[实用新型]乏燃料贮存格架

说明书

技术领域

本实用新型涉及核电厂内的乏燃料贮存技术，更具体地说，本实用新型涉及一种高密集度的乏燃料贮存格架。

背景技术

细长的核燃料组件（如图1所示）在核反应堆内经过辐照即成为乏燃料组件，乏燃料组件在达到一定的燃耗深度后需要从堆芯中卸出，并贮存在核电厂内的乏燃料贮存格架中，乏燃料贮存格架则放置在充满含硼水的乏燃料贮存水池中。乏燃料组件在乏燃料贮存水池中的贮存期一般按10年考虑，然后再运到乏燃料后处理厂进行处理。

请参阅图2，为乏燃料贮存格架的栅格结构基本形式，每个乏燃料贮存栅格20内竖直放置一个乏燃料组件（与图1所示的核燃料组件外形相同）。由于核电厂内的乏燃料贮存空间有限，为了增加乏燃料组件贮存量，目前核电厂内普遍采用密集贮存的方式，即：尽量减小乏燃料贮存格架的栅格间距，以期存放更多的乏燃料组件。

但是，当乏燃料组件彼此靠得很近时，乏燃料释放的中子可能达到一定的浓度而使乏燃料产生临界事故，因此密集型乏燃料贮存格架中必需放置中子吸收体以防止乏燃料的临界。目前在乏燃料贮存格架中使用的中子吸收体的材料主要有镉不锈钢、硼不锈钢和铝基复合材料如Metamic（译为铬铝陶瓷金属或铬-氧化铝金属陶瓷）等。现有技术中的乏燃料贮存格架的结构形式都是根据中子吸收体和结构体材料确定的，而且都存在各种不足。

例如，请参阅图3至图5，现有的镉乏燃料贮存格架是将作为中子吸收体的镉不锈钢32制成的圆筒夹在两个不锈钢圆筒中间，然后用扩管机械将套叠的圆筒扩为方形栅格34，再采用底板和相应的固定结构将方形栅格34组装成乏燃料贮存格架30。但是，这种乏燃料贮存格架30的结构决定了其栅格34间的中心距较大且很难进一步缩小，以致无法实现更加密集的贮存。

请参阅图6和图7，为现有的采用硼不锈钢作为中子吸收体的乏燃料贮存格架40的示意图。此种乏燃料贮存格架40的支撑结构是采用不锈钢制成的，包括方形排列的多个直立贮存栅格44，在每个贮存栅格44里都有用硼不锈钢制造的箱体46，硼不锈钢箱体46即用做中子吸收体。此种乏燃料贮存格架40可做的比较密集，但作为中子吸收体的硼不锈钢制造比较困难，原因在于：一是硼元素很难渗透到不锈钢中，一般硼不锈钢中的硼元素含量小于3%；二是不锈钢中过量添加硼会导致硼化物析出，从而影响硼不锈钢的延展性。因此硼不锈钢中硼元素含量不会太高，从而影响了其中子吸收的能力，也影响了上述乏燃料贮存格架密集度的进一步提高。

请参阅图8和图9，为现有采用铝基复合材料作为中子吸收体的乏燃料贮存格架示意图。此种乏燃料贮存格架50采用不锈钢做结构体材料，采用铝基复合材料Metamic作中子吸收体， Metamic中子吸收体52被做成板状并用不锈钢将其包覆在栅格54的内壁上。此种中子吸收体材料的碳化硼含量在30%左右，乏燃料贮存格架50也可以做的很密集，但缺点是Metamic材料的制造很困难，成本高，目前国内还未掌握其制造技术。

通过以上的描述可知，对于乏燃料贮存格架来说，有两个最重要的因素：一是解决乏燃料组件密集化贮存的问题，以便尽量多的贮存乏燃料组件；二是解决中子吸收体的问题，尽量使中子吸收体有较高的中子吸收能力，且要实现制造尽量简单、成本低廉。但是，现有的乏燃料贮存格架不是密集化程度不够，就是中子吸收体的制造复杂且成本较高。因此，制造成本较低的高密集度乏燃料贮存格架成为乏燃料贮存中亟需解决的问题。

发明内容

 本实用新型的目的在于：提供一种制造成本较低的高密集度乏燃料贮存格架，以实现乏燃料组件的高密集度贮存。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种乏燃料贮存格架，其包括由结构板制成的不锈钢框架，每一结构板都在对应乏燃料组件的活性段处开设多个凹槽，相邻凹槽之间的间隔远小于凹槽的高度，每个凹槽中放置有尺寸适配的中子吸收体，中子吸收体由与凹槽尺寸对应的不锈钢板密封在凹槽内。

作为本实用新型乏燃料贮存格架的一种改进，所述不锈钢框架上彼此平行的相邻结构板上的凹槽为交错设置，每一结构板上无中子吸收体的中间段都与相邻结构板上的中子吸收体对应。

作为本实用新型乏燃料贮存格架的一种改进，所述每一结构板上的凹槽大小相同，且设置为等间距排列，凹槽的高度为十几至几十厘米，相邻凹槽之间的间隔则为毫米级。

作为本实用新型乏燃料贮存格架的一种改进，所述结构板包括厚度不同的两种结构板，较厚的强化结构板制成较大的结构栅格，较薄的结构板将结构栅格分割成较小的单元栅格，每一单元栅格贮存一个乏燃料组件。