CN1023581C - 用于核反应堆的装有可换控制元件的控制组件 - Google Patents

Abstract

控制组件和更换控制组件中的控制元件的方法，这种控制组件包括许多翼板和许多带有穿过翼板的柄的控制元件。每个柄设有车有螺纹的部分，它们全部位于翼板以上有一定距离的地方。在有螺纹部分上拧上一个固紧件，使控制元件紧靠翼板锁紧。在更换时，在翼板和有螺纹的部分之间切断柄和固紧件，从而使要拆卸的棒松脱。

Description

本发明论述了控制核反应堆用的控制元件束或控制组件，这种形式的控制组件包括一个具有许多围绕垂直轴按角度配置的翼板的星形架，每个翼板至少有一个划定垂直孔界限的垂直套管，控制组件还包括许多控制元件，每个控制元件有一纵轴和一个上端塞，每个端塞带有一个纵向向外延伸并伸入上述相应孔中的柄，控制元件还有用来纵向紧靠套管的台肩。本发明还论述了一种更换上述形式组件中的控制元件的方法。

本发明特别适用于（但并不仅仅适用于）可插入到轻水冷却和慢化的反应堆特别是压水堆的燃料组件中去的控制组件。在这些反应堆中，每个控制组件包括一束具有高中子吸收截面的棒。棒束是用一个称之为星形架的上部部件支撑的。举例来说，某些组件在反应堆正常运行过程中调节核燃料组件的反应性，特别是控制反应堆的热功率输出。其它一些组件包含有可燃的吸收中子材料，并且仅在反应堆运行的燃料循环起始阶段装入堆芯;在另一些组件中，棒或控制元件只是不起作用的塞子，用来填塞燃料组件中的导向管，从而限制了在燃料棒周围流动的冷却剂流量;最后，组件一般用来通过改变反应堆堆芯中慢化剂的体积来改变堆芯的中子谱。

上述形式的控制组件已经是众所共知的，文件FR-A-2439457论述了一种组件和一种更换在星 形架中控制元件的方法，上述控制元件有一个从十字头或星形架的一端伸出的在纵向向外延伸的柄，文件说明了一种装置，在这种装置中，控制元件或棒的柄被装配在星形架上贯通的孔内。固紧件将柄夹持在孔内并通过变形固定在星形架上，这种装配对向下纵向运动具有预定的阻力。通过在纵向向下施加一个较大的力以克服夹持力，棒将被从孔中拉出而卸下。更确切地说，棒在星形架上的固定是通过柄的端部的变形使其紧贴孔的上部表面（它比上述孔的下部有更大的截面）来实现的。

为了松脱要更换的棒，柄的端部要进一步变形使其能再通过较狭窄的孔的下部。

这种形式的组件及其更换棒的方法有某些缺点。

在装棒或拔棒时，应在星形架上的孔上施加一个推力。这可能引起孔本身的变形。因此，当对同一孔更换棒的次数事先没有限定时，就可能有必要修理星形架。这种辐射活化（活化由于星形架处在核反应堆堆芯中时中子轰击所引起的）的组件的修理总是应该避免的，而这一点用上述采用先前技术的装置是不可能实现的。

因为在变形时所加的力常常是不能确切知道的，所以还要担心由柄的端部的变形所造成的挤压会削弱这个端部;这种削弱甚至可能在反应堆运行时造成棒和星形架之间的不希望有的分离等。

在反应堆运行期间，即使棒束组件在垂直方向不动时，棒遭受反复的振动或其它横向运动，使棒反复地与组件中的导向部件相接触，因而棒跌落的危险比起用拧紧固定的情况要大。

最后，为了在更换时将棒从套管中拉出，必须施加相当大的力使柄穿过孔。假定不是用会使棒损伤的冲击方法将柄打出的，因为担心在孔内冲击滞停可能会产生相当大的冲击波而使得由于辐照已经显著削弱了的棒有龟裂或其它损伤的危险。

本发明的目的是需提供一种改进的组件和一种改进的用这种组件更换棒或控制元件的方法。更详细地说，目的是要提供一种组件：

-它允许从在若干个辐照循环期间辐照过的组件上容易地更换棒，

-它允许将每个翼板和它相应的套管制成整体部件，从而消除了在这些零件之间的钎焊连接，

-它允许采用螺纹连接，拆卸时不包含拧松动作，这样可以通过施加精确知道的拧紧力矩进行拧紧来得到可靠的紧固，而在拆卸时不会发生不锈钢与不锈钢接触所遇到的咬住问题。

-它允许在控制元件拆卸后无需更换星形架而可重复使用，

-它允许对星形架的同一套管中更换棒的次数没有事先限定。

本发明的另一目的是要提供一种能容易地更换损坏的控制元件的方法。振动力和横向运动的联合作用使得与组件的导向元件相接触的棒的外表面产生磨损，从而损坏了棒，能够容易地更换这些棒可大大增加组件的其余控制元件的寿命或使用时间。

本发明的一个较特殊的目的是要提供一种控制核反应堆的包含有星形架的控制组件，这个星形架具有：

-多个围绕垂直轴按角度配置的并基本上是径向指向的翼板，每个翼板至少包括一个划定预定内径的垂直孔的界限的垂直套管，该垂直孔有一个下端面，一个上端面和一个最初预定的长度。

-多个控制元件，每个元件有一个带纵向向外延伸的柄的上端塞，该柄伸入并不可转动地安装在相应上述孔内，每个柄具有用来紧靠上述垂直孔下端面的台肩，每个控制元件的上端塞的上述柄包含了两个彼此隔开的在径向增大的部分，它们与上述相应孔滑配合，柄的长度大于最初预定的长度，使得在上述台肩与上述下端面紧靠时柄有一部分伸出垂直孔，上述伸出相应垂直孔的柄的部分有一个车有螺纹的部分，它们全部离垂直孔的上端面有一定距离，

-许多车有螺纹的固紧件，每个固紧件拧在相应控制元件的柄的有螺纹的部分上，用来在上述柄上加上夹紧力，使上述控制元件锁紧并支撑在相应翼板上。

本发明的另一目的是要提供一种控制组件，在这种控制组件中，每个控制元件的柄包含一个可变形的上端部以与相应固紧件的台肩紧靠接触，用来阻止上述固紧件的转动。

此外本发明提供了一种具有以下特点的控制组件：

-攻有内螺纹的固紧件有一个这样形状的顶部槽，使得可用常规改锥来拧紧，

-利用锁定装置将柄防旋转地连接在相应孔 中，该锁定装置由位于相应套管下端部的向下突出的平面和位于要保持在该套管内的控制元件上的相应平面组成，上述向下突出的平面与上述相应平面互相紧靠接触。

-当攻有内螺纹的固紧件锁定在上述柄上时，每个孔的上端面与相应柄的有螺纹部分之间的距离是在3-10厘米之间。

本发明的又一目的是要提供一种更换控制核反应堆的控制组件中的控制元件的方法，这种控制组件包含一个星形架，该星形架包括：

许多围绕垂直轴按角度配置并基本上是径向指向的翼板，上述每个翼板至少包含一个划定预定内径的垂直孔的界限的垂直套管，该垂直孔有一个下端面，一个上端面和一个最初预定的长度。

许多控制元件，每个控制元件有一个带纵向向外延伸的柄的上端塞，该柄伸入并不可转动地安装在上述垂直孔中，上述每个控制元件具有用来紧靠上述相应垂直孔的下端面的台肩，上述柄的全长大于最初预定长度，使得在上述台肩与上述下端面紧靠时一部分柄伸出上述垂直孔，上述伸出相应套管的柄的部分有一个车有螺纹的部分，它们全部离相应垂直孔的上表面有一定距离，许多车有螺纹的固紧件，每个固紧件拧在相应控制元件的柄的有螺纹的部分上。

上述方法包括以下几步：

-在垂直孔的上端面和上述柄的有螺纹部分之间，将要拆出的控制元件的柄和拧在上述柄上的攻有螺纹的固紧件一起切断，以便松脱控制元件，

-从相应翼板的一侧取出控制元件，从上述翼板的另一侧取出被切下的拧在柄的有螺纹部分上的固紧件，

-将一个新控制元件的柄插入上述相应垂直孔中，并将上述新控制元件向上推直至上述新控制元件在纵向紧靠在上述垂直孔的下端面上，

-在上述新控制元件的柄的有螺纹部分拧上一个新的攻有螺纹的固紧件，用以在上述下端面和上述新的攻有螺纹的固紧件之间的柄上施加一个夹紧力。

更换的方法包括更换核反应堆的控制组件中的控制元件的方法，即是每个控制元件的柄有一个可变形的上端部，通过变形使其与设置在相应固紧件上的台肩紧靠接触，其更换方法还要包括下面这一步：

-通过使上述上端部变形紧贴在上述固紧件的台肩上使柄锁定在固紧件上。

图的简短描述如下：

通过阅读一种特定具体装置的下述描述将能更好地了解本发明，它只作为一个非限定的例子给出，说明参照了附图，其中：

图1是根据本发明得出的组件的星形架的顶视图，

图2是根据本发明得出的组件的一个翼板和两个控制元件的上部的正视图（局部取剖面），

图3是图2的顶视图，

图4、5、6、7和8表示了按本发明所述方法更换控制元件中的各步骤。

最佳实施例的详细描述如下：

图1表示了一个通常所说的控制组件的不锈钢星形架的顶视图，它包括许多围绕垂直轴按角度配置的翼板1，每个翼板至少有一个由孔3从一侧到另一侧贯通的垂直套管2，每个套管准备安装一根包含中子吸收材料的控制棒，中心部分4刚性地固定着翼板，并允许组件在垂直方向移动使控制元件移出或插入堆芯。

图2较精确地表示了棒或控制元件5和固定棒的翼板1之间的连接。棒5的末端是一个端塞6，它延伸出柄7，柄7插入套管2中所形成的孔3内（表示在图2的剖面中）。柄包含彼此隔开的构件8，其直径与孔3的直径相应，以便滑配合进入该孔。柄在套管2以上伸出的部分包括一个车有螺纹的部分9，位于翼板1上相距一定距离的地方。翼板1和棒5包含有锁定装置10，用来阻止相对转动，该装置包括一个在棒5上的平面，它准备与位于套管2上，从套管2或孔3的下端面向下伸出的下突出面12紧靠接触。

柄7上彼此隔开的，其直径与孔3直径相应的部件8是由与柄同轴并与其形成一体的圆柱体构成。棒的柄的上端是一个薄的套管13为了将棒5锁紧或锁定在固定位置上，如图2所示，攻有内螺纹（标号15）的固紧件被拧在相应柄的车有螺纹的部分9上，并被支撑在翼板1的孔3的上端面16。使套管13径向变形并紧靠在固紧件14的台肩17上，以避免后者的任何旋松。固紧件14有一端槽18，允许用一改锥（图中未表示出）很容 易地将其拧紧达到一个预定的拧紧力矩。

当棒紧靠在套管2上时，翼板1的孔3的上表面16离柄7上有螺纹部分9有一定距离。

图3是从图2上方看去的部分侧图。图中表示了在柄7的套管13上形成的变形19，它能阻止固紧件14转动。

图4至图8表示了在本发明所述的更换方法的各步骤中，棒和相应翼板1上部的状况。

图4说明了方法的第一步，棒5是利用攻有螺纹的固紧件14拧到棒5端部柄7的有螺纹部分9上而固定到翼板上的，用任何适当的方法，在翼板1和柄7的有螺纹部分9之间将柄7和固紧件14切断（见图4中所示的箭头）。

要特别采用的切割方法包括热切割方法或等离子切割方法，它们防止了辐射活化不锈钢粉屑或碎片的产生。

图5表示第二步骤：棒5从翼板1中松脱并被向下取出。向上取出分成两块的固紧件14，其中一块仍然拧在柄7的上部。然后将新棒（图6）就位并插入翼板1上的套管2的孔3中，直至它与孔3的下端面紧靠。于是，通过位于棒5端塞6上的平面11和位于套管2下端的向下突出的平面12的紧靠接触防止了转动。柄7从翼板的另一侧伸出，利用插入固紧件端槽18中的改锥将新的攻有螺纹的固紧件拧上（图7）。

最后一步是利用有槽套管在固紧件14的台肩17上的变形来产生该套管的扩展（图8），这一操作防止了上述固紧件任何无意的旋松，它可用水压机来很好地完成。

本发明决不只限于已描述过的具体装置，而是包括了所有它的改进。

特别是下述情况：

-更换棒的操作完全是自动或半自动地完成的，

-柄不包括用来在孔内引导柄并尽量减小滑动摩擦的彼此分开的部件，而是在其全长上与孔相接触，

-固紧件不包括端槽，而是系用具有任何形状的便于拧紧的端头，例如方形或十字形槽。

Claims (8)

1、带有星形架的控制组件具有多个按角度配置的翼板(1)，每个翼板至少包括一个轴线从孔(3)穿过套管(2)，被端塞(6)压紧在一个相应端的棒(5)，用来导入相应套管(2)的孔(3)中的柄(7)沿垂直方向加长了端塞(6)，并构成垂直靠在套管上的一个台肩，其特征在于

(A)柄(7)包括有相互分隔开的径向加大了的部分，与孔(3)滑配合，当棒(5)靠在套管(2)上时，足够长的柄有伸出套管(2)的部份，该突出部份包括车有螺纹的部分(9)，全部位于上述翼板(1)上一定距离之处，

(B)翼板(1)和棒(5)包括防转动相机对锁定装置(10)，

(C)控制组件包括一体的有螺纹的固紧件(14)，每个固紧件拧在相应柄(7)的螺纹(9)上，并通过螺纹外的部分压紧翼板固紧棒(5)。

2、按照权利要求1所述的控制组件，其特征在于每个控制元件的柄（7）有一个可变形的上端部以与相应固紧件（14）的台肩紧靠接触，用来阻止上述固紧件的转动。

3、按照权利要求1所述的控制组件，其特征在于，每个柄的彼此隔开关在径向加大了的部分是圆柱形状的。

4、按照权利要求1所述的控制组件，其特征在于，攻有内螺纹的固紧件有一个这样形状的顶部槽，该形使得能用一个常规的改锥来进行拧紧。

5、按照权利要求1所述的控制组件，其特征在于，上述柄（7）通过锁定装置（10）防旋转地被连接在相应的孔（3）中，该锁定装置包括位于相应套管（2）下端部上的向下突出的平面和位于要保持在上述相应套管中的每个控制元件的相应平面，上述向下突出的平面与上述相应平面互相紧靠接触。

6、按照权利要求1所述的控制组件，其特征在于，每个上端面离相应柄的有螺纹部分的距离在3-10厘米范围内。

7、一种用于更换权利要求1所述核反应堆控制组件中控制元件的方法，它包括如下步骤：

在相应垂直孔的上端面与上述柄的有螺纹部分之间将要拆卸的控制元件的柄和相应拧在上述柄上的有螺纹的紧固件一起切断，

从相应翼板的一侧取出控制元件，从上述翼板的另一侧取出被切下的拧在柄的有螺纹部分上的固紧件，

将新控制元件的柄插入上述垂直孔，并向上推上述新控制元件直至在纵向紧靠上述相应垂直孔的下端面，

将一个新的固紧件拧在上述新控制元件的柄的有螺纹部分上，给在上述下端面和上述车有螺纹的固紧件之间的上述柄加上一个夹紧力。

8、一种按照权利要求7所述的更换核反应堆的控制组件中控制元件的方法，其特征在于它还包括附加步骤，在柄（7）的端部上提供变形锁紧装置并与紧固件（14）的表面部分（17）接触，用以限定紧固件（14）的上述端部。

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