一种核电站乏燃料贮运容器高空坠落试验系统

摘要

本发明提供一种核电站乏燃料贮运容器高空坠落试验系统，包括：位于中部的试验台架和位于底部的基础支撑部件；所述试验台架，包括设置在所述基础支撑部件上的台架斜柱、与所述台架斜柱连接的具有预设高度的台架立柱、设置于所述台架斜柱与所述台架立柱外侧的盘梯和设置于所述台架立柱的至少一个操作平台；所述基础支撑部件，分别通过分离的部件进行所述试验台架的支撑固定和跌落目标物的承接。本发明提供了用于高空坠落的实验台架，并将所述实验台架与最后跌落目标物的承接分开，实现了试验台架和跌落目标物的有效隔离，确保了所述实验台架的安全和耐用，实现了刚性基础的试验条件，确保了试验的合理性和有效性。

权利要求

1.一种核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，包括：位于中部的试验台架和位于底部的基础支撑部件；

所述试验台架，包括设置在所述基础支撑部件上的台架斜柱、与所述台架斜柱连接的具有预设高度的台架立柱、设置于所述台架斜柱与所述台架立柱外侧的盘梯和设置于所述台架立柱的至少一个操作平台；

所述基础支撑部件，通过分离的部件进行所述试验台架的支撑固定和跌落目标物的承接，所述基础支撑部件包括：位于最底部的跌落基础支撑柱、设置于所述跌落基础支撑柱上的跌落基础承台和设置于所述跌落基础承台上的跌落基础钢板，还包括台架桩基；所述跌落基础钢板，为一能够承接目标重量的钢板，所述跌落基础钢板由1块或多块钢板拼接构成，所述跌落基础钢板安装在所述跌落基础承台上方，并在所述跌落基础钢板和所述跌落基础承台之间进行刚性垫实处理或填充软质材料，以防止在跌落试验时跌落基础钢板发生变形；所述台架桩基，设置于所述台架斜柱的底部，为支撑所述试验台架的桩基。

2.根据权利要求1所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，所述系统还包括顶部结构，所述顶部结构包括设备间、起吊机构和遥控脱钩装置；

所述设备间，设置于所述试验台架的顶部，是具有预定空间的房间；

所述遥控脱钩装置的底部设置有吊钩，所述遥控脱钩装置用于根据遥控指令将所述吊钩吊起的跌落目标物脱钩，以使所述跌落目标物坠落；

所述起吊机构设置于所述设备间的顶部，连接所述遥控脱钩装置，用于通过所述遥控脱钩装置对所述跌落目标物进行起吊或使坠落。

3.根据权利要求1所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，还包括设置于所述试验台架内部的多条导轨，所述多条导轨用于控制跌落目标物在跌落试验中的导向跌落和姿态。

4.根据权利要求2所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，还包括顶部平台，所述顶部平台为设置于所述试验台架的顶部、与所述设备间位于同一层的工作平台。

5.根据权利要求1-4的任一项所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，还包括避雷装置，所述避雷装置分别设置于所述系统的顶部、所述试验台架的多个位置和所述基础支撑部件的多个位置。

6.根据权利要求2所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，还包括电缆穿管，所述电缆穿管设置于所述试验台架上；所述起吊机构和所述遥控脱钩装置的动力和仪控电缆通过所述电缆穿管进行固定。

7.根据权利要求2所述核电站跌落目标物高空坠落试验系统，其特征在于，所述基础支撑部件包括：位于最底部的跌落基础支撑柱、设置于所述跌落基础支撑柱上的跌落基础承台和设置于所述跌落基础承台上的跌落基础钢板，还包括台架桩基；所述跌落基础钢板，为一能够承接目标重量的钢板；所述台架桩基，设置于所述台架斜柱的底部，为支撑所述试验台架的桩基；

所述系统还包括设置于所述试验台架内部的多条导轨，所述多条导轨用于控制跌落目标物在跌落试验中的导向跌落和姿态；

所述系统还包括顶部平台，所述顶部平台为设置于所述试验台架的顶部、与所述设备间位于同一层的工作平台；

所述系统还包括避雷装置，所述避雷装置分别设置于所述设备间的顶部、所述试验台架的多个位置和所述基础支撑部件的多个位置；

所述系统还包括电缆穿管，所述电缆穿管设置于所述试验台架上；所述起吊机构和所述遥控脱钩装置的动力和仪控电缆通过所述电缆穿管进行固定。

说明书

一种核电站乏燃料贮运容器高空坠落试验系统

技术领域

[0001] 本发明涉及坠落测试技术领域，尤其涉及一种核电站乏燃料贮运容器高空坠落试验系统。

背景技术

[0002] 核电站运行会产生乏燃料，由于乏燃料从反应堆卸出后，还在继续发热，并具有很强的放射性，因此需要在反应堆附近暂时存放和冷却，在贮存期间，余热功率逐渐降低，辐
射剂量不断衰减，在暂存一定时期后，即可将乏燃料外运到其他位置，进行相关处置，包括
中间贮存、后处理和最终的地质贮存。

[0003] 乏燃料的厂内和厂外运输，都需要乏燃料屏蔽运输容器，由于乏燃料屏蔽运输容器运送的乏燃料具有很强的放射性，因此对乏燃料屏蔽运输容器的技术要求很高，需要进
行各项性能检验和试验验证，其中的一项试验是进行屏蔽运输容器的跌落试验，保证容器
在吊装和运送过程中，如果发生事故造成容器跌落，仍然需要保证容器的结构完好，放射性
物质不会泄漏和扩散，确保设备、人员和环境的辐射安全。

[0004] 为此需要开展乏燃料贮存运容器高空坠落试验的相关工作，然而目前没有合适的试验系统来进行试验。

发明内容

[0005] 本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的高空坠落试验系统。

[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种高空坠落试验系统，包括：位于中部的试验台架和位于底部的基础支撑部件；

[0007] 所述试验台架，包括设置在所述基础支撑部件上的台架斜柱、与所述台架斜柱连接的具有预设高度的台架立柱、设置于所述台架斜柱与所述台架立柱外侧的盘梯和设置于
所述台架立柱的至少一个操作平台；

[0008] 所述基础支撑部件，分别通过分离的部件进行所述试验台架的支撑固定和跌落目标物的承接。

[0009] 进一步，所述系统还包括顶部结构，所述顶部结构包括设备间、起吊机构和遥控脱钩装置；

[0010] 所述设备间，设置于所述实验台架的顶部，是具有预定空间的房间；

[0011] 所述遥控脱钩装置的底部设置有吊钩，所述遥控脱钩装置用于根据遥控指令将所述吊钩吊起的跌落目标物脱钩，以使所述跌落目标物坠落；

[0012] 所述起吊机构设置于所述设备间的顶部，连接所述遥控脱钩装置，用于通过所述遥控脱钩装置对所述跌落目标物进行起吊或使坠落。

[0013] 进一步，所述基础支撑部件包括：位于最底部的跌落基础支撑柱、设置于所述跌落基础支撑柱上的跌落基础承台和设置于所述跌落基础承台上的跌落基础钢板，还包括台架
桩基；

[0014] 所述跌落基础钢板，为一能够承接目标重量的钢板；

[0015] 所述台架桩基，设置于所述台架斜柱的底部，为支撑所述试验台架的桩基。

[0016] 进一步，还包括设置于与所述实验台架内部的多条导轨，所述多条导轨用于控制跌落目标物在跌落试验中的导向跌落和姿态。

[0017] 进一步，还包括顶部平台，所述顶部平台为设置于所述实验台架的顶部、与所述设备间位于同一层的工作平台。

[0018] 进一步，所述系统还包括避雷装置，所述避雷装置分别设置于所述设备间的顶部、所述实验台架的多个位置和所述基础支撑部件的多个位置。

[0019] 进一步，还包括电缆穿管，所述电缆穿管设置于所述实验台架上；所述起吊机构和所述遥控脱钩装置的动力和仪控电缆通过所述电缆穿管进行走线和固定。

[0020] 进一步，所述基础支撑部件包括：位于最底部的跌落基础支撑柱、设置于所述跌落基础支撑柱上的跌落基础承台和设置于所述跌落基础承台上的跌落基础钢板，还包括台架
桩基；所述跌落基础钢板，为一能够承接目标重量的钢板；所述台架桩基，设置于所述台架
斜柱的底部，为支撑所述试验台架的桩基；

[0021] 所述系统还包括设置于所述实验台架内部的多条导轨，所述多条导轨用于控制跌落目标物在跌落试验中的导向跌落和姿态；

[0022] 所述系统还包括顶部平台，所述顶部平台为设置于所述实验台架的顶部、与所述设备位于同一层的工作平台；

[0023] 所述系统还包括避雷装置，所述避雷装置分别设置于所述设备间的顶部、所述实验台架的多个位置和所述基础支撑部件的多个位置；

[0024] 所述系统还包括电缆穿管，所述电缆穿管设置于所述实验台架上；所述起吊机构和所述遥控脱钩装置的动力和仪控电缆通过所述电缆穿管进行固定。

[0025] 本发明实施例提出的一种核电站乏燃料贮运容器高空坠落试验系统，提供了用于高空坠落的实验台架，并将所述实验台架与最后跌落目标物的承接分开，实现了试验台架
和跌落目标物的有效隔离，确保了所述实验台架的安全和耐用，实现了刚性基础的试验条
件，确保了试验的合理性和有效性。

附图说明

[0026] 图1是本发明实施例安装有核电站乏燃料贮运容器的高空坠落试验系统示意图；

[0027] 图2是本发明实施例安装有核电站乏燃料贮运容器的高空坠落试验系统局部放大图。

[0028] 其中，1、跌落基础支撑柱；2、跌落基础承台；3、跌落基础钢板；4、试验台架桩基；5、盘梯入口；6、台架斜柱；7、台架立柱；8、盘梯；9、操作平台；10、导轨；11、顶部平台；12、设备间入口；13、乏燃料贮运容器；14、遥控脱钩装置；15、起吊机构；16、设备间；17、避雷装置；18、电缆穿管。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0030] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理
解为对本发明的限制。

[0031] 首先需要说明的是，本发明实施例仅以应用于核电站跌落目标物的高空坠落试验为例进行说明，显然，经过适当修改，本发明实施例的核电站跌落目标物高空坠落试验系统
可用于核电站其他设备、研究堆相关设备和工业领域相关设备的高空坠落试验。

[0032] 如图1所示，本发明实施例提供一种高空坠落试验系统，包括：位于中部的试验台架和位于底部的基础支撑部件；

[0033] 所述试验台架包括：设置在所述基础支撑部件上的台架斜柱6、与所述台架斜柱连接的台架立柱7、设置于所述台架斜柱与所述台架立柱外侧的盘梯8和设置于所述台架立柱
的至少一个操作平台9。

[0034] 所述基础支撑部件，用于分别通过分离的部件进行所述试验台架的支撑固定和跌落目标物的承接。

[0035] 本发明实施例所述的高空坠落试验系统，分为底部、中部和顶部三部分，其中：

[0036] 底部结构主要包括基础支撑部件，所述基础支撑部件包括两个分离的部分，一部分用于支撑固定所述试验台架，另一部分用于承接跌落目标物。所述跌落目标物，为所述高
空坠落实验的目标测试对象，由于本发明实施例以核电站跌落目标物进行说明，因此所述
跌落目标物为乏燃料贮运容器；但所述跌落目标物不属于本发明实施例所述高空坠落试验
系统，而只是应用于所述高空坠落试验系统进行跌落试验的物体。

[0037] 中部结构包括试验台架，试验台架又包括台架斜柱6、台架立柱7、盘梯8和操作平台9等；所述实验台架基于一定高度，即预设高度，预设高度的具体高度可根据实际的需要
而定，只需要增加台架立柱7的高度即可。

[0038] 图2是本发明实施例安装有核电站乏燃料贮运容器的高空坠落试验系统局部放大图，如图2所示，本发明实施例所述试验台架包括台架斜柱6、台架立柱7、盘梯8等，可采用钢
管结构和法兰连接形式，也可采用其他结构和连接形式。台架斜柱6和台架立柱7的钢管材
料选用比其它辅助结构(如盘梯8)的选材更优。台架结构强度和刚度须满足各种荷载组合
(包括载荷吊装及跌落试验)的要求，以保证台架与导轨结构有足够的强度和刚度以保证跌
落试验的安全、可靠。跌落试验台架的底部设计采用斜柱的门式结构形式，便于设备进出，
并满足运送贮运容器的汽车进出的要求。

[0039] 所述试验台架的外部架设钢制踏步的盘梯8，使操作人员可以方便到达台架顶部和各层操作平台，盘梯8两侧均设置护栏，确保试验人员能够到达试验台架各层高度位置，
且能够确保在各类工况下的人员安全。试验台架平台和盘梯的设计满足在地震、雨雪、大风
等各类条件下的安全。

[0040] 本发明实施例提出一种高空坠落试验系统，提供一种用于高空坠落的实验台架，并将所述实验台架与最后跌落目标物的承接分开，实现了试验台架和跌落目标物的有效隔
离，确保了所述实验台架的安全和耐用，实现了刚性基础的试验条件，确保了试验的合理性
和有效性。

[0041] 在一个可选的实施例中，所述系统还包括顶部结构，所述顶部结构包括设备间16、起吊机构15和遥控脱钩装置14；

[0042] 所述设备间16，设置于所述实验台架的顶部，是具有预定空间的房间，用于为跌落目标物的提升机构等设备提供安置空间，设备间16的底部设有吊装孔，允许跌落目标物和
遥控脱钩装置等设备上下进出设备间；

[0043] 所述遥控脱钩装置14的底部设置有吊钩，所述遥控脱钩装置用于根据遥控指令将所述吊钩吊起的跌落目标物脱钩，以使所述跌落目标物坠落；

[0044] 所述起吊机构15设置于所述设备间16的顶部，连接所述遥控脱钩装置14，用于通过所述遥控脱钩装置14对所述跌落目标物进行起吊或使坠落。

[0045] 本发明实施例中，将跌落目标物起吊后，即可进行跌落试验。在跌落过程中，目标跌落物穿过所述实验台架向下跌落，而基础支撑部件中的用于承接跌落目标物的部分位于
所述实验台架底部的中间区域并与所述实验台架没有结构连接关系，因而跌落目标物跌落
后不会对所述实验台架的结构造成影响。

[0046] 本发明实施例中所述起吊机构15可以是电动葫芦，用于贮运容器的吊装、提升与跌落试验。在起吊过程中，提升电动葫芦使吊点始终保持在所述实验台架的中心，电动葫芦
在水平面2个方向的安装位置能够调整，调整后起吊机构15的位置能被锁定。起吊机构15的
手操盒为无线或有线方式，如为有线连接的手操盒，则手操盒的安放位置位于铁塔外侧。

[0047] 起吊机构15的吊钩上安装可反复使用的遥控脱钩装置14，遥控脱钩装置14的额定载荷大于所需试验的吊装载荷，遥控距离也需满足试验要求。脱钩时，遥控脱钩装置14保证
对跌落模型和贮运容器无侧向力。在贮运容器跌落前，遥控脱钩装置14可通过牵引固定装
置与台架连接，以防止贮运容器脱开的时刻发生回弹。遥控脱钩装置14的遥控器为无线或
有线方式，如为有线连接的遥控器，需要考虑其安放位置位于铁塔外侧，以免影响铁塔内设
备的安装。

[0048] 在一个可选的实施例中，所述基础支撑部件包括：位于最底部的跌落基础支撑柱1、设置于所述跌落基础支撑柱1上的跌落基础承台2和设置于所述跌落基础承台2上的跌落
基础钢板3，还包括台架桩基4；

[0049] 所述跌落基础钢板3，为一能够承接目标重量的钢板；所述目标重量根据跌落目标物的重量而确定；

[0050] 所述台架桩基4，设置于所述台架斜柱6的底部，为支撑所述试验台架的桩基。

[0051] 本发明实施例中，跌落基础承台2可由钢筋混凝土浇筑而成，承台底部可以设置4根或多根支撑柱1，支撑柱1同样可以由钢筋混凝土浇筑而成，跌落基础承台2和下方的各个
跌落基支撑柱1通过钢筋及混凝土牢固连接，可以确保整个跌落基础承台能够承受足够大
的跌落冲击载荷。跌落基础承台2上部多个位置设置预埋钢板，用于固定跌落基础钢板3。

[0052] 跌落基础钢板3安装在跌落基础承台2上，可通过型钢焊接可靠固定在跌落基础承台2的预埋钢板上，确保在跌落试验过程中发生跌落基础钢板3的冲击移位和跳动。跌落基
础钢板3可由1块或多块钢板拼接构成，跌落基础钢板3与跌落基础承台2之间需要刚性垫
实，防止存在间隙或填充软质材料，以免在跌落试验时跌落基础钢板3发生变形吸收冲击能
量，确保试验结果合理可信，可行的办法之一是通过对跌落基础承台2的上表面结构进行抛
光平整。跌落基础钢板3用于在载荷跌落试验时模拟刚性基础底面，同时保护钢混结构的跌
落基础承台2，防止其发生局部受力不均造成结构破损，同时也保证了试验结果的保守性和
合理性。跌落基础钢板3安装到跌落基础承台2后，需进行表面清洁和涂漆等防腐蚀处理。

[0053] 所述试验台架安装在台架桩基4上，通过所述台架斜柱6来固定。台架桩基4可以由钢筋混凝土浇筑而成，围绕在跌落基础承台3的四周，在圆周上呈阵列式均布。台架桩基4与
跌落基础承台2之间完全实体隔离，之间填充软性土壤，用于在跌落试验时，防止跌落基础
承台2的振动传到台架桩基4和试验台架上，确保试验台架的安全性和稳定性。台架桩基4上
部多个位置设置预埋钢板，用于固定试验台架的钢结构。

[0054] 在一个可选的实施例中，所述系统还包括设置于与所述实验台架内部的多条导轨10，所述多条导轨10用于控制跌落目标物在跌落试验中的导向跌落和姿态。

[0055] 本发明实施例中，所述试验台架的内部安装有导向装置(导轨10)，以保证贮运容器在跌落和升降过程中始终保持竖直状态，且无明显剐蹭。导轨10可采用工字钢或其他型
钢制作，导轨各段之间用连接板进行高强连接，同时与塔体框架结构连接固定。可以设置导
轨10的调直调距装置，满足各段间的连接与调节要求。具体的，可以在试验台架内部设置4
条导轨，4条导轨间的距离可调节，以满足不同外径的贮运容器进行吊装和跌落试验的要
求。为了便于贮运容器运输和进入导轨内进行提升，底部的4根导轨为可拆卸结构，此部分
导轨与底部跌落基础钢板3以及台架结构采用螺栓或其他方便拆卸的结构进行固定。

[0056] 在一个可选的实施例中，所述系统还包括顶部平台11，所述顶部平台11为设置于所述试验台架的顶部、与所述设备间16位于同一层的工作平台，用于提供顶部的工作空间。

[0057] 在一个可选的实施例中，所述设备间16开设有进出设备间的入口12，用于进出所述设备间16。

[0058] 本发明实施例中，所述试验台架的顶部安装有防护板房(设备间16)，用于保护台架顶部贮运容器起升装置等动力和仪控系统，使其处于安全的环境中，防止这些设备在雨
雪等恶劣天气下发生故障。台架及其顶部设备间16的设计满足在地震、雨雪、大风等各类条
件下的安全可靠性。

[0059] 所述试验台架上共设多层操作平台，最下层平台作为贮运容器吊具安装固定和向容器内填装试验用元件的平台，此层平台为3面结构，一侧开口，以方便装载贮运容器的汽
车进入台架内部；中间的操作平台9用于在跌落试验前将吊钩和脱钩器与台架结构连接，防
止脱钩后吊钩甩动；顶层平台11的标高为贮运容器起升装置、电控系统设备的安装及检修
平台，该平台建有设备间16，设备间16顶部装有避雷装置17。各层平台各方位均要求设置护
栏，确保试验人员能够方便到达各位置，且能够确保在各类工况下的人员安全。

[0060] 在一个可选的实施例中，所述系统还包括电缆穿管18，所述电缆穿管18设置于所述实验台架上；所述起吊机构15和所述遥控脱钩装置14的动力和仪控电缆通过所述电缆穿
管进行走线和固定。

[0061] 本发明实施例所述试验台架的钢结构上设有动力和仪控的2套电缆穿管18，可以实现动力和仪控电缆的可靠固定，并避免相互的信号干扰。电缆穿管18内除了安装台架顶
部设备的供电和仪控电缆外，还设有备用电缆，并预装入钢丝，能够在需要时，从台架上下
两端后装电缆。

[0062] 在一个可选的实施例中，所述系统还包括避雷装置17，所述避雷装置17分别设置于所述设备间16的顶部、所述实验台架的多个位置和所述基础支撑部件的多个位置。

[0063] 本发明实施例所述设备间的顶部设置足够长的避雷装置17，并设置一条与避雷装置17连接的避雷引下线引至安装在地面下试验台架基础中的接地锚进行固定，确保动力和
仪控系统在雷电和各类气象条件下的可靠性和安全性。

[0064] 综上所述，本发明实施例所述高空坠落实验系统具有以下有益效果：

[0065] 1.通过设置的跌落基础钢板，实现了试验台架和跌落目标基础的有效隔离，可有效保护跌落目标基础，并实现了刚性基础的试验条件，确保了试验的合理性和有效性。

[0066] 2.通过台架外围设置的盘梯结构和多层平台，实现了试验台架各高度、各位置的关键部位的可达性，提高了操作人员台架操作的安全性和便捷性。

[0067] 3.通过台架上设置的远程遥控脱钩装置，实现了试验中跌落目标的远距离跌落遥控操作控制，提高了试验操作的安全性，实现了试验工况的仿真模拟。

[0068] 4.通过台架顶部设置的起吊机构，实现了试验准备和试验操作过程中跌落目标及各试验设备的升降，提高了试验准备和操作的安全性和工作效率；通过在台架顶部设置的
设备间，实现了台架顶部起吊机构等设备的有效防护，提高了试验的可靠性并延长了设备
的使用寿命。

[0069] 5.通过台架内部设置的多条导轨，实现了试验中跌落目标在跌落试验中的导向跌落和姿态控制。

[0070] 6.通过在台架顶部设置的避雷装置以及在台架底部设置的接地锚，提高了试验台架的抗雷击性能，保证了试验台架设备和附近人员的安全。

[0071] 最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护
范围之内。