用于存储核燃料的反应性控制装置制造方法及图纸

用于存储核燃料的反应性控制装置包括顶部管板、多个固定在该顶部管板上的中子吸收棒，以及可滑动地安装在吸收棒上的浮动导向板，用于在下部位置和上部位置之间上下移动。反应性控制装置可以在乏燃料池中的湿存储中或在罐中的干燥存储中插入到乏燃料组件内。当燃料组件被从反应堆容器中通常被控制棒占据的核燃料芯中取出时，吸收棒被插入空导管中。在安装过程中，降低该装置以将吸收棒插入导管中。随着吸收棒继续滑过导向板时，导向板首先接合燃料组件，直到管板接合导向板，表示该装置被完全安装。

A reactive control device for storing nuclear fuel

A reactive control device for storing nuclear fuel includes a top tube plate, a plurality of neutron absorbing rods fixed on the top tube plate, and a floating guide plate slidably mounted on the absorber rod, which is used to move up and down between the lower part and the upper part. The reactive control device can be inserted into the spent fuel assembly in the wet storage in the spent fuel pool or in the dry storage in the tank. When the fuel assembly is removed from the nuclear fuel core, which is usually occupied by the control rod in the reactor vessel, the absorption rod is inserted into the air duct. In the installation process, the device is lowered to insert the absorption rod into the catheter. As the absorption rod continues to slide over the guide plate, the guide plate first joins the fuel assembly until the tube plate joins the guide plate, indicating that the device is fully installed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于存储核燃料的反应性控制装置相关申请的交叉引用本申请要求于2015年4月23日提交的美国临时申请No.62/151,566的权益，其通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及核燃料组件，更具体地涉及用于控制在核反应堆容器外部的燃料组件反应性的高度便携式装置和相关方法。用于存储商业核燃料的大多数高容量干燥存储罐,例如HI-STORM100系统中的MPC-32(USNRCDocket#72-1014)是所谓的无通量捕集器(NFT)型,这意味着单个中子吸收板位于两个相向的燃料组件之间。因此，存储单元被紧密地堆叠，并且可以容纳在给定横截面的桶(或罐)中的燃料组件的数量被最大化。然而，这些高容量燃料篮的缺点是它们不符合NRC(核管理委员会)对于初始富集度相对较高的新燃料(例如，5w/0U-235)的亚临界度标准(反应性倍数<0.95，所有不确定因素和偏差因素分为95％的置信度和95％的确定性)。即使是最现代的PWR燃料篮，例如MPC-37(NRCDocket#72-1032)中的PWR燃料篮，也不能满足最大的商业PWR燃料组件的上述临界度要求，尽管事实上它的特点是具有中子吸收板，该中子吸收板具有较老的篮设计中的明显更大的硼面积浓度(boronarealconcentration)。硼面积密度是中子吸收器的中子吸收能力的直接指标。通过依靠燃料池水中的可溶性硼(USNRC的10CFR72规则规定)，同时桶/罐被装载在燃料池中，以克服高容量燃料篮的中子吸收能力的这种缺陷。在运输过程中，美国NRC允许以10CFR71规则为燃料燃耗(USNRCISG-8)进行部分授信(credit)，从而使高容量燃料篮可用于存储和运输乏核燃料两者。然而，依赖监管部门的这种情况不是完全令人满意的，因为不同管辖区域允许的燃耗授信程度变化很大，燃料组件获得的燃耗暴露的实际数量有一些不确定性。显然，用额外的中子吸收能力来装备燃料会更好，因此不需要依赖硼授信或燃耗授信。需要一种用于存储核燃料并控制反应性改进的方法。
技术实现思路
本公开描述了一种反应性控制装置，其旨在被安装以在核燃料组件远离反应堆容器(例如在乏燃料池中)以及此后当将其转移到罐中干燥存储时降低其反应性。该装置可以通常被称为“HI-SERT”，此仅为方便参考，不是限定。使用HI-SERT设备旨在不要求依赖上述的硼授信或燃耗授信。一方面，用于存储核燃料的反应性控制装置包括：顶部管板；阵列，其包括固定地附接到所述顶部管板的多个垂直细长的中子吸收棒，所述吸收棒彼此平行布置；以及浮动导向板，其可滑动地安装在所述吸收棒上，用于沿着所述吸收棒向上和向下运动，所述浮动导向板能够在靠近所述吸收棒的底端的下部位置和邻接地接合所述顶部管板的上部位置之间移动。在一个方面，一种用于存储核燃料的反应性控制系统包括：核燃料组件，其包括底部喷嘴箱、顶部喷嘴箱、在喷嘴箱之间垂直延伸的多个燃料棒，以及在喷嘴箱之间垂直延伸的多个导管；反应性控制装置，包括顶部管板，固定地附接到顶部管板的多个中子吸收棒，和可滑动地安装在吸收棒上的浮动导向板，用于沿着吸收棒向上和向下运动，吸收棒能够可拆卸地插入燃料组件的导管中；其中所述反应性控制装置具有将所述吸收棒插入到所述燃料组件中之前的第一卸载位置以及在将所述吸收棒插入所述燃料组件的所述导管之后的第二安装位置；其中在第一卸载位置，在所述燃料组件中所述浮动导向板在空间上与所述顶部管板分离，在第二安装位置，所述浮动导向板与所述顶部管板邻接地接合。提供了一种用于控制从核反应堆芯移除的废核燃料组件中的反应性的方法。该方法包括：从核反应堆芯移除乏燃料组件；将反应性控制装置定位在乏燃料组件上方，该装置包括顶部管板，固定地连接到顶部管板上的多个吸收棒，以及可滑动地安装在吸收棒上的浮动导向板，用于沿着吸收棒向上和向下移动,顶部管板和浮动导向板在空间上分离；将每个吸收棒与设置在乏燃料组件中的多个导管中的相应一个导管对准；将反应性控制装置朝向乏燃料组件降低；将吸收棒插入导管中；首先使浮动导向板与燃料组件的顶部邻接地接合；将吸收棒滑动通过浮动导向板，同时使反应性控制装置继续朝向乏燃料组件降低；其次将顶部管板与浮动导向板接合，其中吸收棒完全插入导管中。从下文提供的详细描述中，本专利技术的其它适用范围将变得显而易见。应当理解，在指出本专利技术的优选实施例的同时，详细描述和具体实施例仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制本专利技术的范围。附图说明通过详细描述和附图将更充分地理解本专利技术，其中类似的元件被类似地标记，并且其中：图1是包括反应堆容器和燃料芯的核反应堆的侧视示意图；图2是来自图1的反应堆的燃料芯的燃料组件的透视图；图3是图2的放大立体图；图4是安装在图1的反应堆中的控制棒组件的局部横截面侧视图；图5是燃料组件的顶部的放大的局部横截面细节，示出安装在燃料芯中的控制棒组件；图6是反应性控制装置的透视图，用于控制被从反应堆容器移除并远离其存储的燃料组件的反应性；图7是其侧视图。图8是其俯视图。图9是其仰视图。图10-13是当燃料组件被从反应堆容器和燃料芯移除时，将反应性控制装置安装在该燃料组件中的顺序步骤的透视图。图14是乏燃料池的侧面剖视图，其包括燃料存储架，其燃料存储架保持有乏燃料组件，每个乏燃料组件包括安装在其中以用于乏燃料组件的湿存储的反应性控制装置；图15是图14的燃料存储架之一的透视图；和图16是示出用于湿法存储乏燃料组件的多用途罐和上堆叠(overpack)的分解透视图。所有附图是示意性的，而不一定按比例绘制。详细说明本文通过参考示例性实施例来说明和描述本专利技术的特征和益处。示例性实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图将被认为是整个书面描述的一部分。因此，本公开明确地不应限于示例性实施例，其示出可能单独存在或以其他特征组合存在的特征的一些可能的非限制性组合。在本文公开的实施例的描述中，对于方向或取向的任何参考仅仅是为了方便描述而非旨在限制本专利技术的范围。“下”、“上”、“水平”，“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶”和“底”例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为指的是如所描述的或如所讨论的图中所示的方向。这些相关术语仅为了便于描述，并且不要求设备以特定的方向构造或操作。诸如“附接”、“附连”、“连接”、“耦合”、“相互联系”和类似的术语是指其中结构通过中间结构直接或间接地彼此固定或附接的关系，以及两者可移动的或刚性的附接或关系，除非另有明确说明。如本文所使用的，本文公开的任何范围用作描述在该范围内的每个值的简写。可以选择范围内的任何值作为范围的终点。此外，本文引用的所有参考文献通过引用整体并入本文。在本公开的定义和引用的参考文献的定义中发生冲突的情况下，以本公开为准。首先参考图1-3和5，示出了反应堆容器25和垂直细长的核燃料组件20(本领域中也称为“燃料束”)。在一个实施例中，燃料组件20可以是压水反应堆(PWR)燃料组件。燃料组件20可拆卸地插入反应堆容器中并形成燃料芯23的组成部分，用于加热在其中循环的一次冷却剂。在实践中，芯包括这种燃料组件的阵列116。每个燃料组件20包含多个燃料棒21，其以阵列的方式机械耦合在一起，该阵列可作为一个单元插入反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存储核燃料的反应性控制装置，该装置包括：顶部管板；阵列，其包括固定地附接到所述顶部管板的多个垂直细长的中子吸收棒，所述吸收棒彼此平行布置；和浮动导向板，其能够可滑动地安装在所述吸收棒上，用于沿着所述吸收棒向上和向下移动，所述浮动导向板可在接近所述吸收棒的底端的下部位置和与所述顶部管板邻接地接合的上部位置之间移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.23 US 62/151,5661.一种用于存储核燃料的反应性控制装置，该装置包括：顶部管板；阵列，其包括固定地附接到所述顶部管板的多个垂直细长的中子吸收棒，所述吸收棒彼此平行布置；和浮动导向板，其能够可滑动地安装在所述吸收棒上，用于沿着所述吸收棒向上和向下移动，所述浮动导向板可在接近所述吸收棒的底端的下部位置和与所述顶部管板邻接地接合的上部位置之间移动。2.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中，所述顶部管板和所述浮动导向板在俯视图中具有相同的形状。3.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中，所述浮动导向板在俯视图中具有大致直线形状，其包括多个直的侧向周边边缘和在邻接的周边边缘之间形成的弧状圆形角部。4.根据权利要求3所述的反应性控制装置，其特征在于，所述顶部管板在俯视图中具有大致直线形状，包括多个直的横向周边边缘和邻接的周边边缘之间形成的弧形圆角。5.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中，所述浮动导向板包括可滑动地容纳所述吸收棒穿过的导向孔，并且允许所述浮动导向板沿着所述吸收棒的长度向上和向下滑动。6.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中，所述顶部管板和所述浮动导向板各自包括多个流动孔，所述顶部管板中的每个流动孔与所述浮动导向板中的对应流动孔同心对准。7.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中所述吸收棒各自包括固体可延展的中子吸收材料或含有中子吸收材料的中空可延展管。8.根据权利要求1所述的反应性控制装置，其中，所述吸收棒各自包括安装到所述顶部管板的固定顶端和自由底端。9.根据权利要求8所述的反应性控制装置，其中每个吸收棒的自由底端是锥形的。10.根据权利要求1所述的反应性控制装置，还包括形成在至少一个吸收棒的底端附近的该至少一个吸收棒上的至少一个端部止挡件，该至少一个端部止挡件接合所述浮动导向板并且防止所述浮动导向板从所述吸收棒阵列滑出。11.根据权利要求10所述的反应性控制装置，其中，所述端部止挡件由阶梯式肩部形成，该阶梯式肩部由所述至少一个吸收棒的直径减小的部分形成，该直径减小部分接合并捕获所述浮动导向板。12.根据权利要求1所述的反应性控制装置，还包括安装在所述顶部管板上的提升耦合元件，用于提升所述反应性控制装置，所述耦合元件被配置为由提升工具接合。13.一种用于存储核燃料的反应性控制系统，所述系统包括：核燃料组件，包括底部喷嘴箱、顶部喷嘴箱、在所述喷嘴箱之间垂直延伸的多个燃料棒和在所述喷嘴箱之间垂直延伸的多个导管；反应性控制装置，包括顶部管板，固定地附接到所述顶部管板的多个中子吸收棒，和浮子导向板，该浮子导向板可滑动地安装在所述吸收棒上，用于沿着所述吸收棒向上和向下运动，所述吸收棒可拆卸地插入所述燃料组件的所述导管；其中，所述反应性控制装置具有将所述吸收棒插入所述燃料组件之前的第一卸载位置，以及将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里希纳·P·辛格，斯蒂芬·J·阿加斯，
申请(专利权)人：霍尔泰克国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US