[0001] 本发明涉及乏燃料运输技术领域，具体涉及一种用于乏燃料运输容器的运输托架。

[0002] 乏燃料运输是经过国家有关部门严格监管的危险货物运输。运输过程中需要将乏燃料装载入专用的运输容器，通常装载后的乏燃料容器和运输托架等组成的运输单元被称为乏燃料货包。由于乏燃料具有放射性强、社会敏感度高的特点，其运输对安全要求极高。为确保运输乏燃料组件的完好性，乏燃料货包必须能经受住在常规运输条件下可能产生的任何加速度、振动或共振的影响。鉴于此，国际原子能机构发布的SSG‑25Advisory Material for the IAEA Transport Regulations(2012Edition)中对货包在运输过程中水平和竖直方向的加速度进行了限定。其中，除空运外，最大竖向加速度为3g，水平沿容器轴线方向加速度为5g，水平垂直容器轴线方向加速度为2g。

[0003] 此外，国家发布的《乏燃料货包多式联运接口技术要求(暂行)》对运输托架的结构形式也做出了限定，乏燃料货包运输托架的宽度方向两端均开设有连接孔，乏燃料货包运输托架将指定规格的螺栓穿过连接孔后与运输工具连接固定。同时，给出了铁路运输车辆基本参数，对乏燃料货包的外形尺寸给出了限制的参考值，其中高度及宽度方向尺寸均非常有限。

[0004] 目前国内各电厂的乏燃料运输容器吊车的额定起重量一般不大于140t，乏燃料运输容器(包括组件)自重最大约为125t。因此，为满足吊车承载能力，托架的自重一般不能超过15t。

[0005] 乏燃料运输容器运输托架主要有三个作用，一是可以作为乏燃料运输容器的翻转支撑平台，在容器翻转过程中支撑容器下部翻转轴或翻转U型槽，配合竖直吊具完成容器由水平到竖直状态的翻转。二是可以作为容器水平吊装支撑平台，配合水平吊具进行水平吊装。三是可以作为容器运输平台，在容器运输过程中固定容器，将容器支撑并固定在运输车辆或其他交通工具上。

[0006] 乏燃料运输容器是一个外形呈圆柱形的筒状结构，一般在靠近上下端部位置各对称设置有两个耳轴或U型槽。国内部分电厂采用的乏燃料运输容器运输托架(如NAC‑STC)，采用栓系带进行容器的竖向约束，加工精度较难控制且安装操作非常不便。轴向约束采用了后装式弧形挡板，安装较繁琐且易发生容器在运输时碰撞磨损。此外，该托架结构相对较弱，承载能力一般，主要用于核电厂内转运，难以承载高加速度的外运需要。

[0007] 对用于外运的乏燃料运输容器运输托架，其设计需要解决以下方面的问题：

[0008] 一、需要充分考虑托架的尺寸、重量及承载能力的优化平衡。托架的设计既要使承载能力最大化以满足外运加速度要求，还要尽可能降低自身重量便于吊装，同时为便于铁路、公路运输，在满足容器装载空间的前提下(即内部空间尺寸要足够大)，外形尺寸要最小化。这些相互矛盾的关系，需要在设计时尽量最优化。

[0009] 二、需满足装卸运输容器的便利性要求。由于乏燃料运输容器表面具有一定的放射性及较高的温度，因此操作人员接近操作的时间应尽可能短，托架的结构需要便于容器的吊运、翻转及固定，防止操作人员被容器烫伤。

[0010] 三、充分考虑运输过程中，减少对容器的磨损及冲击，防止容器损坏。

[0011] 有鉴于此，本申请的发明人设计了一种用于乏燃料运输容器的运输托架，以期克服上述技术问题。

[0056] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

[0057] 现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

[0058] 如图1～图6B所示，本发明提供一种用于乏燃料运输容器的运输托架，包括：

[0059] 底部框架100，用于与运输车辆固定，并支撑所述运输托架的整体结构。

[0060] 至少两个翻转轴侧支撑200，设置在底部框架100的一端。

[0061] 至少两个立柱300，设置在底部框架100的另一端。

[0062] 弧形枕板400，设置在底部框架100的另一端，位于两个立柱300之间。

[0063] 吊耳500，连接在翻转轴侧支撑200和立柱300上部，用于配合水平吊具进行运输托架连同乏燃料运输容器700的水平吊运。

[0064] 防护罩600，用于保护乏燃料运输容器700的外表面。

[0065] 本发明提供的用于乏燃料运输容器的运输托架，可以用于外运，可解决乏燃料运输容器700运输时在小空间、轻自重，高加速度下实现安全可靠运输，且结构需要方便倾翻、吊运，并避免运输过程中对容器的损伤。

[0066] 底部框架100主要起结构支撑作用，以及将乏燃料运输容器700、运输托架本体与运输车辆固定的作用。

[0067] 翻转轴侧支撑200用于在乏燃料运输容器700翻转过程中支撑乏燃料运输容器700下部的翻转轴，并在运输过程中与吊装轴侧吊耳520、立柱300及弧形枕板400共同承载乏燃料运输容器700的各向加速度，特别是乏燃料运输容器700的全部纵向加速度，也即乏燃料运输容器700轴向加速度。

[0068] 立柱300及弧形枕板400用于支撑乏燃料运输容器700的上部轴颈，在运输过程中与翻转轴侧支撑200及吊装轴侧吊耳520共同承载乏燃料运输容器700的侧向及竖向加速度。优选地，弧形枕板400距离乏燃料运输容器700端面有足够距离，可以避免乏燃料运输容器700翻转过程中与弧形枕板400干涉。

[0069] 吊耳500主要用于配合水平吊具进行托架连同乏燃料运输容器700的水平吊运，并承担乏燃料运输容器700运输过程中侧向及竖直向上的加速度。吊耳500需在乏燃料运输容器700装载到托架后再安装，并在乏燃料运输容器700卸下托架前拆除。

[0070] 防护罩600，用于防止操作人员与乏燃料运输容器700的表面接触，能够隔离操作人员与乏燃料运输容器700外表面，防止人员被烫伤。

[0071] 经优化计算，本发明的用于乏燃料运输容器700的运输托架结构紧凑承载能力高，满足铁路运输空间约束，且可以保证最大竖向加速度为3g，水平沿容器轴线方向加速度为5g，水平垂直容器轴线方向加速度为2g。

[0072] 如图2所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，翻转轴侧支撑200上部开有凹槽210，用以容纳运输乏燃料运输容器700的翻转轴。

[0073] 优选地，翻转轴侧支撑200的上部支撑块开有凹槽210，配合乏燃料运输容器700的翻转轴进行翻转。

[0074] 作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，所述运输托架采用低合金高强度结构钢。

[0075] 低合金高强度结构钢是指在低碳钢中添加少量合金化元素使轧制态或正火态的屈服强度超过275MPa的低合金工程结构钢。低合金高强度结构钢的可焊接性较好，便于加工制造。

[0076] 采用低合金高强度结构钢作为所述运输托架的材料，自重轻，能够满足核电站厂内乏燃料运输容器700的吊装需要。且低合金高强度结构钢能够承受较大的载荷容易实现最大竖向加速度为3g，水平沿容器轴线方向加速度为5g，水平垂直容器轴线方向加速度为2g的最高外运加速度要求。

[0077] 如图1、图2和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，底部框架100由箱型梁组成。

[0078] 优选地，底部框架100四周为箱型梁结构，箱型梁腹板偏心布置，并在偏心腹板外侧焊接筋板410，用以加强承载能力。

[0079] 如图1、图2和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，底部框架100的底部开设有螺栓通孔，底部框架100通过螺栓与运输车辆固定。

[0080] 优选地，底部框架100的底部开有16个的螺栓通孔，使其通过螺栓与车辆固定。

[0081] 如图1、图2和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，翻转轴侧支撑200的下部为箱型梁结构，翻转轴侧支撑200下部与底部框架100连接，翻转轴侧支撑200的内侧设置斜拉筋230，翻转轴侧支撑200的后侧设置斜撑220。

[0082] 为加强翻转轴侧支撑200的承载能力，在其两侧分别设有斜撑220和斜拉筋230，斜拉筋230位置避开了乏燃料运输容器700的翻转路径。斜撑220为箱型梁结构，其上表面设有螺纹孔可用于防护罩600的固定。斜拉筋230及斜撑220的设计尺寸经过优化，在满足上述要求的情况下，可避免在承载加速度时的应力集中。

[0083] 如图1、图2和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，立柱300为箱型梁结构，立柱300的下部与底部框架100连接，弧形枕板400与乏燃料运输容器700的接触面安装有保护套。

[0084] 优选地，立柱300下部与底部框架100焊接，立柱300上部开有通孔，与吊装轴侧吊耳520通过螺栓连接。弧形枕板400支撑乏燃料运输容器700吊装轴侧的轴颈。

[0085] 保护套可以有效防止乏燃料运输容器700在运输及翻转过程中的磨损。保护套优选为橡胶保护套，安装在枕板与容器接触面，能够避免乏燃料运输容器700运输过程中枕板与容器摩擦划伤。

[0086] 作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，所述保护套采用硅橡胶加芳纶纤维。

[0087] 优选地，保护套采用硅橡胶耐高温，并含有芳纶纤维以增强耐磨性。

[0088] 如图4所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，弧形枕板400的下部与底部框架100连接，弧形枕板400与底部框架100的连接处设置有筋板410。

[0089] 优选地，弧形枕板400与底部框架100焊接，连接处设有筋板410加强承载能力。

[0090] 如图1和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，吊耳500，包括翻转轴侧吊耳510和吊装轴侧吊耳520，翻转轴侧吊耳510连接在翻转轴侧支撑200上部；吊装轴侧吊耳520连接在立柱300上部。

[0091] 翻转轴侧吊耳510主要用于配合水平吊具进行托架连同乏燃料运输容器700的水平吊运，并承担乏燃料运输容器700运输过程中竖直向上的加速度。翻转轴侧吊耳510需在乏燃料运输容器700装载到托架后再安装，并在乏燃料运输容器700卸下托架前拆除。

[0092] 优选地，翻转轴侧吊耳510下部采用箱型梁结构，为便于安装拆卸，箱型梁底部开有四个通孔，与翻转轴侧支撑200块顶部的通孔对应，采用螺栓与螺母固定。翻转轴侧吊耳510与水平吊具通过销轴连接。

[0093] 吊装轴侧吊耳520主要用于配合水平吊具进行托架连同乏燃料运输容器700的水平吊运，并承担乏燃料运输容器700运输过程中侧向及竖直向上的加速度。吊装轴侧吊耳520需在乏燃料运输容器700装载到托架后再安装，并在乏燃料运输容器700卸下托架前拆除。

[0094] 优选地，为便于安装拆卸，吊装轴侧吊耳520与立柱300间采用了螺栓与螺母固定。吊装轴侧吊耳520的吊耳孔与水平吊具通过销轴连接。吊装轴侧吊耳520的吊耳板与翻转轴侧吊耳510的吊耳板高度一致，并与防护罩600留有足够间隙，方便水平吊具销轴拆装。

[0095] 如图1和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，防护罩600包括防护罩框架610和表面防护网620，防护罩框架610的下部与底部框架100固定。

[0096] 如图1和图3所示，作为本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的一种优选实施方式，防护罩框架610由纵横筋条及弧形钢条组成，表面防护网620为金属防护网。

[0097] 防护罩框架610下部与底部框架100以及斜撑220连接，通过螺栓固定。框架设计不考虑运输加速度，金属防护网与防护罩框架610固定。

[0098] 本发明用于乏燃料运输容器的运输托架，能够满足核电厂乏燃料运输容器的厂内及厂外转运操作需求。本发明用于核电厂乏燃料运输容器的核电厂内外的转运。托架主体包括能够承受乏燃料运输容器在运输工况下载荷的结构，同时为容器的翻转及吊装提供安装平台；

[0099] 与现有技术相比，本发明用于乏燃料运输容器的运输托架的结构紧凑体积小，满足各类运输的界限要求。承载能力强，能承受满足容器货包在铁路、公路、水运下的任何加速度。采用吊耳与支撑配合固定容器，而不是类似栓系带的形式，方便安装与维护。保护套可以有效避免容器在翻转与运输时的磨损。

[0100] 综上所述，本发明用于乏燃料运输容器的运输托架具有如下诸多优势：

[0101] 一、结构紧凑、自重轻、承载能力高。运输托架整体经优化，在满足铁路、公路、海运等各种运输方式及工具的空间约束的同时，可以保证最大竖向加速度为3g，水平沿乏燃料运输容器700轴线方向加速度为5g，水平垂直乏燃料运输容器700轴线方向加速度为2g的最高外运加速度要求，满足公、海、铁联运的需要，可提高运输效率，且自重轻，满足核电站厂内乏燃料运输容器700的吊装需要。

[0102] 二、良好的装卸运输的便利性及操作安全性。运输托架对乏燃料运输容器700的所有四个轴都通过支撑(包括翻转轴侧支撑200和立柱300)及吊耳500栓接固定，无需其他固定，方式简单，方便后期运维。托架外层采用网罩进行人员保护，防止操作人员烫伤。

[0103] 三、有效减少对乏燃料运输容器700的磨损及冲击。运输托架与乏燃料运输容器700接触表面均采用橡胶保护套，可以有效防止乏燃料运输容器700在运输及翻转过程中的磨损。且支撑的凹槽210配合吊耳500的顶面可以完全约束乏燃料运输容器700的各个轴，运输中不会发生乏燃料运输容器700滑移及与托架的撞击。

[0104] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。