核電廠燃料作業系統

基本介紹

• 中文名：核電廠燃料作業系統
• 外文名：fuel　handling　systemof nuclear power plant

新燃料組件進入反應堆廠房至乏燃料組件運出反應堆廠房的過程中所進行的燃料組件的搬運、儲存、倒換、檢驗、修理等一系列操作所需要的裝備的組合。

對壓水堆採用定期停堆裝換燃料方式。乏燃料組件的放射性很強，其操作、運輸、儲存和檢驗等過程需在水下進行。要求水層有足夠的厚度，這樣，一方面水層可以對中子與γ射線起禁止作用，另一方面透過水層可以觀察有關操作過程。為保證換料時堆芯處於次臨界狀態，在水中需加入硼酸。一般要求停堆時換料水池內水中的硼酸濃度不低於2000μg/g。壓水堆燃料組件在堆芯中為豎直狀態，相鄰組件間的間隙約1mm。為此，在操作過程中需對其精確定位。

新燃料的檢查和儲存在燃料廠房內進行；乏燃料的檢查和儲存也在燃料廠房的乏燃料水池中進行。反應堆裝換料在安全殼內換料水池中進行。燃料廠房和安全殼之間設有水下運輸通道(見圖)。在德國壓水堆核電廠中將換料水池和乏燃料儲存池都設在安全殼內。

主要設計要求

①乏燃料組件的裝卸操作需在水下進行，乏燃料儲存池、乏燃料冷卻和淨化系統應能有效地排出燃料的剩餘衰變熱，並保持足夠的池水透明度；②在正常情況下，操作人員所接受的放射性劑量率要求小於25mSv/h，為此，裝換料操作應在停堆七天后進行，要求乏燃料活性段上部水禁止層厚度大於7m；③對乏燃料組件儲存能力，應考慮堆芯換料周期、每次卸料組件數目及乏燃料發運周期，一般考慮可儲存10年以上的卸料；④無論處於運輸狀態還是儲存狀態，新、乏燃料組件的儲存架連同其燃料組件各自形成的中子增殖系統，都以最高濃度的燃料組件被純水淹沒情況進行考慮，要求其有效增殖係數低於0.90，以保證其操作過程中始終不出現臨界或超臨界事故；⑤要求對所有燃料操作設備都採取措施，防止在運輸過程中發生燃料組件跌落或卡住事故。各個燃料操作設備之間要有可靠的連鎖裝置以防發生誤操作而損壞燃料組件；⑥要求所有燃料操作設備在發生安全停堆地震時，都不會因設備失靈而損壞燃料組件；⑦對所有燃料操作設備的設計及材料，要考慮其環境條件(如含硼水、溫度等)，並考慮遠距離裝卸、維修、存放及清洗操作的方便；⑧對乏燃料儲存水池和水下運輸通道要採取水封隔離措施，以防漏水。水池中要設定檢漏系統；⑨乏燃料儲存水池和儲存架的設計，要求能承受正常載荷加安全停堆地震載荷，以防止其荷載能力不足而使燃料損壞；⑩對乏燃料運輸、儲存、檢驗時，要求對其有足夠的冷卻能力，以防止燃料組件過熱。

燃料操作廠房布置圖

燃料裝卸系統

主要設備包括：①裝卸料機。用於裝入、卸出和倒換堆芯燃料組件。要求能在水深12m處準確定位，抓取、升降燃料組件，並且有超重、失重自動保護連鎖等安全措施。②水下運輸通道。用於連通安全殼換料水池和燃料廠房。③水下翻轉機和運輸小車。實現安全殼和燃料廠房之間新、乏燃料垂直吊裝、水平運輸的機構。④燃料組件破損檢測裝置。檢測卸出的燃料組件，並對其作必要的處理。

燃料運輸系統

主要設備有：①燃料抓取機。用於燃料儲存廠房內燃料裝卸和運輸操作；②乏燃料儲存格架。位於水池下部，用以輻照後高放射性燃料組件的存放。③燃料廠房吊車。主要用於吊運和操作新、乏燃料運輸容器，同時也可進行各種起重操作。由於裝卸運輸系統在含硼水中操作，除吊車外其他設備均需用不鏽鋼材料製造。