一种球床高温气冷堆在线换料系统，属于反应堆工程技术领域。所述系统包括新燃料装入系统、堆芯燃料循环主系统、乏燃料卸出系统、堆芯排空与再装料系统４个功能子系统；由装料口（１），过球计数器（２），隔离球阀（３），卸料管（１０），卸料装置（１１），碎球罐（１２），分配器（４０）等组成。装料口（１）后面接过球计数器（２），过球计数器（２）后面接隔离球阀（３），隔离球阀（３）后面接分配器（４）。分配器（４）后分成两路，每路都接一套隔离球阀（５）。本发明专利技术节省成本；保证整个堆芯装料过程中燃料元件的完整性；可提高燃料单一化和碎球分选速度和可靠性，节省舱室空间；有效控制燃料元件在系统管道内的输送。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种球床高温气冷堆在线换料系统及其功能子系统，属于反应堆工程
技术介绍
反应堆的换料方式有两种，一种是停堆换料，另外一种是不停堆在线换料，现在世界上大多数反应堆采用的是停堆换料方式，如压水堆和沸水堆，燃料元件长期在堆内反应且静止不动。停堆换料方式的优点是换料系统比较简单，换料过程的可靠性和安全性较高。 停堆换料方式的缺点是每隔I年多时间需要停堆换料，换料时间大约I个月左右，停堆换料降低了反应堆的可利用率和电站的负荷因子。目前采用不停堆连续换料的反应堆主要包括坎杜堆和球床高温气冷堆。不停堆连续换料的优点是反应堆可以长期运行，有利于提高电站的利用率，从而提高电站的经济性。 不停堆换料系统还能及时卸出破损的燃料组件，降低对冷却剂回路的污染。不停堆连续换料的主要缺点是换料系统比较复杂，成本较高，同时由于在换料过程中，换料系统有很多运动部件，换料过程中对这些运动部件的可靠性和安全性要求很高，如果在线换料系统发生故障，将影响反应堆的正常运行。坎杜堆的换料由两台位于排管容器两侧的远程控制换料机完成。一台卸载乏燃料棒，另一个装载新的燃料棒。这种设计避免了换料停堆，可以安排更灵活的停堆计划，也能缩短维修停堆时间。球床高温气冷堆是利用球形燃料元件易于滚动的特点，通过管路进行输送，使新燃料元件连续的滚入堆芯，乏燃料元件卸出堆芯。国内外的球床高温气冷堆都采用了这一原理，设计了各自的燃料装卸系统，国外的详细设计方案尚未公开。我国10丽球床高温气冷试验堆也是根据这一的原理，设计了其独特的燃料装卸系统，通过采用一些新型的设计， 如脉冲气流排球装置等(具体参见专利93119442. 3)，实现了试验堆的连续换料。本专利技术提到的球床高温气冷堆在线换料系统，可以应用于功率很大的商业电站， 由于功率很大，需要提高燃料元件循环的速度，用于IOMW球床高温气冷试验堆的燃料装卸系统不能满足要求，需要重新设计商业电站的燃料装卸系统。该系统也参考了我国IOMW球床高温气冷试验堆的一些设计经验，同时做了大量改进，利用燃料元件有利的几何形状，在反应堆运行期间，不间断的给反应堆装入新燃料元件，卸出已经达到燃耗深度的乏燃料元件和将没有达到燃耗深度的燃料元件返回堆芯作再循环，从而维持反应堆的连续运行，提高反应堆的可利用率和电站的经济性。
技术实现思路
本专利技术提出的球床高温气冷堆，通过在线换料系统实现不停堆连续换料。在线换料系统的主要功能包括完成反应堆初始堆芯装料；反应堆运行期间将新燃料元件装入堆芯；从反应堆压力容器下部卸料管排出燃料元件；分离破损的燃料元件和元件碎片；对从堆芯排出的燃料元件进行燃耗测量，并将没有达到最终燃耗深度的燃料元件装入堆芯进行再次循环；卸出乏燃料元件，并输送到乏燃料贮存库中贮存；在需要时将堆芯排空，并将排出的全部燃料元件转移到再装料贮存罐中暂存，然后再向堆芯重新装料。所述球床高温气冷堆在线换料系统，在系统若干相关位置设置了多个燃料元件输送分配器和汇集器，分配器的功能是实现燃料元件在管内输送过程中从一根管道分配到2 根管道，汇集器的功能是实现燃料元件在管内输送过程中从2根管道汇集到一根管道。球床高温气冷堆在线换料系统，在系统若干相关位置设置了多个过球计数器，可以监测管内燃料元件的输送，对输送的燃料元件进行计数或测量管道内输送速度。通过燃料元件输送分配器和汇集器及其控制系统，同时结合系统管道各关键部位设置的过球计数器，可以有效控制燃料元件在系统管道内的输送过程，从而实现系统燃料装入和卸出的各种功能。本专利技术的目的是提出一种新型的球床高温气冷堆在线换料系统，该系统能够同时为两个或多个球床反应堆供应新燃料元件和卸出乏燃料元件，适用于所有球床高温气冷反应堆。本专利技术提出的球床高温气冷堆在线换料系统的示意图如图I所示。系统主要部件包括I-装料口，2-过球计数器，3-隔离球阀，4-分配器，5-隔离球阀，6-汇集器，7-汇集器，8-反应堆，9-堆芯，10-卸料管，11-卸料装置，12-碎球罐，13-汇集器，14-燃耗测量点，15-分配器，16-氦气入口，17-氦气出口，18-氦气入口，19-氦气出口，20-隔离球阀，21-汇集器，22-隔离球阀，23-分配器，24-取样罐，25-燃耗测量点，26-分配器，27-空气入口，28-空气出口，29-分配器，30-乏燃料贮存罐，31-卸料装置，32-空气入口，33-空气出口，34-再装料贮存罐，35-卸料装置，36-碎球罐，37-空气入口，38-空气出口，39-隔离球阀，40-分配器。所述球床高温气冷堆在线换料系统，从功能上可分成四个子系统新燃料装入系统、堆芯燃料循环主系统、乏燃料卸出系统和堆芯排空与再装料系统。上述主要部件中，I 6为新燃料装入系统的主要部件，7 17为堆芯燃料循环主系统的主要部件，18 31为乏燃料卸出系统的主要部件，32 40为堆芯排空与再装料系统的主要部件。图I中，新燃料装入系统的设备安装顺序为装料口 I后面接过球计数器2，过球计数器2后面接隔离球阀3，隔离球阀3后面接分配器4，分配器4后分成两路，每路都接一套隔离球阀5，隔离球阀5后面接汇集器6，汇集器6后面接堆芯燃料循环主系统的汇集器7。所述堆芯燃料循环主系统的设备安装顺序为堆芯9位于反应堆8的内部，堆芯9 底部接卸料管10，卸料管10底部接卸料装置11，卸料装置11出来4根管道，其中两根管道接碎球罐12，2根管道接汇集器13，汇集器13后面接燃耗测量点14，燃耗测量点14后面接分配器15，分配器15后面接汇集器7，汇集器7后面接氦气入口 16和氦气出口 17，氦气出口 17后面接反应堆8。所述乏燃料卸出系统的设备安装顺序为堆芯燃料循环主系统的分配器15后面接氦气入口 18和氦气出口 19，氦气出口 19后面接隔离球阀20，隔离球阀20后面接汇集器 21，汇集器21后面合成I根管道，后面接隔离球阀22，隔离球阀22后面接分配器23，分配器23后面出来2根管道，I根管道接取样罐24，I根管道后面接燃耗测量点25，燃耗测量点 25后面接分配器26，分配器26后面分成2根管道，I根管道通到乏燃料贮存罐，另外I根管道通到再装料贮存罐，通到乏燃料贮存罐的管路后面接空气入口 27和空气出口 28，空气出口 28后面接分配器29，分配器29后面接乏燃料贮存罐30，乏燃料贮存罐30底部接卸料装置31。所述堆芯排空与再装料系统的设备安装顺序为乏燃料卸出系统的分配器26后面分成2根管道，其中的I根通到再装料贮存罐，在该管路中，分配器26后面接空气入口 32 和空气出口 33，空气出口 33后面接再装料贮存罐34，再装料贮存罐34的底部接卸料装置 35，从卸料装置35出来2根管道，其中I根管道接碎球罐36，另外I根管道接空气入口 37 和空气出口 38，空气出口 38后面接隔离球阀39，隔离球阀39后面接分配器40，分配器40 后面接新燃料装入系统的汇集器6。所述新燃料装入系统主要由进料口 I、计数器2、隔离球阀3和5、分配器4以及汇集器6等构成，隔离球阀3和5之间是气氛切换管段。新燃料装入系统内的新燃料元件通过汇集器7进入堆芯燃料循环主系统。所述堆芯燃料循环主系统主要由反应堆8、堆芯9、卸料管10、卸料装置11、汇集器 13、本文档来自技高网...
【技术保护点】
球床高温气冷堆在线换料系统，其特征在于，该球床高温气冷堆在线换料系统包括装料口（１），过球计数器（２），第一隔离球阀（３），第一分配器（４），第二隔离球阀（５），第一汇集器（６），第二汇集器（７），反应堆（８），堆芯（９），卸料管（１０），第一卸料装置（１１），碎球罐（１２），第三汇集器（１３），第一燃耗测量点（１４），第二分配器（１５），第一氦气入口（１６），第一氦气出口（１７），第二氦气入口（１８），第二氦气出口（１９），第三隔离球阀（２０），第四汇集器（２１），第四隔离球阀（２２），第三分配器（２３），取样罐（２４），第二燃耗测量点（２５），第四分配器（２６），第一空气入口（２７），第一空气出口（２８），第五分配器（２９），乏燃料贮存罐（３０），卸料装置（３１），第二空气入口（３２），第二空气出口（３３），再装料贮存罐（３４），第二卸料装置（３５），碎球罐（３６），第三空气入口（３７），第三空气出口（３８），第五隔离球阀（３９），第六分配器（４０）； 所述装料口（１）后面接过球计数器（２），过球计数器（２）后面接第一隔离球阀（３），第一隔离球阀（３）后面接第一分配器（４），第一分配器（４）后分成两路，每路都接一套第二隔离球阀（５），第二隔离球阀（５）后面接第一汇集器（６），第一汇集器（６）后面接第二汇集器（７）； 所述堆芯（９）位于反应堆（８）的内部，堆芯（９）底部接卸料管（１０），卸料管（１０）底部接第一卸料装置（１１），第一卸料装置（１１）出来４根管道，其中两根管道接碎球罐（１２），２根管道接第三汇集器（１３），第三汇集器（１３）后面接第一燃耗测量点（１４），第一燃耗测量点（１４）后面接第二分配器（１５），第二分配器（１５）后面接第二汇集器（７），第二汇集器（７）后面接第一氦气入口（１６）和第一氦气出口（１７），第一氦气出口（１７）后面接反应堆（８）； 所述第二分配器（１５）后面接第二氦气入口（１８）和第二氦气出口（１９），第二氦气出口（１９）后面接第三隔离球阀（２０），第三隔离球阀（２０）后面接第四汇集器（２１），第四汇集器（２１）后面合为１根管道，后面接第四隔离球阀（２２），第四隔离球阀（２２）后面接第三分配器（２３），第三分配器（２３）后面出来２根管道，１根管道接取样罐（２４），１根管道后面接第二燃耗测量点（２５），第二燃耗测量点（２５）后面接第四分配器（２６），第四分配器（２...
【技术特征摘要】
1.球床高温气冷堆在线换料系统，其特征在于，该球床高温气冷堆在线换料系统含有装料口(I)，过球计数器(2)，第一隔离球阀(3)，第一分配器(4)，第二隔离球阀(5)，第一汇集器(6)，第二汇集器(7)，反应堆(8)，堆芯(9)，卸料管(10)，第一卸料装置(11)，碎球罐(12)，第三汇集器(13)，第一燃耗测量点(14)，第二分配器(15),第一氦气入口(16),第一氦气出口(17),第二氦气入口(18),第二氦气出口(19), 第三隔离球阀(20)，第四汇集器(21)，第四隔离球阀(22)，第三分配器(23)，取样罐(24)，第二燃耗测量点(25)，第四分配器(26)，第一空气入口(27)，第一空气出口(28)，第五分配器(29)，乏燃料贮存罐(30)，卸料装置(31)，第二空气入口(32)，第二空气出口(33)，再装料贮存罐(34)， 第二卸料装置(35)，碎球罐(36)，第三空气入口(37)，第三空气出口(38)，第五隔离球阀 (39)，第六分配器(40)；所述装料口(I)连接过球计数器(2)，过球计数器(2)连接第一隔离球阀(3)，第一隔离球阀(3)连接第一分配器(4)，第一分配器(4)后分成两路，所述两路每一路都有第二隔离球阀(5)与上述第一分配器(4)相连，所述第二隔离球阀(5)连接第一汇集器(6)，第一汇集器(6)连接第二汇集器(7);堆芯(9)位于反应堆⑶ 的内部，堆芯(9)底部接卸料管(10)，卸料管(10)底部接第一卸料装置(11)，第一卸料装置(11)出来4根管道，2根管道接碎球罐(12)，另2根管道接第三汇集器(13)，第三汇集器(13)连接第一燃耗测量点(14)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金华，张海泉，刘继国，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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