用于减小两个实体之间的热阻的方法和可动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于核燃料存储托架的大致棱柱形的传热元件(30、32、34、36)，所述传热元件包括三个主表面(303、303′、305、325、345、365)和两个侧表面(301、301′)，所述主表面包括基部和两个副平面表面，所述传热元件由传热材料制成，并且所述传热元件在其侧部上设置有用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减小两个实体之间的热阻的方法和可动装置
本专利技术涉及一种用于核燃料组件的存储托架，该存储托架由多个大长度的相邻单元构成，燃料组件或可选地若干燃料组件的棒可以被引入到所述多个相邻单元中的每个单元中。
技术介绍
所述存储托架(也称作存储篮)旨在用于存储和/或运输可选地被封装或被屏敝或不被封装或不被屏敝的燃料组件。所述存储托架适用于辐射燃料，但也可被用于新燃料。所述存储托架可以例如在将燃料存储在水池中期间或在将燃料引入到运输或存储封装件中期间在干燥介质或潮湿介质中使用。为了运输燃料组件的罐体的不同功能(辐射保护、抗冲击性、耐火性等)的需要而提供的解决方案为不同的材料的叠组。在需要排出大功率的情况下，对内部温度的限制的起因是存在对该叠组而言必要的间隙。与安全性相关联并且与辐射性材料的运输相关联的问题在文献B.Lenail,RevueGénéraleNucléairen°12005的“Lasuretédestransportsdematièresradioactives”(放射性材料的安全运输)；B.C.Bernardo,IAEABulletinVol.21,n°6的“Conception,fabricationetessaisdesemballagespourletransportdesmatièresradioactives”(用于运输放射性材料的封装件的设计、构造和测试)或者说在文献EP0752151中进行了描述。通常，燃料组件在包含多达12个(或更多)组件的干式罐体中被运送。这些运输封装件已经得到相关的法国、英国和日本当局的认可并且满足国际原子能机构规则为B式封装件所制定的标准。使用了将近40年的这种类型的罐体基于防止任何放射性泄漏的封装件(双屏障、着火特性等)所固有的性能原理。如图1所示，罐体在其较大长度上从外部到内部包括：-外部区域2、其可以设置有冷却翼片4，-中子吸收层6，-钢制套环8，-以及用于核燃料组件的存储托架10，该存储托架10包括一个或多个相邻单元12，燃料组件或(可选地)若干燃料组件的棒可以被引入到所述单元12中。用于核燃料组件的具有蜂窝状结构的各种类型的托架是已知的。它们通常保证了三个功能：-在干燥或有液态或气态的水(所述水能够包含例如硼基的中子吸收化合物)存在的情况下，控制存储在其中的成套组件的临界性。-满足两个目标的足够的机械强度：(i)保证装载有组件的托架的几何结构得到保持并且避免燃料棒在正常使用期间(处理、运输等)劣化，(ii)通过保持托架的几何结构而在即使根据现行规则的紧急状况下(显著冲击和掉落)也能够保证对临界性的控制，-热传递，以便排出在辐射的组件的情况下释放的热量。该托架有时也以提供对抗辐射的屏敝的补偿的目的而设计。该托架一般由若干材料联合构成，每种材料实现上述三个功能中的至少一个功能。通常，所使用的主要材料为：-不锈钢或铝(或铝合金)，以实现机械强度功能，-铝或铜(或铜合金)，以实现热传递功能，-硼化合物(诸如B4C基熔合体)、包含硼的铜合金、铝合金或不锈钢合金，以便实现临界性控制功能。从罐体的热性能的观点来看，内部功率的排出和30分钟的800℃的耐火性现在已经通过利用上述材料(钢制套环、铝制托架等)以及其性能(由翼片“复式”地横越、连结点的保护等)得到解决。对于实施并且特别是组装的问题，该系统在互锁不同的径向层的情况下特别需要更容易地将组件或托架引入到罐体中，从而在不同层之间的界面处，特别是在组件与空腔之间以及在托架与套环之间的界面处布置有间隙。例如大约介于5mm与2mm之间的这些间隙对于热传递的需要会是不利的。特别地，在大功率需要被排出的情况下，这些间隙的出现产生高热阻，由此产生大的热梯度，当希望增大最大可接受功率等级时，高热阻和大热梯度显著地增大了最大内部温度(最大内部温度还取决于材料，燃烧速率等)。目前，运输在氮环境下进行，但也可以使用更具传导性的气体(氦)，在这种情况下，分别为5mm和2mm的内部和外部间隙足以运输功率等级低的PWR(压水反应堆)燃料。但提出了能够运输更大功率的燃料(例如MOX燃料类型或者是在未来具有锕系元素的组件)的问题。由此，在不超过总体可接受的内部温度的情况下将卡路里良好地排出到外部的可能性是未来的关键问题。在这种情况下，产生问题的关键之处不在于需要排出的总功率，而是由于前述间隙的出现而产生的热梯度。因而，通过使用当前技术，在氦的环境下被运输的组件的最大功率会被限制到2.5kW(不超过450℃)和4.5kW(不超过650℃)，而对于排出的功率的需求会更高。文献WO2011/161233描述了一种系统，该系统能够减小由于外部间隙产生的接触热阻。在该系统中，托架的4个部分与钢制环圈进行接触。产生具有改善的径向传热性的简单系统，但没有涉及到内部间隙。因而，关于可排出功率的收益是低的。由此还提出了被称作内部间隙(组件与托架之间)的问题。事实上，重新考虑在氦的环境下具有组件的罐体的情况，在常规间隙(例如5mm的内部间隙和2mm的外部间隙)的情况下在650℃下可排出功率为6.3kW。如果外部间隙被消除，例如根据文献WO2011/61233的教导，在650℃下可排出功率为6.75kW，即可排出功率仅增加8％。如果2个间隙都被消除则功率变为8.75(即，增大+40％)，但是，在该技术中，定位成接触的表面是重要的(托架的外部表面的大约1/4)，从而除非存在有整体上可接受的制造公差，否则接触仅可能发生在一个发生器或简单地若干区域上。因此，存储或运输罐体内部的间隙(其中，间隙的厚度产生了重要的接触热阻)以及热标准不允许被超过，这在燃料组件的运输期间极大地影响了可排出功率。由此，产生了改善运输罐体内部的热交换的问题，以便降低达到标称工况的温度。
技术实现思路
在本文中提供了该限制的解决方案。首先描述的是一种用于核燃料存储托架的大致三棱柱形的传热元件，所述传热元件包括3个主表面和两个侧表面，所述主表面包括基部和2个副平面表面，所述元件由传热材料制成，并且所述元件在其侧部上设置有用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件的装置。每个传热元件由导热材料制成，因而具有良好的导热性，例如由诸如铝或铜的金属材制成。用于拉动所述元件的装置可以被置于所述侧表面上。例如，所述侧表面中的每个侧表面设置有至少2个销或2个凸耳。在变型中，用于拉动所述元件的装置可以形成在所述元件中的凹口或侧凹入部，每个所述凹入部出现在所述副平面表面中的一个中，并且可选地出现在相应的侧表面中，每个凹口的壁包括例如至少2个销或2个凸耳的装置。所述元件可以包括至少一个牵引联接件，所述至少一个牵引联接件例如具有内部切口并且与用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件的装置配合。所述元件可以在垂直于所述基部的平面中呈大致三角形形状。所述基部可以是平面的，或具有至少一个围绕大致平行于牵引方向的轴线的曲面。因此核燃料存储托架元件可以包括：-上述类型的传热元件的第一叠组，一个所述元件的每个副平面表面与相邻传热元件的副表面相对，使得不同的吸收元件的基部交替地朝向所述叠组的一侧并且相继的吸收元件的基部朝向所述叠组的另一侧，每个传热元件通过用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件的装置连接到与其相邻的传热元件，-用于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传热元件(30、32、34、36)，其用于核燃料存储托架并为大致棱柱形，所述传热元件(30、32、34、36)包括3个主表面(303、303′、305、325、345、365)和两个侧表面(301、301′)，所述主表面(303、303′、305、325、345、365)包括基部和2个副表面，所述传热元件(30、32、34、36)由传热材料制成，并且所述传热元件(30、32、34、36)在其侧部上设置有：用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件并且使所述元件从初始位置转换到升起位置或者从升起位置转换到初始位置的装置，在所述初始位置中所述传热元件被松开并且抵靠被称作热壁或冷壁的壁，在所述升起位置中所述传热元件与所述壁以间距或间隙(27、29)分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.28 FR 12527691.一种传热元件(30、32、34、36)，其用于核燃料存储托架并为大致棱柱形，所述传热元件(30、32、34、36)包括3个主表面(303、303′、305、325、345、365)和两个侧表面(301、301′)，所述主表面(303、303′、305、325、345、365)包括基部和2个副平面表面，所述传热元件(30、32、34、36)由传热材料制成，所述两个侧表面设置有：用于沿平行于所述基部并且平行于所述侧表面的方向拉动所述元件并且使所述元件从初始位置转换到升起位置或者从升起位置转换到初始位置的装置，在所述初始位置中所述传热元件被松开并且抵靠被称作热壁或冷壁的壁，在所述升起位置中所述传热元件与所述壁以间距或间隙(27、29)分离。2.根据权利要求1所述的元件，所述用于拉动所述元件的装置被置于所述侧表面上，或所述用于拉动所述元件的装置包括形成在所述元件中的侧凹口或侧凹入部(203、204、205、206)，每个所述凹入部出现在所述副平面表面中的一个中。3.根据权利要求2所述的元件，所述用于拉动所述元件的装置包括至少2个销或2个凸耳(30′、30″、32′、32″、34′、34″、36′、36″)，所述至少2个销或2个凸耳(30′、30″、32′、32″、34′、34″、36′、36″)被置于每个所述侧表面上，或者所述至少2个销或2个凸耳(30′、30″、32′、32″、34′、34″、36′、36″)被置于每个所述侧凹口或侧凹入部的壁上。4.根据权利要求1或2所述的元件，包括至少一个牵引联接件(40、42、44、47)，所述至少一个牵引联接件(40、42、44、47)与所述用于沿平行于所述基部的方向拉动所述元件的装置配合。5.根据权利要求4所述的元件，所述牵引联接件具有至少局部开口的内部。6.根据权利要求1或2所述的元件，在垂直于所述基部的平面中呈大致三角形形状。7.根据权利要求1或2所述的元件，所述基部呈平面状或形成圆柱的一部分(305′)。8.根据权利要求1或2所述的元件，所述副平面表面(303，303′)呈平面状或设置有波纹。9.根据权利要求2所述的元件，每个所述侧凹口或侧凹入部出现在相应的侧表面(301、301′)中。10.一种核燃料存储托架元件(60、62、64、66、68、70)，包括：根据权利要求1或2所述的传热元件的第一叠组，所述第一叠组布置在两个壁之间，一个所述传热元件的每个副平面表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：让克洛德·博纳尔，伯纳德·迪雷，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR