CN102598151B - 辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件的装置和辅助取出或插入这类元件的方法 - Google Patents

Abstract

辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件的装置和辅助取出或插入这类元件的方法。所述装置包括紧固和振动产生组件(40)，所述紧固和振动产生组件一方面包括密封外壳(41，42)，密封外壳承载夹钳(43)，并且容纳有将夹钳(43)紧固在管道上的紧固机构、使振动外壳(41，42)和夹钳(43)振动的可调节的振动器以及测量通过振动器在管道上产生的振动以确定最优振动的测量机构；和所述紧固和振动产生组件另一方面包括远程控制夹钳(43)和振动器的远程控制部件。

Description

辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件的装置和辅助取出或插入这类元件的方法

技术领域

本发明涉及一种辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件和特别是辅助在水下取出或插入布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶的装置。

本发明还涉及一种辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件的方法。

背景技术

压水核反应堆在压力壳的内部包括由棱形的燃料组件——其轴线是竖直的——构成的核反应堆的堆芯，和在堆芯上方包括上侧内部设备，上侧内部设备特别地包括一组竖直导向管，竖直导向管允许保证对由相互平行设置的棒束所构成的控制棒进行导向和包含有吸收中子的材料。

为了保证通过对堆芯的反应性进行调节来对反应堆进行控制，在反应堆运行时，吸收性棒束在竖直方向上移动，以使吸收性燃料棒以或多或少较大的一高度插入堆芯的某些燃料组件的内部。

上侧内部设备通常包括一上部板，也被称为支承板，和一下部板，下部板构成核反应堆堆芯的上部板，在上侧内部设备位于在反应堆堆芯中的运行位置时，支撑燃料组件的上端部。保证对控制棒进行导向的竖直导向管与支承板和下部板相连接，每个导向管包括插置在支承板和下部板之间的第一部分和固定在该支承板上方的第二部分。与导向管平行的布置在支承板和下部板之间的支撑柱，允许保持这些板和保证上侧内部设备的刚性。

上侧内部设备也包括仪表柱，如圆柱形形状的热电偶柱。在每个热电偶柱中布置有一组热电偶，热电偶允许在反应堆堆芯的一组预选燃料组件的出口测量冷却流体的温度。

热电偶柱的数目通常为两个或四个。

每个热电偶柱并不固定在上侧内部设备的支承板上，而是由一纺锤件(fusée)进行导向，该纺锤件在该支承板的上方竖直地延伸和进入热电偶柱中。相反地，每个热电偶柱仅仅通过上部密封部件与反应堆的压力壳盖相连在一起，上部密封部件布置在适配器的管口和热电偶柱的上部分之间，该适配器固定在压力壳盖的一开口中。

从而多个热电偶布置在一热电偶柱中，和通过周沿开口从该热电偶柱出离，周沿开口设置在热电偶柱的底部，以每个接合通过支承板的接入小管线段。为此，每个接入小管线段配有一导向管，导向管对齐地布置一孔口中，所述孔口设置在支承板中，所述支承板基本与应执行温度测量的一区域垂直。热电偶插入在一上导向管道中，该上导向管道由热电偶柱和布置在对应的接入小管线段的管中的下导向管道承载。热电偶的敏感测量端定位在预定的测量区域处。

热电偶的一部分用于在堆芯的出口、在堆芯的上部板的下方、在燃料组件的上接头附近测量反应堆的冷却流体的温度。

插入管道中的热电偶经历较高的温度应力和压应力，以使在反应堆压力壳中的一定停留后，其中某些可能具有运行缺陷。

因此，对反应堆堆芯的冷却流体的实际温度具有代表性并且可靠的图像是不再可能的。

因此，需要在对核反应堆编程的维护操作时替换这些热电偶。

因此对热电偶的替换在反应堆的冷却和停止后以及实施压力壳盖的拆卸后执行。

在拆卸压力壳盖之前预先地，切断热电偶的连接和实施对应的吸收性棒束的控制棒的分离。反应堆的上侧内部设备被拆卸继而在反应堆换料水池中放置在一储存区上。

为了取出有缺陷的热电偶，从换料水池的上部位置远程地和在水下，通过使用一棱柱形工具，延伸热电偶到对应的热电偶柱外，在热电偶上施加一拉力。可能需要在热电偶上施加非常强的一拉力来保证取出有缺陷的热电偶。

实际上，由于热电偶在管道的某些部分中以非常小的间隙和甚至实际上为零的间隙被安装，在取出热电偶时摩擦力会非常大。

在某些情形中，热电偶在管道中被卡住和不能通过拉力被取出，而没有断裂的风险。在此情形下，测量管道被堵住，这引起测量点的损失。

在某些长的和具有多个弯管的管道中，能够取出热电偶的可能性很小，卡紧足够产生卡住的情形。

在其它情形中，即便成功地取出热电偶，也会是困难的，甚至在管道中插入新的热电偶是不可能的。

最后，在热电偶上的简单牵引会引起对应管道的壁体的损坏，这对于插入新的热电偶是有害的。

已知地，为了便于取出热电偶，引发超声波在热电偶中从其端部的传导，在该端部上施加在轴向方向上的拉力。

不过，在热电偶的卡住的部分位于管道的下端部中，即较为远离在其上施加拉力和超声波通过其进行传导的热电偶的端部的情形中，这种方法缺乏有效性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种辅助取出或插入布置在管道中的伸长形元件的装置和方法，所述装置和方法通过易于实施的部件允许克服这些缺点和便于伸长形元件的取出或插入。

本发明的目的从而在于一种辅助在水下取出或插入布置在管道中的伸长形元件和特别是辅助在水下取出或插入布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶的装置，其特征在于，所述装置包括紧固和振动产生组件，所述紧固和振动产生组件一方面包括密封外壳，密封外壳承载夹钳，并且容纳有将夹钳紧固在管道上的紧固机构、使密封外壳和夹钳振动的可调节的振动器以及测量通过振动器在管道上产生的振动以确定最优振动的测量机构；和所述紧固和振动产生组件另一方面包括远程控制夹钳和振动器的远程控制部件。

根据本发明的其它特征：

-夹钳包括固定钳爪和活动钳爪，活动钳爪通过紧固机构在接近固定钳爪的接近位置和从所述固定钳爪分离的分离位置之间是可移动的，

-紧固机构由作动筒形成，

-振动器是一气动振动器，

-测量机构由加速计形成，和

-外壳固定在远程吊装杆的端部上。

本发明的目的还在于一种通过如上文所规定的取出装置，辅助在水下取出布置在管道中的伸长形元件和特别是辅助在水下取出布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶的方法，其特征在于：

-通过吊装杆使外壳下降到水中，

-将夹钳的钳爪保持在分离位置，

-将夹钳的钳爪放置在要取出的伸长形元件的管道两侧，

-远程控制紧固机构，以将钳爪移动到管道的紧固位置，

-控制振动器，以通过外壳和夹钳使管道振动，

-测量通过振动器在管道上产生的振动，以确定最优振动，

-将振动器调节到最优振动，和

-同时在伸长形元件上施加在轴向方向上的拉力。

本发明的目的也在于通过如上文所规定的插入装置，辅助在水下插入布置在管道中的伸长形元件和特别是辅助在水下插入布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶的方法，其特征在于：

-通过吊装杆使外壳下降到水中，

-将夹钳的钳爪保持在分离位置，

-将夹钳的钳爪放置在要插入的伸长形元件的管道两侧，

-远程控制紧固机构，以将钳爪移动到管道的紧固位置，

-控制振动器，以通过夹钳使管道振动，

-测量通过振动器在管道上产生的振动，以确定最优振动，

-将振动器调节到最优振动，和

-同时在伸长形元件上施加在轴向方向上的推力。

附图说明

通过阅读以下作为示例给出并且参照附图进行的描述，本发明将更好地得到理解，附图中：

-图1是通过压水核反应堆的压力壳的竖直对称面的示意性剖视图，

-图2是在反应堆换料水池中的维护位上就位的核反应堆的上侧内部设备的示意性局部透视图，用于通过根据本发明的辅助装置替换至少一热电偶的操作，

-图3是根据本发明的辅助装置的紧固和振动产生组件的示意性侧视图，

-图4是根据本发明的辅助装置的紧固和振动产生组件的示意性透视图，和

-图5是根据本发明的辅助装置的紧固和振动产生组件的一变型的示意性透视图。

具体实施方式

在接下来的说明书中，将描述根据本发明的装置，其用于辅助取出或插入布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的由热电偶构成的伸长形元件。

该装置可被使用于辅助取出或插入管道中的任何其它伸长形元件。

在图1上，示意性地示出压水核反应堆的压力壳，通过标记1表示。通常地，在核反应堆的压力壳1的内部布置有堆芯2，堆芯由燃料组件3组成，燃料组件是并置的，以使燃料组件的纵向轴是竖直的。反应堆的堆芯2布置在通过总体标记4表示的下侧内部设备内和特别地包括堆芯的隔板5。

核反应堆还包括通过总体标记6表示的上侧内部设备，上侧内部设备通过堆芯上部板7置位在堆芯的燃料组件的上部板上。

如在图1上可视，上侧内部设备6包括导向管(tubes-guides)的支承板8，其在下文中被称为支承板8。该支承板8平行于堆芯上部板7延伸，堆芯上部板构成上侧内部设备6的下部分和被实施以保证上侧内部设备6固定在压力壳1的内部。

上侧内部设备6包括通过总体标记9表示的导向管，导向管每个在支承板8上部包括具有环形截面的一上部分9a，和在上侧内部设备6的支承板8和堆芯上部板7之间包括一下部分9b，该下部分具有带圆角总体大致正方形的截面。每个部分9a和9b构成上侧内部设备6的一导向管9，允许调节反应性的棒束在核反应堆的堆芯中在竖直方向上的移动，该棒束与一悬挂和移动杆相连接，悬挂和移动杆在竖直方向上的移动通过位于压力壳1的壳盖1a上方的未显示的一机构来保证。

在上侧内部设备6的支承板8和堆芯的上部板7之间，除了导向管9的下部分9b之外，还布置有支撑柱10，支撑柱保证堆芯上部板7相对于支承板8的保持和分离。

在图2上，示意性地和透视地示出承载导向管9的上部分9a的支承板8的上表面，和在该图示上示出的实施例中示出在支承板8上方平行于导向管9延伸的两热电偶柱20。通常地，在每个热电偶柱20中布置有一组上导向管道21，每个上导向管道对一热电偶22进行导向，该热电偶允许在核反应堆的堆芯的一组预选的燃料组件的出口测量冷却流体的温度。

如在图2上示出，多个上导向管道21布置在一热电偶柱20中，和通过设置在热电偶柱20底部上方的周沿开口从该热电偶柱出离，以每个接合一接入小管线段(piquage)，该接入小管线段通过总体标记30表示并用于通过热电偶22的支承板8。

在该图示上，示出有限数目的上导向管道21，以不使图示显得过繁。

在核反应堆运行一定时间后，执行反应堆的停堆和冷却，以进行维护和再加载燃料组件。

为了执行反应堆的压力壳的这些内部设备的维护和修理操作，在冷却反应堆后抬起压力壳盖，且上侧内部设备6可从反应堆抬起和在反应堆换料水池中布置在一储存区上。在被使用于在堆芯的出口测量冷却流体的温度的一个或多个热电偶22出现运转故障的情形下，需要执行热电偶的替换。这种替换热电偶的操作在布置在它们的储存区上的上侧内部设备上执行，和需要首先实施从该导向管道21取出故障热电偶22和在该导向管道21中插入新的热电偶22。

通过根据本发明的辅助装置便于对应导向管道21中的热电偶的取出或插入，辅助装置包括紧固对应导向管道21和使对应导向管道产生振动的紧固和振动产生组件，该紧固和振动产生组件在图2到图5上通过总体标记40表示。

如图2所示，为了将紧固和振动产生组件放置在要取出或要插入的热电偶22的导向管道21上，操作者从一作业桥(passerelle)35进行作业，作业桥放置在换料水池的水的上水平面上方，上部内侧设备布置在换料水池中。

更为特别地在图3到5上示出，组件40包括一密封外壳41，密封外壳在其表面之一上配有一可拆卸罩盖42。外壳41安装在一吊装杆54的端部上，从而允许操作者从作业桥35进行作业和将外壳41引导至要取出或要插入的热电偶22的管道21附近。

密封外壳41承载一夹钳43，夹钳由两钳爪形成，分别为43a和43b，钳爪在紧固位置基本上相互平行地延伸。这些钳爪43a和43b每个在用于与管道21相接触的表面上承载一垫块，例如是塑料材料的垫块。

在图3到图5上所示的实施例中，钳爪43a是固定的而钳爪43b是活动的。活动钳爪43b通过布置在外壳41的内部(图4)的一紧固机构45在接近固定钳爪43a的接近位置和从所述固定钳爪43a分离的分离位置之间是可移动的，以允许夹钳43定位在管道21上或从该夹钳43缩回，所述接近位置用于紧固管道21，所述分离位置在图3上以虚线示出。

紧固机构45优选地由一作动筒构成。该作动筒45例如是气动的，通常地包括一活塞46，活塞作用在活动钳爪43b的一操作支座(chapede manoeuvre)47上。为此，支座47与承载活动钳爪43b的一横向轴48相连接。

活动钳爪43b例如通过未显示的一弹簧或通过任何其它合适的机构被保持在从固定钳爪43a分离的位置。

组件40的外壳41还容纳有一可调节的振动器49，振动器例如是气动的和已知类型的，其允许使该外壳41和由所述外壳41承载的夹钳43振动。

最后，外壳41容纳有测量通过振动器49在管道21上产生的振动的一测量机构50，用于确定对于管道21的最优振动，以允许该管道21中的热电偶22的取出或插入。该测量机构50由一加速计或通过任何其它合适的元件构成。

作动筒45、振动器49和加速计50通过电气和气动连接连接到安装在作业桥35上的一控制柜55。这些电气和气动连接元件经过吊装杆54的内部。该吊装杆54由一个接一个安装的多个元件形成，以构成一密封的吊装杆。

在取出故障热电偶22的情形中，相对于热电偶柱20凸出的该热电偶22的自由端部22a如在图2上所示，与例如由一起重葫芦构成的该热电偶22的拉伸部件60相连接。

在在对应的管道21中插入新的一热电偶22的情形中，相对于热电偶柱20凸出的自由端部22a与在该热电偶22上的推动部件相连接。

为了取出卡在其管道21中的热电偶22，置位在作业桥35上的操作者以如下方式进行操作。

首先，操作者将要取出的热电偶22的自由端部22a与起重葫芦60相连接，如图2所示。

然后，操作者通过吊装杆54使组件40的外壳41下降到换料水池的水中。夹钳43的钳爪43a和43b被保持在分离位置，从而允许操作者将要取出的热电偶22的管道21放置在这些钳爪之间，这些钳爪分别为钳爪43a和43b。操作者可借助于一可视部件，例如通过放置在吊装杆端部的一水下摄像机。

借助于控制柜55，操作者远程控制作动筒45，以移动活动钳爪43b和通过作动筒45的活塞46将夹钳43引导至紧固位置，作动筒的活塞作用在支座47上，以使活动钳爪43b围绕横向轴48转动。在夹钳43紧固在要取出的热电偶22的管道21上后，操作者致动振动器49，以通过外壳41和夹钳43使管道21振动。加速计50测量由振动器49在管道21上产生的振动和这样测量到的值在控制箱55上显示，从而允许确定在管道21中产生的最优振动。操作者将振动器49调节到最优振动。

同时地，起重葫芦(palan)60在热电偶22上在轴向方向上施加拉力，以将热电偶从管道21取出。

在拉伸阶段中在要取出的热电偶22的管道21中如此产生的振动允许在热电偶和管道之间产生微脱离，和引起在所述热电偶和所述管道之间的摩擦系数的减小。因此，减小管道的潜在损坏和增大成功取出热电偶的概率。

根据一变型，多个组件40可放置在同一管道上。

根据另一变型，振动还可在热电偶本身中产生。在此情形下，未显示的一振动器与拉伸部件，即与起重葫芦60串联安装。

为了在取出一故障热电偶之后，将新的热电偶22插入在管道21中，操作者相同地进行操作，不过代替在热电偶上施加拉力，操作者通过一合适系统在要插入在管道中的热电偶上施加一推力。

根据在图5上所示的另一实施方式，夹钳43的钳爪43a和43b水平地布置，而在之前所描述的实施方式中，这些钳爪竖直地布置。

Claims (13)

1.一种用于辅助在水下取出或插入布置在管道(21)中的伸长形元件(22)的装置，其特征在于，所述装置包括紧固和振动产生组件(40)，所述紧固和振动产生组件一方面包括密封外壳，所述密封外壳承载夹钳(43)，并且容纳将所述夹钳(43)紧固在所述管道(21)上的紧固机构、使所述密封外壳和所述夹钳(43)振动的可调节的振动器(49)以及测量通过所述振动器(49)在所述管道(21)上产生的振动以确定最优振动的测量机构(50)；和所述紧固和振动产生组件另一方面包括远程控制所述夹钳(43)和所述振动器(49)的远程控制部件(55)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹钳(43)包括固定钳爪(43a)和活动钳爪(43b)，所述活动钳爪通过所述紧固机构在接近所述固定钳爪(43a)的接近位置和从所述固定钳爪(43a)分离的分离位置之间是可移动的。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述紧固机构由作动筒形成。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述振动器(49)是一气动振动器。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述测量机构(50)由加速计形成。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括远程吊装杆(54)；所述密封外壳固定在所述远程吊装杆(54)的端部上。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述伸长形元件是布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶。

8.一种用于通过根据权利要求6所述的取出装置辅助在水下取出布置在管道(21)中的伸长形元件(22)的方法，其特征在于：

-通过远程吊装杆(54)使密封外壳下降到水中，

-将夹钳(43)的钳爪保持在分离位置，

-将所述夹钳(43)的钳爪放置在所述伸长形元件(22)的管道(21)两侧，

-远程控制紧固机构，以将所述钳爪移动到所述管道(21)的紧固位置，

-控制振动器(49)，和通过所述夹钳(43)使所述管道(21)振动，

-测量通过所述振动器(49)在所述管道(21)上产生的振动，以确定最优振动，

-将所述振动器(49)调节到所述最优振动，和

-同时在所述伸长形元件(22)上施加在轴向方向上的拉力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，与使所述管道(21)振动同时地，使所述伸长形元件(22)振动和在所述伸长形元件(22)上施加拉力。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述伸长形元件是布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶。

11.一种用于通过根据权利要求6所述的插入装置辅助在水下插入布置在管道(21)中的伸长形元件(22)的方法，其特征在于：

-通过远程吊装杆(54)使密封外壳下降到水中，

-将夹钳(43)的钳爪保持在分离位置，

-将所述夹钳(43)的钳爪放置在所述伸长形元件(22)的管道(21)两侧，

-远程控制紧固机构，以将所述夹钳(43)的钳爪移动到所述管道(21)的紧固位置，

-控制振动器(49)，以通过所述夹钳(43)使所述管道(21)振动，

-测量通过所述振动器(49)在所述管道(21)上产生的振动，以确定最优振动，

-将所述振动器调节到所述最优振动，和

-同时在所述伸长形元件(22)上施加在轴向方向上的推力。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，与使所述管道(21)振动同时地，使所述伸长形元件(22)振动和在所述伸长形元件(22)上施加推力。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述伸长形元件是布置在压水核反应堆的上侧内部设备的测量管道中的热电偶。