述平移门6为外部钢板内部灌铅制成，其左右两侧安装有 轨道轮31，平移门驱动机构5安装在轨道延伸结构36的后端，在其作用下平移 门6可沿屏蔽筒体1的平移门槽110两侧安装的轨道32在轨道延伸结构36上 运动，并可进入屏蔽筒体1的平移门槽110中；平移门驱动机构5包括电机33、 支座34和丝杠，支座34安装在轨道延伸结构36的后端，电机33安装在支座 34上，电机33带动丝杠运动，丝杠带动平移门6运动；在轨道延伸结构36的 后端还安装有接近开关C35，作为平移门6打开的到位信号。

如图5所示，所述钢制的桥架4位于轨道延伸结构36的上方，由一个平台 41和位于平台41上方的两排平行设置的护栏42组成，平台41的一端连接在屏 蔽筒体1的筒体14上，在两排护栏42之间安装有防护门43，在平台41下端的 两侧分别设置有人行梯44；桥架4与屏蔽筒体1的角钢19连接支撑；在轨道延 伸结构36上还设置有若干连接杆45，其另一端与屏蔽筒体1通过螺栓连接；桥 架4为操作人员提供从池外工作平台到另一边的通道。

该屏蔽运输容器的工作流程如下：

在将乏燃料棒束从乏燃料池中运出之前，乏燃料棒束先从倾翻机中移出， 并放入乏燃料篮中，乏燃料篮通过屏蔽的斜槽直接吊入屏蔽工作箱中，屏蔽运 输容器定位在屏蔽工作箱顶部的开口上。当乏燃料篮烘干并密封焊接后，屏蔽 运输容器的平移门6完全打开，并保持打开状态直至乏燃料篮通过吊轭组件2 装吊入屏蔽运输容器的屏蔽筒体1内。

一旦乏燃料篮完全提升至屏蔽运输容器的屏蔽筒体1内，屏蔽运输容器的 平移门6关闭并通过平移门锁17锁住，然后乏燃料篮被降下并搁置在平移门6 上。在该操作过程中，吊轭组件2的抓具头始终保持与乏燃料篮的连接。然后 延伸厂房中的吊车将屏蔽运输容器从屏蔽工作箱上吊走，并将其放于拖车上固 定，然后运至模块贮存区。

在模块贮存区，导向装置已经在重水堆乏燃料干式贮存模块顶部就位；拖 车定位于需要操作的模块旁；门式起重机主钩将屏蔽运输容器从拖车上吊至模 块顶部，并将屏蔽运输容器移至导向装置中，起重机副钩起吊装载塞，2个吊钩 同时移动。当屏蔽运输容器移动就位时，装载塞被移至另一边；然后屏蔽运输 容器下降进入被固定在贮存筒上的导向装置上。

乏燃料篮提升离开屏蔽运输容器的平移门6后，解除平移门锁17的锁定状 态，然后打开平移门6并重新锁定平移门锁17，接着通过吊轭组件2将乏燃料 篮慢慢地吊入贮存筒中；当乏燃料篮就位，吊轭组件2的抓具头松开乏燃料篮， 并返回到屏蔽运输容器中；此时解除平移门锁17的锁定状态，然后打开平移门 6并重新锁定平移门锁17；把屏蔽运输容器运回屏蔽工作箱的过程正好与之相 反。重复以上操作过程把每个乏燃料篮装入重水堆乏燃料干式贮存模块的贮存 筒中，直至贮存筒装满为止。