CN100495584C - 用于将燃料组件装入到核反应堆中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将燃料组件装入到核反应堆堆芯中的方法和装置。本发明的方法在于：将一组件假体(4)插入到燃料组件(5)的装料单元区(3)中，所述假体的形状和尺寸基本上等同于装料单元区(3)，并具有光滑的侧壁；在设置有所述组件假体(4)的情况下，使用至少一个燃料组件保持工具(11)，将装料单元区(3)的至少一个相邻组件(5)的位置相对于堆芯中至少一个第二组件(5)进行固定；将组件假体(4)从装料单元区(3)中取出；将要被装入的燃料组件(5)插入到装料单元区(3)中；以及取出燃料组件支撑工具(11)。

Description

用于将燃料组件装入到核反应堆中的方法和装置

技术领域

[01]本发明涉及一种用于将燃料组件装入到核反应堆—尤其是压水冷却核反应堆的堆芯中的方法和装置。

背景技术

[02]压水冷却核反应堆包括一个位于反应堆容器内的反应堆芯，核反应堆的堆芯包括一些燃料组件，这些燃料组件的形状通常为直棱柱形，且被布置为使它们的纵长轴线处于垂直方向，且核反应堆的压力冷却水沿其纵长方向向上方循环流动。

[03]位于堆芯中的燃料组件被定位在核反应堆容器内部的下方设备中，该下方设备尤其包括一堆芯支撑板或堆芯下板、以及一隔舱，隔舱包括保持着堆芯外围组件的垂直壁板。

[04]堆芯中的燃料组件利用它们的下部构件或底部喷嘴座压在堆芯支撑板上，下部构件或底部喷嘴包括一些开孔，这些开孔接合着固定在堆芯支撑板上的垂直轴定位销。并列布置的燃料组件包括一密集组，在该密集组中，每个燃料组件都与位于一正棱柱形单元区(emplacement)内的相邻组件相接触，其中，棱柱形单元区在堆芯中的位置是精确限定的，各个燃料组件单元区的边界由一些构成正棱柱形燃料组件的几何包络线的垂直平面限定。堆芯中各个燃料组件的实际垂直平面也即为该燃料组件与堆芯中相邻燃料组件之间的接触面，或是该燃料组件与一个或多个垂直隔舱的内表面之间的接触面。

[05]在与堆芯垂直轴线相垂直的横向平面内，位于堆芯内的燃料组件的正交横截面成了一个遍布整个堆芯截面的规则系统。

[06]燃料组件的正交横截面通常为方形，在隔舱内，这些组件的单元区构成了一个遍布在堆芯整个截面内的方形网格阵列。

[07]基本上为方形截面的燃料组件包括一些支柱/格栅，这些支柱/格栅保持着一束与轴向平行的燃料棒，且组件的两个末端处具有一个上喷嘴和一个下喷嘴，组件利用下喷嘴座压在堆芯支撑板上。在堆芯内，燃料组件通过它们的支柱/格栅和喷嘴与相邻燃料组件保持接触。

[08]在反应堆工作时，设置在燃料组件棒中的易裂变燃料材料在核反应堆内被逐渐地消耗，从而，燃料组件中的易碎燃料材料会逐渐变少，而且，燃料组件还会受到一定的磨损。必须按照一定的时间间隔对核反应堆的堆芯执行重新装料的工作。这些工作需要将核反应堆停堆并进行冷却，此工作包括操作：用新的燃料组件更换位于堆芯某一区域内的某些燃料组件，而堆芯中未被新组件替换的其它燃料组件则被从堆芯的一个区域移到另一区域。当核反应堆首次投入运营时，必须用新燃料组件装填堆芯，此操作构成了核反应堆的第一次装料。

[09]对核反应堆的装料和卸料操作是在水下进行的，反应堆容器的头部被从反应堆池的顶部液位处拆走，其中，反应堆的坑井开口到反应堆池的底部中。

[10]用于提升和搬运燃料组件的机器被称作装料机，其包括用于在水平方向上移动和引导的装置，该装置位于水池上部液位的上方，由此，装料机的抓夹-提升装置能被定位在位于反应堆堆芯中的各个燃料组件的正上方，所以该装置可被用来执行装料和卸料的操作。

[11]为了将一燃料组件装入到堆芯内的某一单元区中，利用装料机的抓夹装置对要被装入、且要被固定在垂直位置上的组件执行定位，然后，利用装料机及其抓夹-提升装置的运动将该燃料组件插入到其装料位置中。

[12]当反应堆工作时，燃料组件受到辐射，且成为释放强热的热源，此情况下，燃料组件可能会产生变形。由于燃料组件的形状非常细长，且它们的横截面尺寸相比于其轴向长度非常小，所以可能发生变形—例如由于弯曲而产生变形，这将导致位于其末端的喷嘴相对于其理论位置出现较大的位移，其中，喷嘴的理论位置被定中在燃料组件的轴线上。

[13]因此，由于产生弯曲而出现变形，结果就是，靠近某一单元区的燃料组件的上部可能会移动到该燃料组件将要被装入的理论单元区中，其中，燃料组件不得不被装入到前一单元区中。因而，在某些情况下，将燃料组件插入到其单元区中以完成装料的操作是非常困难的。尤其是，外围燃料组件单元区的一个或两个垂直表面是由隔舱限界的，而其它的侧面则是由这些外周组件的相邻组件限定的。与外围组件相邻的燃料组件的上部在朝向隔舱方向上的变形可能会限制外围燃料组件插入到堆芯中所用的空间，从而使装料操作非常困难或者不能完成。

[14]通常情况下，用于对核反应堆堆芯执行重新装料的燃料组件的变形是复杂的，并会极大地延长装料作业，这就导致在将核电站该机组停机的关键过程中，会损失很多时间。

[15]为了有助于将燃料组件插入到其位于堆芯中的单元区中，人们提出了这样的方案：使用燃料组件的假体和假的燃料组件喷嘴，在要被重新装入的燃料组件所要插入的单元区的周围，将假体布置到堆芯的支撑板上。在将变形后的燃料组件定位在堆芯中的方面，这些装置带来了很大的进步，但是，这些装置的使用是复杂的，原因在于：这些装置必须要被装配到反应堆池的底部中，且在对燃料组件执行定位之前和之后，要将装置从底部中起出。除此之外，利用这些装置，无法通过对反应堆堆芯中的燃料组件依次执行定位而连续地执行装料操作，或者无法更换堆芯中这样的燃料组件：其所处单元区由其它一些发生变形的燃料组件限界。

[16]第99 00457号法国专利中还提出了一种用于装入燃料组件的装置，利用该装置，燃料组件下部的喷嘴开孔可接合到堆芯支撑板上将要布置该燃料组件单元区内的定位销上。这样的装置也无助于将燃料组件插入到由已变形的相邻燃料组件限界的单元区中。

发明内容

[17]因而，本发明的目的是提出一种用于将燃料组件装入到核反应堆堆芯中某一装料单元区中的方法，堆芯包括一些基本为正棱柱形的燃料组件，它们被布置在一隔舱内，且被定位在一些邻近的、并具有垂直轴线的正棱柱形单元区中，这些单元区在水平面内的横截面构成了一个规则的网格，用于装入燃料组件的单元区包括至少一个垂直侧面，一个与要被装入的燃料组件相邻的燃料组件的侧面沿所述垂直侧面进行定位。本发明的方法使得燃料组件的装入变得容易，并减少了将燃料组件装入到如下环境中所用的时间：在该环境中，与所要装入的燃料组件相邻的至少一个燃料组件发生了变形，并由此而移位到所述单元区中。

[18]对于这一目的：

[19]-将一组件假体插入到装料单元区中，假体的形状和尺寸基本上等同于所述装料单元区，并具有光滑的侧壁，且该假体基本上达到了装料单元区的全高；

[20]-在所述装料单元区中存在组件假体的情况下，相对于堆芯中的至少一个第二组件固定至少一个相邻组件的位置，且至少是在该相邻组件的上部处予以固定；

[21]-将组件假体从装料单元区中取出；以及

[22]-将要被装入到装料单元区中的燃料组件插入。

[23]本发明还涉及一种用于将燃料组件装入到核反应堆堆芯中某一装料单元区中的装料装置，其中，堆芯包括一些基本为正棱柱形的燃料组件，在一隔舱内，它们被定位在一些邻近的、并具有垂直轴线的正棱柱形单元区中，这些单元区在一水平面内的横截面构成了一个规则的图案，用于装入燃料组件的装料单元区包括至少一个垂直侧面，一个与要被装入燃料组件相邻的燃料组件的侧面沿所述垂直侧面进行定位，其特征在于：装料装置包括一工具，该工具为燃料组件假体，其用于对燃料组件进行排列，其中，组件假体的形状基本上是堆芯中燃料组件单元区的正棱柱形，并由光滑的壁面限界，以及

[24]-至少一个燃料组件保持工具，其包括一支撑板、悬挂-保持装置和定位销，其中的定位销被用来与堆芯燃料组件上喷嘴的定位孔相接合；

[25]-至少一个搬运装置，其用于抓夹和搬运燃料组件调整工具以及所述的至少一个工具，其中，后一工具利用悬挂-保持装置保持着燃料组件。

[26]优选地是：

[27]-悬挂并保持着燃料组件所用的调整工具、以及燃料组件保持工具的装置类似于一个悬挂并保持着堆芯中燃料组件上喷嘴的部件，且燃料组件调整工具和燃料组件保持工具的搬运装置是一台用于对核反应堆执行装料的机器的抓夹器；

[28]-燃料组件调整工具包括一中心体、一上端接头、以及一下端接头，它们具有共同的纵向轴线，且调整工具在与所述轴线垂直的平面内的横截面形状与一个形状相同，该形状是核反应堆堆芯中为燃料组件所设置的单元区的横截面形状；

[29]-正棱柱形燃料组件调整工具的中心体和下端接头的横截面尺寸小于堆芯中燃料组件单元区的横截面尺寸，燃料组件调整工具的所述上端接头的横截面尺寸等于反应堆堆芯中燃料组件单元区的横截面尺寸，且燃料组件调整工具的介于中心体与上端接头之间的一个中间部分由一些侧壁限界，这些侧壁相对于燃料组件调整工具的轴线是倾斜的，所述中间部分的横截面尺寸在中心体与上端接头之间基本上是逐渐增大的；

[30]-燃料组件的调整工具包括一正棱柱形的中心体，其横截面尺寸等于反应堆堆芯中为燃料组件设置的单元区的横截面尺寸，调整工具还包括一具有侧壁的下端接头，侧壁相对于燃料组件调整工具的轴线是倾斜的，由此使得下端接头横截面的尺寸在中心体与其下末端之间逐渐减小，其中，所述下末端接合到核反应堆堆芯中的一个单元区中；

[31]-调整工具的下端接头包括一些侧向开孔，用于允许位于反应堆堆芯中一单元区上的多个定位销穿过，下端接头还包括两柱桩，当调整工具被定位在为反应堆堆芯而设置的支撑板上时，柱桩接合到所述单元区的水孔中；

[32]-调整工具的下端接头具有这样的剖面结构：其可被接合在反应堆堆芯中为一燃料组件所设置单元区的定位销与两柱桩之间，当调整工具被定位在为反应堆堆芯而设置的支撑板上时，柱桩接合着所述单元区的水孔；

[33]-相对于燃料组件调整工具中间部分或下端接头的轴线倾斜的壁板具有位于轴线方向上的、依次的几个部分，它们相对于所述轴线是倾斜的，或者基本上平行于轴线；

[34]-燃料组件保持工具表示一支撑板、第一组定位指状体、以及第二组定位指状体，两组定位指状体相互平行，并被固定在与支撑板垂直的位置上，在与支撑板垂直的方向上，第二组定位指状体的长度小于第一组定位指状体的长度；

[35]-第一组定位指状体或长定位指状体包括一杆轴和一位于杆轴延长部上的顶尖，杆轴具有一第一纵向轴线，顶尖的纵向轴线相对于杆轴的轴线在与杆轴轴线垂直的方向上的发生偏移；

[36]-利用机械固定装置将燃料组件保持工具的长指状体固定到支撑板上，通过所述机械固定装置，可调节指状体绕其纵向轴线的定向、进而调节指状体杆轴的轴线与长指状体顶尖之间的偏移方向；

[37]-为了将横截面为方形的燃料组件装入到核反应堆堆芯中横截面为方形的正棱柱形单元区中，燃料组件保持工具包括：一方形的支撑板，其中，该方形的边长基本上等于核反应堆堆芯中为燃料组件所设置的单元区横截面边长的两倍；四个长的指状体和四个短指状体，其中的长指状体位于一些定位孔的位置处，这些定位孔是为核反应堆堆芯内四个相邻的燃料组件而设置的，在与支撑板垂直的方向上，四个短指状体的长度小于长指状体的长度，它们所在位置对应于为四个相邻燃料组件设置的四个定位孔横截面内的位置，在各个燃料组件的上端接头上，这四个定位孔相对于位于长指状体位置上的定位孔而言处于对角位置；

[38]-核反应堆包括一些方形横截面的燃料组件，且燃料组件位于堆芯中方形横截面的正棱柱形单元区内，这些单元区被布置在方形网格的阵列内，在此情况下，燃料组件保持工具包括：一直角形(équerre)形支撑板，其尺寸对应于位于堆芯内三个相邻燃料组件的横截面尺寸；三个长销和三个短销，它们被设计成接合到一些定位孔中，这些定位孔是为布置在核反应堆堆芯中一个直角形区的三个相邻燃料组件而设置的，长销被插入到每个燃料组件的第一开孔中，三个短销分别被插入到三个第二定位孔中，这三个第二定位孔是为布置在一直角形区内的三个燃料组件设置的，这三个开孔相对于接纳着长销的第一开孔位于斜对角位置。

[39]-保持着燃料组件的工具包括一悬挂及保持装置，所述悬挂及保持装置类似于为燃料组件上端接头设置的悬挂及保持装置，并且该悬挂及保持装置与支撑板成一个整体，且位于支撑板的一个表面上，该表面与支撑板上突出地固定着定位销的那一表面相反。

附图说明

[40]为了便于更好地理解本发明，下文将参照附图对根据本发明的、用于装入燃料组件的方法以及用于执行该装料操作的装置作示例性的说明，在附图中：

[41]图1是一个示意性的轴测图，该视图是沿核反应堆堆芯的水平面绘制的，其表示了为堆芯中燃料组件设置的、横截面为正方形的单元区的布局；

[42]图2A是一本发明第一实施方式中组件假体的侧视图，该假体用于执行根据本发明的方法；

[43]图2B中的侧视图表示了本发明第二实施方式中的、用于执行根据本发明的方法的组件假体；

[44]图2C是对图2A或2B中一细节部分所作的放大图；

[45]图3A和图3B涉及的是组件假体下端接头的第一种变型实施方式；

[46]图4A和图4B涉及的是组件假体下端接头的第二种变型实施方式；

[47]图3A和图4A是下端接头的侧视图；

[48]图3B和图4B是沿图3A和4A中的B-B线所作的剖视图；

[49]图5是一保持工具的俯视图，该工具用于保持靠近一装料单元区的燃料组件；

[50]图6A是沿图5中6A线对保持工具所作的局部剖开的垂向视图；

[51]图6B是图6A中细节部分B的放大视图；

[52]图7是沿图5中箭头7的方向对保持工具所作的立视图；

[53]图8是对保持工具一个销体所作的详细视图，该保持工具是根据一种改型而制出的，该改型形式允许销体的定向成为可调的；

[54]图9中的垂向剖面图表示了图5所示保持工具中的搬运抓夹器；

[55]图10A、10B、10C表示了在执行三个顺次操作阶段的过程中、保持工具在燃料组件上的定位；

[56]图11与图5类似，是根据一改型实施方式的保持工具的俯视图；以及

[57]图12是对核反应堆堆芯的横截面构造所作的示意图，其与图1类似，表示了根据本发明的、被执行的装料方法。

具体实施方式

[58]图1是一核反应堆堆芯1的示意性剖面图，该堆芯由一隔舱2限界，具体来讲，隔舱包括一些垂直壁板—例如具有不同宽度的壁板2A、2B，这些壁板被组装到一起而形成了一个顺着堆芯周边轮廓的直角。堆芯1和隔舱2被布置在压水冷却堆的容器内，并使得它们的下部座压在一支撑板上，该支撑板是为固定在反应堆容器内的堆芯而设置的。

[59]如图1所示，为正棱柱形燃料组件设置的单元区3的横截面为方形。为堆芯1中燃料组件所设置的单元区3的方形截面在隔舱2内形成了一个方格阵列。

[60]在图1中，表示出了核反应堆的堆芯1，图中，该堆芯处于正被装料的状态，在该装料过程中，其中已装入燃料组件的单元区3用叉号表示。

[61]装料过程是沿装料单元区方格阵列的各条对角线依次进行的。

[62]图1中还表示出了沿顺时针方向0°、90°、180°、270°的堆芯轴对称平面的定向。

[63]各个燃料组件单元区3在堆芯内的位置由两个标号标注，其中一个标号是代表与0°—180°轴向平面平行的行列的字母A、B、...R，另一标号是代表与90°—270°轴向平面平行的行列的数字1、2、...15。

[64]下面将具体参照图1和图12对将燃料组件装入到单元区C14中的过程进行描述，其中，该单元区的两个侧面是由隔舱限界的，一个侧面是由位于单元区C13的相邻燃料组件限定的，而最后一个侧面既未被燃料组件、也未被隔舱限界。假定位于单元区C13的、且事先已被装入到核反应堆堆芯1中的燃料组件已经由于弯曲而发生变形，从而该组件的一部分—尤其是组件的上部就会移位到要装入燃料组件的单元区C14中。由于位于单元区C13中的燃料组件移位到单元区C14中，所以，单元区C14剩余的横截面面积将无法允许要被装入的燃料组件穿过而插入。

[65]在第一阶段中，根据本发明的方法包括操作：将一组件假体4插入到单元区C14中，以将单元区C13中燃料组件的外移部分从单元区C14中推出。

[66]图2A表示了一个燃料组件假体4，其可对C13中燃料组件5的上部重新进行定位，以恢复C14单元区3上部中便于更换燃料组件的通道。

[67]组件假体具有对与装料单元区相邻的燃料组件进行排列整理的作用，在下文中，其将被称为燃料组件调整工具(ORAC)。

[68]组件假体4或ORAC的形状与单元区3相同，基本上为正棱柱形，其用于对堆芯中的燃料组件进行定位。ORAC 4的中心体4a是由金属薄板围成的套管，其侧面为平面，并被布置成为方形截面的正棱柱的表面，此棱柱也被称为方形截面的平行六面体。图中还表示出了正棱柱套管的轴线6和开孔7a，套管的底部与一方形截面的假体下端接头7相连接，开孔7a与位于装料单元区内、且从堆芯支撑板上表面上突伸出的两垂直定位销相接合。

[69]ORAC中心体4a和下端接头7的横截面的边长略小于堆芯中燃料组件5下端接头或支柱/格栅的方形横截面的边长，其中，燃料组件的尺寸为标准尺寸。

[70]ORAC4还具有一上端接头8，其与位于核反应堆堆芯1中的标准燃料组件5的上端接头相同。

[71]上端接头8尤其具有一些抓夹部分8a，利用这些抓夹部分，图9所示核反应堆装料机的抓夹器可抓夹住上端接头8，其中，抓夹器将在下文进行描述。

[72]ORAC的上端接头8通过一段锥形的套管9与中心体4a连接起来，套管的侧面相对于ORAC的轴线6是略微倾斜的。

[73]从图2C可看出，总体上平直的ORAC的连接部分9的倾斜面包括依次的多个部分9a和9b，其中部分9a基本上平行于ORAC的轴线6，部分9b相对于轴线6倾斜了一个小角度，该角度在0.5°到6°的范围内，优选为在1°到3.5°的范围内。

[74]在燃料组件装料过程第一阶段中使用的ORAC4被核反应堆装料机搬运抓夹器提起而置于装料单元区的正上方，即位于单元区C14正上方的位置处。ORAC的重量不大于其中接合有减速棒的燃料组件的重量。被抓夹器支撑在垂直位置上的(即其轴线6处于垂直方向的)ORAC被下放到单元区C14中，其中，位于单元区C13中的燃料组件5略微移入到C14中。ORAC4下端接头7的横截面小于燃料组件的最大横截面—即单元区3的横截面，从而能容易地将ORAC4的下部插入。当ORAC被插入到位置C14处的装料单元区3中时，下端接头7光滑的侧壁—随后是中心体4a的侧壁与单元区C13中相邻燃料组件5上已移入到C14单元区3中的上部相接触。ORAC具有光滑侧壁的设计意味着其可容易地插入，而不会钩挂住相邻的燃料组件，在上述的情况下，也就是说不会钩挂住单元区C13中的组件5。

[75]在将燃料组件插入以将其直接装入到相邻燃料组件之间单元区内的情况下，燃料组件的端部构件以及组件侧面上突伸出的上述所有格栅将易于钩卡住相邻燃料组件的部件。

[76]一旦ORAC被插入到单元区3中之后，其表面相对于轴线6略微倾斜的ORAC中间部分9将与位置C13中燃料组件5的上部(其已移入到装料单元区3中)相接触。

[77]图2C表示了ORAC中间部分9的一部分侧壁，其已与位置C13中燃料组件5的上端接头10相接触。

[78]中间部分9的侧壁相对于ORAC轴线6的倾斜度并非定值，其中，在垂直方向上的运动是沿所述轴线6进行的，因此，该倾斜壁将利用其倾斜部分9b与燃料组件5上端接头10的边缘相接触，从而，随着ORAC的向下运动，将使燃料组件5上端接头10在远离装料单元区的方向上移动，这样就实现了将燃料组件相对于其理论纵向轴线在一定程度上重新进行排列的目的。

[79]图2C表示了相邻燃料组件5上端接头10侧边缘的一部分，其中，沿上端接头10的一个侧边，在侧边缘上固定了片弹簧10′。

[80]在ORAC中间部分9的侧面上设置了节段9a，其为平面的形式，并基本上平行于ORAC的轴线6，该节段位于顺次的两倾斜部分9b之间，设置节段9a可防止在ORAC向下移动的过程中弹簧10′与中间部分9的倾斜壁相接触。在与弹簧10′接触的情况下，在向下运动的过程中，ORAC中间部分9的侧壁存在使弹簧10′变形和损坏的危险。在中间部分9的侧面上设置倾斜部分和与ORAC运动轴线相平行部分的设计实现了如下的效果：在依次的各个阶段中，能对相邻燃料组件5进行重新排列，使其远离装料单元区3，并使相邻组件5上端接头的弹簧10′与ORAC中间部分9的侧面离开一定距离。

[81]当ORAC经过单元区的几乎全部高度而被完全插入到位置C14处的装料单元区3中时，下端接头7中的开孔7a与位于燃料组件单元区中的定位销相接合，且位置C13中的相邻组件被完全移出，从而完全清理开了装料单元区的上部。

[82]图2B表示了组件假体或ORAC4′一种不同的实施方式，ORAC的该实施方式能对与装料单元区相邻的一个或多个燃料组件在全高范围内执行重整直化和重新排列。

[83]按照此改型实施方式，ORAC4′包括一组件假体，其具有光滑的侧壁，且其横截面的尺寸达到燃料组件的最大横截面尺寸—即上端接头8′和燃料组件支柱/格栅的尺寸。

[84]ORAC下端接头7′的侧面为锥形，下端接头7′的侧面相对于ORAC的轴线6′是倾斜的，按照这种方式，下端接头的横截面可从尺寸小于燃料组件和装料单元区3最大横截面的断面增大到某一横截面，后一横截面等于燃料组件的最大横截面，并对应于上端接头8′的横截面。

[85]另外，ORAC下端接头7′的侧面具有图4所示的形状，此形状上文已针对中间部分9的侧壁进行了描述。总体上相对于ORAC轴线6′倾斜的下端接头7′的侧壁具有与中间部分9侧面上的部分9b类似的倾斜部分、以及与中间部分9倾斜表面上部分9a类似的部分，其中，后者基本上平行于轴线6′。这样，当ORAC接合到位置C14中的装料单元区3中时，可防止下端接头7′的侧面与位置C13处相邻组件5上端接头的弹簧10′相接触。

[86]由于其横截面较小，所以下端接头7′易于插入到位置C14处单元区3的上部中，且ORAC在其轴线6′方向上的向下运动将对位置C13中的组件5逐渐地进行重新排列。如上文提到的那样，ORAC光滑的壁面能被容易地插入，而不存在钩卡住一个或多个与位置C14处单元区3相邻的组件的可能。

[87]图3A、3B、4A、4B表示了ORAC下端接头7(或7′)的两种改型实施方式，这些实施方式使得ORAC4能按照精确可靠的形式座压并保持在核反应堆堆芯的支撑板上。

[88]如上文指出的那样，在为燃料组件设置的各个单元区3中，堆芯的支撑板包括两个向上突伸的定位销，它们沿单元区的第一对角线布置，且尤其在与第一对角线垂直的第二对角线上，单元区3中设置了大直径的通孔或水孔，以便于水流的通过。

[89]根据图3A、3B所示ORAC的第一实施方式，下端接头7(或7′)的两拐角处具有为定位销设置的接合孔7a，且下端接头的第二对角线上具有两柱桩26，它们沿轴向突伸而超出下端接头的下表面，柱桩的直径基本上等于或略小于堆芯支撑板上水孔的直径。

[90]按照图4A、4B所示的第二改型实施方式，方形截面ORAC下端接头的横截面尺寸小于图3A、3B所示下端接头的尺寸，按照这种方式，下端接头可在燃料组件单元区3的定位销之间座压在堆芯的支撑板上，而不会与定位销发生干涉；在此情况下，ORAC下端接头7只具有大直径的柱桩26′，柱桩在其下表面上突伸，以接合到水孔中，下端接头7上不具有任何用于穿过定位销的开孔—例如开孔7a。

[91]在所有情况中，都采用了接合到堆芯支撑板上水孔中的柱桩26、26′，其使ORAC在核反应堆的堆芯中实现了非常稳定的定位。

[92]当ORAC被安放就位时，与装料单元区相邻的一个或多个燃料组件将被重新排列到使装料单元区具有完全的进出通畅性的位置上。

[93]但是，与装料单元区相邻的一个或多个组件必须能独立于ORAC保持在它们经过重新排列的位置上—至少其顶部应当保持着位置，这样才能将另一个燃料组件装入到装料单元区中。

[94]可采用如图5、6A、6B、7所示的一个或多个工具，以便于将与装料单元区相邻的燃料组件保持在原位上。燃料组件保持工具(OMAC)在图中由标号11指代，其包括：一方形的支撑板12，其横截面对应于装有燃料组件5的四个单元区的横截面；一悬挂及保持装置13，其与支撑板12的上表面成一体；以及一些定位/保持销14，其被连接到支撑板12上，并突伸到其下方，且与悬挂/保持装置13相反。

[95]悬挂/保持装置13与燃料组件的上端接头类似，其中，燃料组件可被图9所示装料机的抓夹器抓起。

[96]悬挂/保持装置13包括一方形的构架，其与燃料组件上端接头的末端类似，且其两对角的拐角上具有定位孔13a、13b，第二对角线上一第三拐角处具有一用于与装料机抓夹器上的指状体相接合的孔洞13c，其中的抓夹器包括一确保正确定位的元件。事实上，装料机的抓夹器必须相对于OMAC始终位于相同的定向上，而在被插入到核反应堆堆芯中的四个燃料组件的上方，OMAC自身也必须要处于固定的定向上。

[97]从图9可看出，用于搬运OMAC 11的燃料组件搬运抓夹器(其在图中总体上由标号15指代)包括：一支撑件16，在其上设置了确保正确定向的指状体17；以及四个抓夹指状体18，它们绕一轴线18a可枢转地安装在支撑件16上，其中，轴线18a与搬运装置的轴线19垂直，支撑件16与装料机的立柱20成一个整体。

[98]在装料机的立柱20内可滑动地安装有一操作管21，其被用来将指状体18在图9中实线所示的突伸位置与图18中点划线所示的回缩位置之间移动。

[99]指状体18处于回缩位置的抓夹器15被插入到OMAC11悬挂装置13的方形内部空间内，然后，利用操作管21将指状体移动到突伸位置。

[100]应当指出的是，在回缩位置和工作位置上，指状体18分别抵接着止挡25a和25b。

[101]在悬挂装置13构架四个侧面的中间区域，抓夹器的指状体18抵接着OMAC悬挂装置13的构架。在定向过程中，通过将定向指状体17插入到悬挂装置13的定向孔13c中，可确定位于抓夹器下方的OMAC的定向位置。

[102]从图5、6A和图7可看出，接合并保持着OMAC的销体包括四个长销14a(尤其可从图6A看到)以及四个短销14b，在图7中可看到其中的两个短销。

[103]图5中表示出了当OMAC处于工作位置时反应堆容器各轴向平面所处的方向，这些平面在图1和图12所示的支撑板12上位于90°—270°以及0°—180°的平面内，其中，在工作位置时，OMAC位于核反应堆堆芯中燃料组件的上方。

[104]OMAC的长销14a位于燃料组件横截面的拐角处，且相互邻接着，并位于反应堆容器和反应堆堆芯90°—270°轴向面的两侧。

[105]在其上设置了OMAC的各个燃料组件横截面内，短销位于在对角线方向上与长销相对的位置处。

[106]当OMAC被布置到四个燃料组件上方时—例如位于图12的单元区C12、C13、B12、B13中燃料组件的上方时，OMAC为各个燃料组件提供了位于其对角线位置上的长销和短销。

[107]尤其从图6B可看出，长销14a具有一杆轴和一直径较小的下末端部分，其中，下末端部分是由一定位顶尖22构成的，在堆芯的轴向上，顶尖的轴线22A相对于长销杆轴的轴线14′a存在一定偏移。

[108]定位顶尖22的轴线22A与长销14a杆轴的轴线14′a之间在一个方向上的偏移例如可以为5mm，其中的方向可以是要沿核反应堆堆芯90°—270°轴向方向进行定位的OMAC的水平方向，在其中的核反应堆上，执行该装料作业。

[109]定位顶尖22轴线与长销杆轴轴线之间的偏移还可被设置在堆芯以及反应堆堆芯0°—180°的方向上，并可设置在该方向的任一朝向上。

[110]基于所观察到的、与装料单元区相邻的一个或多个燃料组件的位置偏移，选定OMAC中长销定位顶尖的轴线偏移的朝向，从而可确保OMAC的长销处于对中位置，且在其被布置在四个燃料组件(例如位于图12所示的单元区B12、B13、C12、C13)的上方时，易于进行定位。

[111]被装料机的搬运抓夹器提起的OMAC被放置在单元区B12、B13、C12、C13中燃料组件的上方，然后，如图10A所示那样，其被放低，按照这种方式，对于位置B12、B13、C12、C13中的燃料组件5，对应长销14a上的定位顶尖22就位于该燃料组件5上端接头10的定位孔24a的上方。

[112]通过在垂直方向上降低OMAC，OMAC长销14a的顶尖22确保了燃料组件的端部构件被推回到原处，其中，利用顶尖22上的一个倾斜坡面22A，通过在一个方向上与燃料组件端部构件上的开孔24a、24b一起发挥作用，确保了相对于定位销14a、14b及孔洞24a、24b轴线的对中，由此实现了上述的动作，其中，定位销接合到孔洞24a、24b中。

[113]从图10C可看出，处于对中位置上的销体14a、14b随后接合到图示燃料组件上端接头10上对应的定位孔24a和24b中。其它三个燃料组件的定位销14a、14b同时接合到这些燃料组件上端接头的定位孔中。

[114]定位销14a、14b在燃料组件上端接头定位孔24a、24b中的接合实质上是没有任何间隙的，这就确保了位于位置B12、B13、C12、C13上的四个燃料组件的四个上端接头被保持在相对的位置上，尤其是，与装料单元区C14相邻的单元区C13中的燃料组件的上部被保持在原处。然后，可将ORAC从C14位置的装料单元区3中撤出，且位置C13中燃料组件5的上部不会在靠近装料单元区的方向上再次移位。

[115]然后，由于单元区C13中相邻燃料组件的上部不再超出到单元区C14中，所以可将燃料组件装入到装料单元区C14中。

[116]在如图12所示的、要将一个燃料组件装入到单元区C14中的情况下，布置在四个燃料组件上的单个OMAC装置11可对位于单元区C13中的相邻燃料组件执行重新排列，且要被装入的燃料组件的其它侧面与隔舱相接触，或面对着一个空的燃料组件单元区。

[117]在其它情况下，装料单元区可被至少两个相邻的燃料组件包围着，它们可能会移位到装料单元区的内部。在此情况下，可按照一定方式使用两个或多个OMAC，以确保包围着装料单元区的相邻燃料组件一旦被重新排列之后，通过装配OMAC就可将相邻燃料组件保持在原处。

[118]例如如图5到图7所示的那样，在将一燃料组件插入到堆芯中—例如在完成装料时或装料之后时，例如可使用多达四个OMAC装置11，以确保环绕着装料单元区的四个燃料组件被保持在原位上。

[119]从图11可看出，可采用一种根据一改型设计的OMAC装置11′，其被设计成确保包围着装料单元区的三个燃料组件被保持在原位上。在此情况下，可只使用两个OMAC装置11′，它们被布置在包围着堆芯中装料单元区的三个燃料组件的其中两个上。

[120]图11所示的OMAC装置包括六个对中销14′，其中的三个是长销，三个是短销。

[121]如上文介绍的那样，OMAC必须要按照一定的方式连接到装料机上，以使其两水平轴线分别位于堆芯和反应堆容器的0°—180°、90°—270°轴向平面内。

[122]取决于其上布置了OMAC的燃料组件上端接头中定位孔的偏移方向，然后，必须要从四个OMAC工具中选择其一，其长销上的定位顶尖在图5所示四个方向25a、25b、25c、25d的其一上偏移。因而，必须具有在各个方向偏移的合适的OMAC工具，其中，当ORAC被装配时，燃料组件在所述方向上重新定位。

[123]从图8可看出，考虑设计一种OMAC，其结构包括一些长销14a，其被按照一定方式连接到OMAC的支撑板12上，以使其可绕轴线14′a进行定向，并定位在任何所需的定向上，其中的定向取决于必须重新排列的燃料组件的方向。例如可将长销衬垫的上部设计成螺纹棒的形式，其可接合到支撑板12的开孔中，并利用一固定的螺母保持不动。

[124]在燃料组件被插入之后，OMAC或OMAC被拉出，并从反应堆池中撤出。

[125]根据本发明的方法和装置适于这样的情形：对正棱柱形的燃料组件执行装料操作，此燃料组件的横截面并非方形，且其被装入到任何类型网格阵列中的、具有对应形状的单元区中。

Claims (15)

1.用于将燃料组件(5)装入到核反应堆堆芯(1)中一装料单元区(3)中的方法，所述堆芯包括基本为正棱柱形的燃料组件(5)，所述燃料组件(5)被布置在一隔舱(2)内，在具有垂直轴线的正棱柱形的相邻的单元区(3)中，所述单元区在一水平面内的横截面构成一规则的阵列，所述用于装入燃料组件(5)的装料单元区(3)包括至少一个垂直侧面，沿着该垂直侧面布置着一与要被装入的燃料组件(5)相邻的燃料组件的侧面，其特征在于：

- 将一组件假体(4)插入到所述装料单元区(3)中，所述假体基本上具有所述装料单元区(3)的形状和尺寸，并包括光滑的侧壁，所述侧壁基本上达到所述装料单元区(3)的全高；

- 在所述装料单元区(3)中存在所述组件假体(4)的情况下，相对于所述堆芯(1)的至少一个第二组件(5)固定至少一个相邻组件(5)的位置，且至少是在该相邻组件(5)的上部处予以固定；

- 将所述组件假体(4)从所述装料单元区(3)中取出；以及

- 将要被装入的燃料组件(5)插入到所述装料单元区(3)中。

2.用于将燃料组件(5)装入到核反应堆堆芯(1)中一装料单元区(3)中的装置，其中，所述堆芯(1)包括基本为正棱柱形的燃料组件(5)，所述燃料组件(5)被布置在一隔舱(2)内，在具有垂直轴线的正棱柱形的相邻的单元区(3)中，所述单元区在一水平面内的横截面构成一规则的阵列，用于装入燃料组件的装料单元区(3)包括至少一个垂直侧面，沿着该垂直侧面布置着一与要被装入的燃料组件相邻的燃料组件(5)的侧面，

其特征在于：

- 所述装置包括一燃料组件调整工具(4)，其为一组件假体，所述组件假体具有在所述堆芯中的燃料组件(5)的单元区(3)的基本上正棱柱形的形状，且由光滑的壁面侧向地限界，以及

- 至少一个燃料组件保持工具(11)，其包括一支撑板(12)、悬挂-保持装置(13)和定位销(14)，所述定位销被用来与所述堆芯燃料组件上端接头(10)的定位孔相接合；

- 以及至少一个搬运装置(15)，其用于抓夹和搬运所述的燃料组件调整工具(4)以及所述的至少一个燃料组件保持工具(11)，所述燃料组件保持工具利用悬挂-保持装置(8、13)保持着所述燃料组件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述燃料组件调整工具(4)以及燃料组件保持工具(11)的悬挂-保持装置(8、13)类似于堆芯中燃料组件(5)的一上端接头(10)的悬挂-保持部件，且所述燃料组件调整工具(4)和所述燃料组件保持工具(11)的搬运装置是一核反应堆装料机的抓夹器(15)。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述燃料组件调整工具(4)包括一中心体(4a、4′a)、一上端接头(8、8′)、以及一下端接头(7、7′)，它们具有共同的纵向轴线(6、6′)，且在与所述轴线(6、6′)垂直的一平面内具有一横截面，该横截面具有所述核反应堆堆芯中的燃料组件的单元区(3)的横截面形状。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

— 所述正棱柱形的燃料组件调整工具(4)的下端接头(7)和中心体(4a)具有一横截面，该横截面尺寸小于所述堆芯中燃料组件单元区的横截面尺寸；

— 所述燃料组件调整工具(4)的所述上端接头(8)具有一横截面，该横截面的尺寸等于所述反应堆堆芯(1)中燃料组件(5)单元区的横截面尺寸；和

— 所述燃料组件调整工具(4)的位于所述中心体与所述上端接头(8)之间的一中间部分(9)由侧壁限界，而所述侧壁相对于所述燃料组件调整工具的轴线(6)是倾斜的，且该中间部分具有一横截面，该横截面的尺寸在所述中心体(4a)与所述上端接头(8)之间基本上是逐渐增大的。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述燃料组件的调整工具(4′)包括：一正棱柱形的中心体(4′a)，其横截面具有所述反应堆堆芯(1)中的燃料组件(5)的单元区(3)的横截面尺寸；一下端接头(7)，其具有侧壁，所述侧壁相对于所述燃料组件调整工具的轴线(6′)是倾斜的，由此使得所述下端接头(7′)的横截面具有在所述中心体(4′a)与其下接合末端之间逐渐减小的尺寸，其中，所述下接合末端位于所述核反应堆堆芯(1)中的一单元区(3)中。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述调整工具(4)的下端接头(7、7′)包括：侧向开孔(7a)，用于允许所述反应堆堆芯(1)的一单元区(3)的定位销穿过；两柱桩(26)，当所述调整工具(4)在所述反应堆堆芯(1)的支撑板上就位时，所述柱桩接合到所述单元区(3)的水孔中。

8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述调整工具(4)的下端接头(7)具有这样的一剖面结构：其可被接合在反应堆堆芯(1)的燃料组件的单元区的定位销与两柱桩(26′)之间，其中，当所述调整工具(4)在所述反应堆堆芯(1)的支撑板上就位时，所述柱桩接合到所述单元区(3)的水孔。

9.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：相对于燃料组件调整工具(4、4′)的中间部分(9)或下端接头(7′)的轴线(6、6′)倾斜的壁板具有多个相继的部分(9a、9b)，它们沿着轴线(6、6′)方向、相对于所述轴线(6、6′)是倾斜的、和基本上平行于轴线(6、6′)。

10.根据权利要求3、5到6中任一项所述的装置，其特征在于：所述燃料组件保持工具(11)包括一支撑板(12)、第一组定位指状体(14a)、以及第二组定位指状体(14b)，所述两组定位指状体相互平行，并被固定在与所述支撑板(12)垂直的状态上，在与所述支撑板(12)垂直的方向上，所述第二组定位指状体(14b)的长度小于所述第一组定位指状体(14a)的长度。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述第一组定位指状体或长定位指状体(14a)包括一杆轴和一位于杆轴延长部上的顶尖，所述杆轴具有一第一纵向轴线(14′a)，所述顶尖的纵向轴线(22A)相对于所述杆轴的轴线(14′a)在与所述杆轴轴线14′a垂直的方向上存在偏移。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：利用机械固定装置将所述燃料组件保持工具(11)的长指状体(14a)固定到所述支撑板(12)上，通过所述机械固定装置，可调节所述指状体(14a)绕其纵向轴线(14′a)的定向、进而调节所述指状体杆轴的轴线(14′a)与所述长指状体(14a)顶尖(22A)之间的偏移方向。

13.根据权利要求10所述的装置，其用于将横截面为方形的燃料组件装入到所述核反应堆堆芯(1)中横截面为方形的正棱柱形单元区中，其特征在于：所述燃料组件保持工具(11)包括：一方形的支撑板(12)，其中，该方形的支撑板(12)的边长基本上等于所述核反应堆堆芯(1)中的燃料组件(5)的单元区(3)的横截面边长的两倍；四个长的指状体(14a)，其位于所述核反应堆堆芯(1)内的四个相邻的燃料组件(5)的定位孔的位置处；和四个短指状体(14b)，在与所述支撑板(12)垂直的方向上，所述四个短指状体(14b)的长度小于所述长指状体的长度，它们所在位置对应于为四个相邻燃料组件的四个定位孔横截面内的位置，在各个燃料组件(5)的上端接头上，这四个定位孔相对于位于所述长指状体(14a)位置中的定位孔而言处于对角位置。

14.根据权利要求10所述的装置，所述核反应堆堆芯(1)包括方形横截面的燃料组件(5)，且所述燃料组件位于所述堆芯中方形横截面的正棱柱形单元区(3)内，这些单元区被布置在方形网格的阵列内，其特征在于，所述燃料组件保持工具(11′)包括：一直角形支撑板(12′)，其尺寸对应于所述位于堆芯(1)内的三个相邻燃料组件(5)单元区的横截面尺寸；三个长销和三个短销，它们被设计成相应接合到三个相邻燃料组件的定位孔中，这些定位孔在核反应堆堆芯(1)中呈直角形布置，所述长销被插入到每个燃料组件的第一开孔中，并且所述三个短销分别被插入到呈直角形布置的三个燃料组件的三个第二定位孔中，这三个第二定位孔相对于所述接纳着长销的第一开孔位于对角位置。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述燃料组件的保持工具(11、11′)包括一悬挂及保持装置(13)，所述悬挂及保持装置类似于燃料组件(5)的上端接头(10)的悬挂及保持装置，并且该悬挂及保持装置(13)与所述支撑板(12)成一个整体，且位于所述支撑板(12)的一侧面上，该侧面与所述支撑板(12)上突出地固定着所述定位销(14a、14b)的那一侧面相反。

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