CN102714070A - 燃料组件装载机 - Google Patents

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Abstract

一种燃料组件装载机(2)包括引导杆(10)和可伸缩式地从引导杆(10)中下沉并且又升高的伸缩元件，所述伸缩元件的构型为对中钟形物(12)、燃料组件抓取器(14)和控制元件抓取器(16)，其中伸缩元件彼此耦合并且与共同的主提升装置(18)有效连接，使得在从下沉的状态中升高伸缩元件时，首先控制元件抓取器(16)携带燃料组件抓取器(14)，并且随后燃料组件抓取器(14)携带对中钟形物(12)，并且其中引导杆(10)具有固定止挡(22)，所述固定止挡确定在下沉时对中钟形物(12)的可达到的终端位置。这种燃料组件装载机(2)应当进一步改进为使得相比于传统技术实现缩短对于燃料组件更换所需的时间，并且可以比目前更快速并且更有效地对于可能出现的对中问题作出反应。根据本发明，为此目的在引导杆(10)上安装有借助独立的探针提升装置(42)在上升或者下降方向(38)上活动的止挡(40)，该活动止挡与对中钟形物(12)的关联的支承凸缘(20)相互作用，使得对中钟形物(12)能够通过活动止挡(40)的升高来从其终端位置升高到位于其上的中间位置中。

Description

燃料组件装载机
本发明涉及一种燃料组件装载机，其带有引导杆和可伸缩式地从引导杆中下沉并且又升高的、对中钟形物构型的、燃料组件抓取器构型的和控制元件抓取器构型的伸缩元件，其中伸缩元件彼此耦合并且与共同的主提升装置有效连接，使得在从下沉的状态中升高伸缩元件时，首先控制元件抓取器携带燃料组件抓取器，并且随后燃料组件抓取器携带对中钟形物，并且其中引导杆具有固定止挡，其确定在下沉时对中钟形物可达到的终端位置。 
这种用于在压水反应堆中操作和输送燃烧元件的燃料组件装载机例如由德国专利DE 100 04 100C2公开。 
在这种燃料组件装载机中，在滑车组起动时(伸缩元件通过该滑车组彼此耦合)，在控制元件抓取器的所谓燃料组件模式(BE模式)中相继地首先向上携带燃料组件抓取器并且随后向上携带对中钟形物，直到后者到达引导杆的上端部。于是，所有伸缩元件完全向上运行直到至少到引导杆的上端部。当达到该状态(所谓的运行状态)时，可以开动加载机。由此，保证了在输送燃料组件时该燃料组件总是完全被升高，以避免燃料组件在输送时例如悬挂在反应堆和燃料组件燃料池之间的阻挡物上并且引起损伤。 
在更换燃料组件时，将反应堆关闭。为了将更换燃料组件期间所产生的能量的产出损失保持得尽可能小，致力于在尽可能短的时段内进行燃料组件更换。 
为此目的，开发了新型的装载策略，其在德国专利DE 10 2008 005 468B3中进行了描述，然而由于目前的燃料组件装载机的上述限制而不能实施或者大多数时候只能有限地实施。虽然该问题已经在DE 100 04 100C2中部分地预见到并且初步地通过固定在控制元件抓取器的头部(平衡梁)上的、可根据要求展开的携带器来解决，然而其在上升过程中通过控制元件抓取器引起对中钟形物的过早的携带。而在实践中，该解决方案仅仅在燃料组件装载机的无负载运行中、即当没有输送燃料组件时被证明为有效。 
本发明所基于的任务是，提出一种上述类型的燃料组件装载机，借助其相比于传统的技术实现了缩短更换燃料组件所需的时间，并且借助其可以比目前更快速并且更有效地对于可能出现的对中问题作出反应。 
根据本发明，该任务通过如下方式解决：在引导杆上安装有至少一个借助独立的特别提升装置在上升或者下降方向上活动的止挡，该止挡与对中钟形物的关联的支承凸缘相互作用，使得对中钟形物可以通过活动止挡的升高来从其终端位置升高到位于其上的 中间位置或者提升位置中。 
通过这种构型，在保持运行增强(betriebsbewehrt)的对中过程而在安全技术方面没有损失的情况下，对目前的装载策略进行扩展是可能的，其方式是与主提升装置无关地通过有针对性地取消或者施加对中钟形物的对中装置可以将相应的燃料组件位置灵活地、尤其是侧向位移地移动，例如在DE 10 2008 005 468B3中描述的那样。 
在有利的扩展方案中，对于活动止挡的独立的提升/下降机构实现为使得对中钟形物可以从通过活动止挡确定的中间位置通过活动止挡的下沉而连续地并且平缓地移动到通过固定止挡限制的终端位置中。也就是说，对中钟形物的重量在活动止挡下沉情况下从其提升位置出发在下沉过程结束时转移到引导杆中的固定止挡，活动止挡和为了对其操作而设置的特别提升装置于是被解除负荷。 
优选的是，活动止挡包括多个保持元件、螺栓或者销钉，其穿过引导杆中的关联的引导开口，并且其在引导开口内可以借助移动部件在提升方向或者下沉方向上推移。为了譬如在维护工作中良好的可到达性，特别提升装置设置在引导杆的上端部上或者在其上，例如在燃料组件装载机的吊运车(Laufkatze)上或者吊运车中，并且通过一个或者多个提升棒与活动止挡连接。 
在有利的扩展方案中，特别提升装置包括带有至少一个自锁轴的杆状提升驱动装置(Spindelhubantrieb)。合乎目的的是，设置有电动机用于驱动。整个特别提升装置优选冗余地并且失效保险地设计。 
对中钟形物可以具有两个独立的支承凸缘，其中一个设计用于与固定止挡相互作用，而另一个设计用于与活动止挡相互作用。可替选的是，仅仅设计唯一的支承凸缘，其不仅可以与固定止挡相互作用，也可以与活动止挡相互作用。 
合乎目的的是，燃料组件装载机包括多个传感器，其直接或者间接地至少检测活动止挡的终端位置，优选检测活动止挡的全部当前位置，并且通知控制台。在此，例如可以涉及终端位置开关(Endlagenschalter)，其直接通过活动止挡来操作。可替选地或者附加地，可以将传感器设置在特别提升装置的驱动系中，例如以角度编码器的形式来设置，角度编码器在杆状提升驱动装置的情况下检测轴或者电动机的位置。 
借助本发明实现的优点尤其是：通过将对中钟形物的对中装置有目的地暂时升起，通过活动止挡与主提升装置无关地实现燃料组件装载机相对于燃料组件位置的侧向移动的运来和运离，这使得缩短了反应堆中燃料组件更换过程。在此，燃料组件提升过程或者下沉过程的大部分可以与反应堆芯中的相邻燃料组件无触碰地进行，优点是将燃料组 件接触和损伤燃料组件的风险最小化。另一优点在于，这些过程可以以提高的速度来进行，由此进一步缩短了燃料组件更换时间。此外，现在存在装置方面的可能性来通过利用活动止挡的附加提升来特别快速和灵活地对于可能出现的对中问题作出反应。 
下面借助附图进一步阐述本发明的实施例。其中分别在极其简化和示意性的附图中： 
图1示出了在第一工作状态中的燃料组件装载机的部分剖切的侧视图；以及 
图2示出了在第二工作状态中的根据图1的燃料组件装载机。 
在两个附图中，相同的部分设置有相同的附图标记。 
在图1中示出的燃料组件装载机2用于在核反应堆(在此为压水反应堆)的池式反应堆内操作和输送燃料组件4。燃料组件装载机2也被用于在池式反应堆和位于核反应堆的压力容器之外的燃料池(Lagerbecken)之间输送燃料组件4。 
燃料组件装载机2包括在此仅仅示意性表明的、在未示出的轨上引导的吊运车6，其设置在池式反应堆的水平面以上。通过凸缘连接8在吊运车6上安装有垂直向下伸入到池式反应堆中的引导杆10。引导杆10构建为带有圆形的内部横截面的空心管。在引导杆10中可以容纳有对中钟形物12，其构建为带有方形横截面的空心管。对中钟形物12就其而言在其内部容纳有构建为带有方形横截面的空心管的燃料组件抓取器14。燃料组件抓取器14构建为双重抓取器(Doppelgreifer)并且在空腔中容纳控制元件抓取器16。在同样常用的、然而在此并未继续使用的术语中，也可以将对中钟形物12、燃料组件抓取器14和控制元件抓取器16构成的整个单元称为双重抓取器。 
对中钟形物12、燃料组件抓取器14和控制元件抓取器16形成伸缩元件，其能够从缩回的、套叠到彼此中的状态(未示出)伸缩式地从引导杆10向下伸出。伸缩元件的伸出由于其自重而发生。伸缩元件的又缩回通过安装在吊运车6上或者在其之上的主吊装单元(Haupthubwerk)18(在此仅仅示意性地表明)来实现。 
由于结构原因，各伸缩元件的运动彼此协调，使得在下沉过程中首先对中钟形物12向下从引导杆10下沉，更确切地说，通常下沉到其到达图1所示的其下部终端位置。在进一步的下沉运行中，于是仅仅还继续下沉燃料组件抓取器14并且最后继续下沉控制元件抓取器16，直到它们也到达其下部终端位置。在提升运行中，该顺序颠倒，如下面还要详细描述的那样。 
对中钟形物12用于将燃料组件抓取器14对中和进行引导。对中钟形物12本身在 提升或者下沉运动中由多个安装在引导杆10的内侧上的滑轮对引导。在对中钟形物12的上端部上设置有支承凸缘20，其一方面在向下运动的端部上沉到固定于引导杆10中的下部固定止挡22上，由此限制向下运动，并且支承凸缘20另一方面在通过燃料组件抓取器14引起的向上运动中用作同步装置。此外，支承凸缘20操作固定在引导杆10上的限位开关。 
在对中钟形物12的下端部上固定有八个对中杆24，更确切地说，在对中钟形物12的四个侧面的每个上分别有两个。在对中钟形物12达到反应堆压力容器的池式反应堆中的下部位置并且直接在目标燃料组件4(或者反应堆芯中的相应空隙上)上不久之前，对中杆24挤入为其设计的、在相邻燃料组件4’的头部中的对中钻孔中，并且由此将对中钟形物12对中。由此，也将燃料组件抓取器14和控制元件抓取器16在燃料组件格栅中的目标位置上对中。由此，一方面保证了用于将燃料组件4下沉或者升起的自由横截面以所需的大小而存在，并且另一方面达到所需的下沉深度。此外，由此进行针对燃料组件4的不允许的歪斜位置的控制以及控制到相邻燃料组件4’的正确所在地。 
在对中钟形物12中设置有构建为带有方形横截面的空心管的燃料组件抓取器14。燃料组件抓取器14在其下端部上承载有抓取工具26用于抓取燃料组件4。在抓取工具26的上端部上通过保持板28封闭。用于位于燃料组件抓取器14内的控制元件抓取器16的控制元件抓取器提升棒30穿过在保持板28中的缺口，控制元件抓取器16用于抓取和操作推入燃料组件4中的控制元件(也称为控制棒，未示出)。在保持板28中的缺口设计为使得控制元件抓取器16并不穿过该缺口。控制元件抓取器16因此在其向上运动的情况下一旦其抵靠在保持板28上就将燃料组件抓取器14向上携带。 
在上端部上，控制元件抓取器提升棒30穿过对中钟形物12的支承凸缘20的缺口并且与平衡梁32连接。在平衡梁32上在其侧固定有索拉绞车34的下端部。在上端部上，索拉绞车34抵靠到主提升装置18的能够以电动方式运动的绳索绞盘(Seilwinde)上。主提升装置18的驱动装置出于对维护工作等等的可到达性的原因而在引导杆10的上端部上，例如在带有吊运车6的引导杆10的凸缘连接8之上。 
在主提升装置18下沉运行中，控制元件抓取器16通过索拉绞车34以及经由平衡梁32与索拉绞车34连接的控制元件抓取器提升棒30而向下朝着反应堆芯36的方向下沉。由于其自重，燃料组件抓取器14和对中钟形物12同时一起向下运动。在达到其终端位置时，对中钟形物12以其支承凸缘20抵靠在引导杆10中的下部固定止挡22上，并且由此被固定。之前由主提升装置18支承的对中钟形物12的重量由此转移到引导杆10上。对中钟形物12以上面已经描述的方式相对于相邻燃料组件4’对中。 
在进一步的下沉运行中，于是仅仅还继续燃料组件抓取器14和控制元件抓取器16的下沉。二者首先同时地继续向下运动。一旦燃料组件抓取器14抵靠到要抓取的燃料组件4上并且与其锁紧(或者之前保持的燃料组件4已下降到芯格栅中的目标位置中)，则燃料组件抓取器14的下沉运动也结束。在下沉过程的最后阶段中，于是仅仅控制元件抓取器16还继续向下运动，直到其也与要抓取的控制元件锁紧。如果无需或者不希望操作控制元件，可以省去该最后的运动阶段，并且控制元件抓取器16相对于燃料组件抓取器14保持在其上部止挡位置中。 
在提升运行中，顺序被颠倒：主提升装置18通过索拉绞车34和控制元件抓取器提升棒30首先将控制元件抓取器16向上拉，直到其抵靠在燃料组件抓取器14的保持板28上，并且由此将燃料组件抓取器14携带。在提升过程的进一步发展中，于是燃料组件抓取器14的保持板28抵靠到对中钟形物12的支承凸缘20上，由此也将对中钟形物向上携带。 
由于对中钟形物12在相邻燃料组件4’中的对中以及上面描述的对中钟形物提升与主提升装置18的耦合，燃料组件装载机2可以在对中之后在整个提升/下沉过程中并不侧向移动。由此得到加载策略的限制。 
为了取消该限制，在根据图1的燃料组件装载机2中在引导杆10中设计了在提升/下沉方向38上活动的止挡40，其通过与主提升装置18分离的并且独立的特别提升装置42来操作。在需要时，活动止挡40将对中钟形物12从其通过固定止挡22限定的下部终端位置中升起，使得对中钟形物12在相邻燃料组件4’中的对中被取消，并且能够实现燃料组件装载机2的侧向移动。由此，(在反应堆芯36中侧向位置关系足够的前提下)能够借助移动部件在水平方向上实现燃料组件输送或者目标位置的“侧向位移的运送”，更确切地说，在所抓取的燃料组件4完全从反应堆芯36中取出之前或者还在下降过程的最终阶段中已经实现，其中要下降的燃料组件4已经部分地下沉到反应堆芯36中。这在图2中示出。 
具体而言，在根据图1的燃料组件装载机2中，活动止挡40包括多个根据运动而彼此耦合的杆或者保持元件(未示出)，其引导穿过在引导杆10的外壁中的关联的缺口，例如缝隙形或者圆形的缺口。这些缺口优选形成用于杆或者保持元件的引导轨，它们在其中可以借助运动部件在垂直方向上推移。由此，在这种变形方案中总体上实现了一种连杆引导装置。活动止挡40的保持元件的引导也可以以其他方式来实现。各杆或者保持元件可以在引导杆10的外壁之外通过与其连接的导杆或者框架结构等等来彼此耦合。通过沿着引导杆10的外侧引导的提升棒44操作通过杆或者保持元件形成的活动止挡40，即在提升/下沉方向38上升起或者下降。在可替选的扩展方案中，可以(在相应的位置 关系的前提下)将提升棒44设置在引导杆10内部。 
在引导杆10的内部，杆或者保持元件根据活动止挡40的位置而与对中钟形物12的支承凸缘20相互作用并且在需要时将其升起。在活动止挡的下端部位置中，提升棒44不必承载重量，并且特别提升装置42没有负荷。当对中钟形物12通过主提升装置18被完全下沉时，对中钟形物12的重量于是完全地被固定止挡22所承担，其中对中钟形物12的支承凸缘20安置在该固定止挡上。该结构也可以为：在活动止挡40的下端部位置中对中钟形物12安置在活动止挡40上，该活动止挡于是在其侧安置在固定止挡22上。在活动止挡40升起时，其将对中钟形物的支承凸缘20向上携带，并且将对中钟形物12相对于固定止挡22升起，如在图2中所示的那样。对中钟形物12的重量在升起时于是被活动止挡20承担，该活动止挡在考虑到该支承功能的情况下而被足够稳定并且可负重地设计。活动止挡40并不一定与如下支承凸缘20相互作用，该支承凸缘在对中钟形物12的下端部位置中安置在引导杆10的固定止挡22上。为此目的，也可以设计在对中钟形物12上有与其独立的第二支承凸缘。 
如上面已经描述的那样，在根据图1和图2的实施例中活动止挡40的操作通过两个提升棒44进行。这些提升棒44例如可以构建为杆状提升棒(Spindelhubstangen)，它们在其侧通过设置在吊运车6的区域中的轴驱动装置来电动地驱动和操作。这种轴驱动装置在本质上是自锁的。优选的是，恰好一个驱动马达90通过相应的万向节轴92和驱动蜗杆来操作两个分别设置有螺纹(用于与关联的驱动蜗杆相互作用)的提升棒44。这些驱动部件总体上形成可以与主提升装置18无关地操作的特别提升装置42，用于将活动止挡40提升和下降。活动止挡40的垂直移动功能的可替选的、通过使用合适的机电和/或液压结构元件和驱动元件的实现方式是可能的。出于冗余原因，优选设置两个或者更多个特别提升装置42，其中当另外的特别提升装置故障时，每个特别提升装置可以独自地完成其任务。 
合乎目的地，活动止挡40的当前位置通过相应的传感器(未示出)以测量技术来检测并且在燃料组件装载机2的控制台(未示出)中被监控或者可视地显示(例如借助消息“提升状态中的对中钟形物”等等来进行)。这种传感器的位置信号结合到燃料组件装载机2的控制中。合乎目的地，活动止挡40的提升根据所选择的加载/卸载策略而容纳于自动化的运行程序中，该加载/卸载策略以软件方式或硬件方式在控制台的控制或调节电子设备中实现。安全例程防止或者抑制在确定的工作情况下活动止挡40的不希望的操作，所述工作情况借助其他传感器来检测并且通知控制台(例如当对中钟形物12的对中杆24“钩连”到相邻燃料组件4’中时)。在此，针对特殊情况设置有在绕过自动控制装置的情况下对于活动止挡40的手动控制和操作。 
引导杆10的总长度例如为10,000mm，对中钟形物12的总长度为大约10,300mm，而燃料组件抓取器14的总长度对应于相应的燃料组件4的长度大约5,800mm。索拉绞车34的总提升路径例如为12,000mm，活动止挡40的提升路径例如为200mm。对中钟形物12的重量例如为500kg至1,000kg，燃料组件抓取器重量大约为260kg，而单个燃料组件重量大约850kg。 
附图标记表 
Figure BPA00001577669900071
Figure BPA00001577669900081
。

Claims (7)

1.一种燃料组件装载机(2)，带有引导杆(10)和可伸缩式地从引导杆(10)中下沉并且又升高的伸缩元件，所述伸缩元件的构型为对中钟形物(12)、燃料组件抓取器(14)和控制元件抓取器(16)，其中伸缩元件彼此耦合并且与共同的主提升装置(18)有效连接，使得在从下沉的状态中升高伸缩元件时，首先控制元件抓取器(16)携带燃料组件抓取器(14)，并且于是燃料组件抓取器(14)携带对中钟形物(12)，并且其中引导杆(10)具有固定止挡(22)，所述固定止挡确定在下沉时对中钟形物(12)的可达到的终端位置，其特征在于，
在引导杆(10)上安装有至少一个借助独立的特别提升装置(42)在上升或者下降方向(38)上活动的止挡(40)，该活动止挡与对中钟形物(12)的关联的支承凸缘(20)相互作用，使得对中钟形物(12)能够通过活动止挡(40)的升高来从其终端位置升高到位于其上的中间位置或者提升位置中。
2.根据权利要求1所述的燃料组件装载机(2)，其中对中钟形物(12)能够从通过活动止挡(40)确定的中间位置或者提升位置通过活动止挡(40)的下沉而连续地并且平缓地运动到通过固定止挡(22)限制的终端位置中。
3.根据权利要求1或2所述的燃料组件装载机(2)，其中活动止挡(40)包括多个保持元件，所述保持元件穿过引导杆(10)中的关联的引导开口，并且所述保持元件在引导开口内能够借助移动部件在提升方向或者下沉方向(38)上推移。
4.根据权利要求1至3之一所述的燃料组件装载机(2)，其中特别提升装置(42)设置在引导杆(10)的上端部上，并且通过一个或者多个提升棒(44)与活动止挡(40)连接。
5.根据权利要求1至4之一所述的燃料组件装载机(2)，其中特别提升装置(42)包括杆状提升驱动装置。
6.根据权利要求1至5之一所述的燃料组件装载机(2)，其中对中钟形物(12)具有支承凸缘(20)，所述支承凸缘与固定止挡(22)相互作用以及与活动止挡(40)相互作用。
7.根据权利要求1至6之一所述的燃料组件装载机(2)，具有多个传感器，所述传感器检测活动止挡(40)的相应终端位置，优选也检测活动止挡(40)的中间位置，并且传送至控制台。
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