CN100585371C - 污垢样品采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核燃料棒污垢样品的采集设备，由污垢取样腔(100)和污垢样品采集装置(200)组成，能够很容易地采集样品进行污垢成分分析，采集样品时不会毁损燃料棒，也不会降低原子反应炉的运转效率，其中，污垢取样腔(100)的组成包括：腔体(140)；上方引导法兰(110)；刮片部(130)；下方引导法兰(120)，其中，上方引导法兰安装在腔体(140)上端，使燃料棒进入污垢取样腔(100)内部；刮片部位于腔体(140)中部，采集污垢；下方引导法兰安装在腔体(140)下端，向燃料储藏槽支架(rack)移出燃料棒。
Description
技术领域
本发明涉及采集核燃料棒表面累积的腐蚀沉淀物的污垢样品采集设备。
背景技术
核电站的原子反应炉内的各种排管或核燃料棒表面经常由于腐蚀而累积腐蚀生成物。这些腐蚀生成物称为污垢(CRUD：Chalk River UnidentifiedDeposit)。
污垢一般由组成炉内1次系统的部件产生的腐蚀沉淀物或冷却水中溶解的硼生成，这种污垢放射性很强，累积在核燃料棒表面降低输出，使上下输出偏差(AOA：axial offset anomaly或CIPS：crud induced power shift)超过限制值，造成发电站运转早期中断等事故，而且在运转效率方面需要耗费大量费用。
鉴于上述问题，为了确保发电站的安全性，提高效率，降低费用，必须清除或减少上述污垢。因此，研究如何减少污垢，成为核能发电站运转过程中的重要事情。
为减少污垢，需要准确掌握形成污垢的原因和组成要素。但是，对于不同发电站，污垢形成原因和组成要素都有所不同。因此，为了准确进行成分分析，需要采集样品，对其进行分析。
以往，国外采用了在燃料集合体上利用磨石清除外廓燃料棒表面污垢的方法。但是，这种方法很难清除附着在磨石表面的污垢。
此外，还使用了利用化学方法或电磁方法清除污垢的方法。但对于上述方法，仍无法避免炉内污染以及运转中断或运转减少等运转效率降低的问题。
发明内容
本发明为改善以往技术存在的问题而提出，其目的是在清除污垢时能够迅速由清除工具除去污垢。
此外，本发明目的还在于提供能够在不损毁燃料棒的情况下清除使用后的废燃料棒表面累积的污垢，从而在不影响原子反应炉正常运转的情况下采集样品的设备，提高作业便利性和安全性。
此外，本发明目的还在于观察污垢样品的清除，安全地分析污垢生成原因。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2a是污垢取样腔100的腔体140立体图。
图2b是污垢取样腔100的上方引导法兰110立体图。
图2c是污垢取样腔100的刮片部130立体图。
图2d是污垢取样腔100的下方引导法兰120立体图。
附图标记
100：污垢取样腔，110：上方引导法兰，120：下方引导法兰，130：刮片部，131：刮片支撑台，132：刮片，133：气缸部，140：腔体，145：开放型窗口，200：污垢样品采集装置，210：软管，220：泵，230：过滤器，300：摄像机支架，400：支架引导定位架，500：底座，600：操作支架。
具体实施方式
本发明的整体结构如图1所示。
本发明优选实施例的基本结构由污垢取样腔100和污垢样品采集装置200组成，在污垢取样腔100的中部连接有软管210，软管210与污垢采集装置200连接。
图2a至图2d中图示了上述污垢取样腔100的详细结构。污垢取样腔100的组成包括：腔体140；分别与腔体140上方和下方结合的引导法兰110、120；位于腔体140中部的刮片部130。
图2a至图2d中详细图示了污垢取样腔100。
如图2a所示，腔体140在上下方设置有引导法兰110、120，包围污垢取样腔100的侧面，从而防止在水中除去污垢时污垢飞溅。
腔体140的侧面形成有与摄像机支架300位置相对的开放型窗口145，从而能够通过摄像头观察污垢清除过程。通过窗口145，污垢样品采集设备也可以作为燃料棒的精密肉眼检查台使用。此外，通过窗口145，可以很容易地向污垢取样腔100内导入水，使装置位于水中。
如图2b和图2d所示，各引导法兰110、120由不同直径的圆盘按直径顺序多层层叠而成，并在中心部位形成有圆形出入口，使燃料棒能够出入。
特别是如图2b所示，上方引导法兰110成漏斗形状，使燃料棒能够从上方顺利地进入内部。上方法兰110的上表面倾斜度设计得与把持污垢样品采集对象——燃料棒的没有图示的燃料棒操作工具(将燃料棒移动到燃料储藏槽的装置，用于防止放射性污染)相同，从而燃料棒能够稳定地安放在污垢取样腔100上。
一般来说，为将燃料棒储存在支架上，只要将燃料棒置于污垢取样腔100上部，在下降过程中即可清除污垢，但为了防止污垢清除不完全的现象，操作人员通过手动方式上下移动内部桅杆(燃料棒操作工具内部装置，没有图示)，使核燃料棒更加有效地与刮片130摩擦，有助于清除污垢。
此外，优选在各引导法兰110、120的出入口以120°等角配置3个滚轴，使燃料棒的出入更加容易，但并非一定如此。这些引导法兰110、120能够支撑燃料棒，减少燃料棒晃动，并引导燃料棒通过适当的通路。
如图2c所示，刮片部130的组成包括：与燃料棒摩擦清除污垢的刮片132；用于将固定刮片部130固定在腔体140的刮片支撑台131；气缸部133，其由使刮片132与燃料棒摩擦的气缸和弹簧组合而成的。
为了保护燃料棒表面，上述刮片132优选使用与燃料棒相同的锆合金钢制成。刮片132形状优选成包裹燃料棒的曲面状，使其不会损伤燃料棒，并能有效除去污垢。
此外，气缸部133由气缸和弹簧组合而成，通过适当的力度调整刮片132。上述组台通过气缸施加压力，使刮片132紧贴于燃料棒工作，在没有燃料棒或刮片132不清除污垢时，气缸的压力将会减小，通过弹簧的回复力，使刮片132后退。
这里，本发明并不局限于气缸。但是，为了在水下10米深度进行作业时，防止出现漏电(leaking)现象，使其顺利工作，没有使用电机，而选用了气缸。
上述刮片132与气缸部133的一侧末端结合，随气缸进退而移动，气缸部133与刮片支撑台131结合，固定于腔体140中。
污垢样品采集装置200由软管210和泵220以及过滤器230组成。如图1所示，本发明的污垢取样腔100飞溅的污垢通过与腔体连接的软管，利用泵220移动到污垢样品采集装置200。
软管210的吸入口接近刮片132，以真空吸入方式吸入通过刮片132飞溅的污垢。通过软管210移动的污垢经过过滤器230时，水回收到水槽，污垢被过滤器230捕获。
上述过滤器设置在能够安装6个过滤器的过滤器筒内，各过滤器筒优选使用与软管连接的螺纹接头(nipple)，设计成容易拆卸的形式，但并不局限于此。
通过本发明另一个实施例，对上述基本结构以外附加设置的组成进行说明。
污垢取样腔100旁边可以设置摄像机支架300。摄像机支架300是能够内置摄像头和照明装置的仪器，成圆筒形，可以沿轴向进行开关。摄像机支架300内部设置有耐放射线水下摄像头和照明装置，可以通过腔体的窗口145观察污垢清除过程。
本发明涉及的污垢样品采集设备相隔底座500设置有与污垢取样腔100的下方法兰120连接的支架引导定位架400。
上述支架引导定位架400的功能是将从污垢取样腔100的下方法兰120移出的核燃料棒安全地安放在发电站内燃料储藏槽支架(rack)上，并在污垢清除对象——燃料棒向下移动时，防止燃料棒损伤。燃料储藏槽支架(rack)是指在储藏槽内储存燃料棒的空间。
如图1所示，本发明的污垢取样腔100和摄像机支架300、支架引导定位架400、操作支架600分别固定于底座500上下方。
底座500是四边形金属板，位于污垢取样腔100和支架引导定位架400之间。上述底座500的上表面设置有污垢取样腔100，底座500的上表面还设置有摄像机支架300，并且使摄像机支架300的位置与污垢取样腔100的腔体140中部的开放型窗口145相对。
底座500是固定上述装置的四边形金属板，为了减轻污垢样品采集设备的重量，优选使用铝板制作。
本发明如图1所示，在底座500上方的4个边角设置有圆柱形支撑柱，并通过增强柱连接各支撑柱，从而可以利用起重机顺利地完成本设备的设置和移动。
各支撑柱与底座500相互垂直，支撑柱之间通过增强柱连接，支撑柱和增强柱的轴向相互垂直，各增强柱相互垂直。
操作支架600由上述支撑柱和增强柱组成。将起重机挂在本发明设备的支撑柱上，然后将本设备置于储藏槽的支架(rack)上面，利用燃料棒操作工具将使用后的核燃料棒移动到储藏槽，并将燃料棒置于本发明设备上，只要将燃料棒放入上方引导法兰110，燃料棒在通过刮片部120时，就可以清除污垢，并通过下方引导法兰120移出后，通过支架引导定位架400安放到储藏槽支架上。
发明效果
本发明通过污垢取样腔100和污垢样品采集装置200，能够很容易地采集样品，分析污垢成分。
此外，能够与在储藏槽支架上安放废燃料棒的过程同时进行，而且刮片132与燃料棒用相同材料---锆合金钢制成，从而在采集样品时，不会损毁燃料棒，也不会阻碍原子反应炉的运转效率。此外，还减少了造成放射性污染的危险性。
此外，通过摄像机支架300可以在样品采集过程中观察污垢清除过程，在将废燃料棒放入支架的过程中清除污垢，从而无需其它过程就可以采集污垢。
Claims (10)
1、一种污垢样品采集设备，该设备是核燃料棒污垢样品的采集设备，其特征是，所述污垢样品采集设备的组成包括：污垢取样腔(100)和污垢样品采集装置(200)，其中，所述污垢取样腔(100)包括：腔体(140)；上方引导法兰(110)，该上方引导法兰(110)安装在腔体(140)上端，使燃料棒进入污垢取样腔(100)内部；刮片部(130)，该刮片部(130)位于腔体(140)中部，采集污垢；下方引导法兰(120)，该下方引导法兰(120)安装在腔体(140)下端，向燃料储藏槽支架排出燃料棒。
2、根据权利要求1所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述腔体(140)曲面的一部分形成有开放型窗口(145)，在与所述窗口(145)相对的地方设置有摄像机支架(300)。
3、根据权利要求1所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述污垢样品采集设备的组成包括：与所述污垢取样腔(100)的下方连接且用于将燃料棒安放在燃料储藏槽支架上的支架引导定位架(400)。
4、根据权利要求1至3中任意一项所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述刮片部(130)的组成包括：刮片(132)；用于固定刮片部(130)的刮片支撑台(131)；由用于调节刮片(132)的气缸和弹簧组成的气缸部(133)。
5、根据权利要求4所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述刮片(132)由与所述燃料棒相同的锆合金钢材料制成。
6、根据权利要求1至3中任意一项所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述污垢取样腔(100)安装在底座(500)上，所述底座(500)由铝制成。
7、根据权利要求6所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述污垢样品采集设备具有操作支架(600)，所述操作支架(600)由分别设置在所述底座(500)上部四个边角上的支撑柱和相互连接支撑柱的增强柱组成。
8、根据权利要求1至3中任意一项所述的污垢样品采集设备，其特征是，在所述上方引导法兰(110)和下方引导法兰(120)的燃料棒出入口设置有引导滚轴。
9、根据权利要求8所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述滚轴以120°等角设置3个。
10、根据权利要求2所述的污垢样品采集设备，其特征是，所述污垢样品采集设备具有支架引导定位架(400)，所述支架引导定位架(400)与具有腔体(140)的污垢取样腔(100)下方连接，将燃料棒安放在燃料储藏槽支架上。
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