用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置與方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及強放射性材料儲存領域，特別涉及一種用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電領域，核燃料通常被制成燃料組件以便于其在核反應堆內(nèi)進行裂變反應。以最常見的壓水堆核電站為例，其采用富集度為3.2%的低濃縮鈾，并燒結(jié)成二氧化鈾陶瓷芯塊作為核燃料。幾百個陶瓷芯塊疊在一起裝入細長的鋯合金管內(nèi)制成核燃料棒，若干核燃料棒組裝在一起形成燃料組件。當燃料組件中的核燃料反應到一定的燃耗深度后，需要從核反應堆中卸出，卸出的核燃料棒稱之為乏燃料棒。
[0003]通常，燃料棒經(jīng)過堆內(nèi)輻照后，芯塊易碎裂并有大量的裂變產(chǎn)物包容在燃料棒內(nèi)腔中。在對乏燃料棒進行輻照后檢驗的同時，將乏燃料棒分段制成樣品，涉及到乏燃料棒及其樣品的長期儲存問題。由于乏燃料棒樣品中的UO2曝露在空氣中會吸附空氣中的水分，與乏燃料中的裂變產(chǎn)物發(fā)生作用；曝露在空氣中的裂變產(chǎn)物與氧的接觸發(fā)生氧化，這些因素均會使乏燃料棒的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。另外，由于乏燃料棒存在易揮發(fā)性裂變產(chǎn)物與裂變氣體，會緩慢釋放出易揮發(fā)性裂變產(chǎn)物(如133Xe、85Kr和131I等)，對儲存環(huán)境造成放射性氣溶膠污染。
[0004]目前，熱室內(nèi)乏燃料棒的儲存方式主要為半開放式，乏燃料樣品直接曝露在空氣中，造成乏燃料樣品原始形貌發(fā)生變化，同時乏燃料中易揮發(fā)出裂變產(chǎn)物、微小顆粒物，會造成放射性氣溶膠濃度的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有乏燃料棒儲存方式難以有效的保護乏燃料樣品，不能很好的控制放射性密閉等問題，本發(fā)明提供了一種用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置與方法。
[0006]該裝置包括儲存容器和檢漏容器，所述儲存容器一端開口，開口端內(nèi)壁上設有內(nèi)螺紋，另一端封閉，封閉端的外端面上開有卡槽;所述儲存容器的開口端設有旋塞，所述旋塞上設有與儲存容器開口端的內(nèi)螺紋相適配的外螺紋，旋塞采用空腔結(jié)構(gòu)，空腔開口于旋塞內(nèi)端，空腔的開口設有微孔過濾片，旋塞的側(cè)壁上開有通氣孔，旋塞的外端面上開有卡槽;所述檢漏容器為一端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，檢漏容器封閉端內(nèi)部設有與儲存容器封閉端卡槽相適配的儲存容器卡銷，檢漏容器封閉端還設有通氣接口；所述檢漏容器的內(nèi)壁上設有儲存容器支承套，檢漏容器的開口端設有卡盤法蘭，所述卡盤法蘭上設有兩個以上卡孔，所述卡孔分為置入端和鎖緊端，且置入端的寬度大于鎖緊端的寬度，所述卡盤法蘭上還設有手柄;所述檢漏容器上還設有法蘭蓋，所述法蘭蓋上設有與卡盤法蘭的卡孔相適配的法蘭蓋卡銷，該法蘭蓋卡銷端部膨大，膨大部尺寸小于卡盤法蘭卡孔的置入端且大于鎖緊端;所述法蘭蓋中部設有導向管，導向管內(nèi)設有導向桿，所述導向桿的一端設有與旋塞卡槽相適配的旋塞卡銷，另一端與穿過法蘭蓋的螺桿固定連接;所述法蘭蓋上螺桿穿過的位置設有螺孔，該螺孔的內(nèi)螺紋與所述螺桿的外螺紋相適配;所述螺桿上還設有旋柄。
[0007]所述旋塞上還設有密封圈為優(yōu)選。
[0008]所述卡盤法蘭上還設有密封圈為優(yōu)選。
[0009]所述導向桿上還設有密封圈為優(yōu)選。
[0010]所述通氣孔的數(shù)量優(yōu)選為兩個以上。
[0011]所述儲存容器卡銷、法蘭蓋卡銷和旋塞卡銷的數(shù)量均優(yōu)選為三個以上。
[0012]—種采用上述裝置儲存乏燃料棒的方法，該方法包括以下步驟:
[0013](— )在熱室內(nèi)，將待儲存乏燃料棒裝入儲存容器，通過旋柄旋上旋塞，并使旋塞的通氣孔處于通氣狀態(tài);將上述裝有乏燃料棒的儲存容器裝入檢漏容器內(nèi)，蓋上法蘭蓋，通過扳動卡盤法蘭的手柄使其鎖緊；將檢漏容器的通氣接口以通氣管與熱室外的真空栗相連接；
[0014](二)對檢漏容器進行加熱，乏燃料棒受熱后，其吸附的水分以氣體形式被逐漸釋放，通過真空栗抽出檢漏容器內(nèi)的氣體，儲存容器內(nèi)的氣體也經(jīng)由旋塞的通氣孔被抽出；隨著抽氣的進行，乏燃料棒還會釋放出一定量的易揮發(fā)性裂變產(chǎn)物，微孔過濾片能夠?qū)⒋蟛糠址派湫晕⒘＝亓粼趦Υ嫒萜鲀?nèi)，抽出的易揮發(fā)性裂變產(chǎn)物經(jīng)熱室外的冷阱進行捕獲；
[0015](三)通過熱室外的γ譜儀對抽出的氣體進行監(jiān)測，以便控制檢漏容器的加熱溫度；
[0016](四)通過檢漏容器的通氣接口通入氦氣，待儲存容器中充滿氦氣后，通過旋柄旋緊旋塞，使通氣孔被關閉；打開法蘭蓋，通過檢漏容器的通氣接口通入壓縮氣體，將儲存容器由檢漏容器中吹出；
[0017](五)對旋塞與儲存容器進行密封焊接;將焊好的儲存容器放回檢漏容器內(nèi)，蓋上法蘭蓋，通過扳動卡盤法蘭的手柄使其鎖緊，對儲存容器進行氦質(zhì)譜檢漏;檢漏合格后，通過檢漏容器的通氣接口通入壓縮氣體，將儲存容器由檢漏容器中吹出，對裝有乏燃料棒的儲存容器進行儲存。
[0018]所述對檢漏容器進行加熱優(yōu)選為采用加熱帶進行加熱。
[0019]所述對旋塞與儲存容器進行密封焊接的焊接方式優(yōu)選為鎢極氬弧焊(TIG焊)。
[0020]本發(fā)明用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置采用了操作便利化設計，通過設置儲存容器卡銷、法蘭蓋卡銷、旋塞卡銷，以及與之配套的儲存容器卡槽、卡孔、旋塞卡槽、導向桿、螺桿、旋柄等，使得該裝置能夠在熱室中通過機械手方便的完成有關操作。旋塞上設置的微孔過濾片和通氣孔實現(xiàn)了大部分放射性微粒的截留和水分的釋放。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置與方法能夠有效去除乏燃料棒吸附的水分及儲存容器中的氧等不利物質(zhì)，避免了乏燃料棒受到水分和氧的影響。該裝置具有設備結(jié)構(gòu)較為簡單、可靠性高、操作便捷、占用熱室空間小的優(yōu)點，使得熱室中困難的機械手操作得以便利化，較好的滿足了乏燃料棒及其樣品長期安全儲存的需要。
【附圖說明】
[0022]圖1本發(fā)明用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2本發(fā)明用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置的卡盤法蘭示意圖。
[0024]附圖標記:1.儲存容器，2.檢漏容器，3.儲存容器卡槽，4.旋塞，5.微孔過濾片，6.通氣孔，7.旋塞卡槽，8.儲存容器卡銷，9.儲存容器支承套，10.卡盤法蘭，11.手柄，12.法蘭蓋，13.法蘭蓋卡銷，14.導向桿，15.旋塞卡銷，16.螺桿，17.旋柄，18.置入端，19.鎖緊端，20.通氣接口。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。
[0026]實施例1
[0027]如附圖1和2所示，本發(fā)明的用于長期密封儲存乏燃料棒及其樣品的裝置包括儲存容器I和檢漏容器2，所述儲存容器I一端開口，開口端內(nèi)壁上設有內(nèi)螺紋，另一端封閉，封閉端的外端面上開有卡槽;所述儲存容器I的開口端設有旋塞4，所述旋塞4上設有與儲存容器I開口端的內(nèi)螺紋相適配的外螺紋，旋塞4采用空腔結(jié)構(gòu)，空腔開口于旋塞4內(nèi)端，空腔的開口設有微孔過濾片5，旋塞4的側(cè)壁上開有通氣孔6，旋塞4的外端面上開有卡槽;所述檢漏容器2為一端封閉的管狀結(jié)構(gòu)，檢漏容器2封閉端內(nèi)部設有與儲存容器I封閉端卡槽相適配的儲存容器卡銷8，檢漏容器2封閉端還設有通氣接口 20;所述檢漏容器2的內(nèi)壁上設有儲存容器支承套9，檢漏容器2的開口端設有卡盤法蘭10，所述卡盤法蘭10上設有兩個以上卡孔，所述卡孔分為置入端18和鎖緊端19，且置入端18的寬度大于鎖緊端19的