CN1029052C - 核反应堆容器中棒束导管上支座的楔牢装置 - Google Patents

Abstract

本发明装置包括里面有沟槽(44)的空心轴(26)，空心轴穿过上下圈，插入上支座或套筒法兰的通孔(20、21)中，下圈(23)用销子(27)与空心轴联成一体，上圈在弹性垫圈的预压力作用下可相对于下圈(23)滑动，空心轴使用构件(33)固定在上支座或套筒法兰上。使下圈(23)与空心轴(26)相联的销子(27)穿过下圈(23)的销子孔(28)进入空心轴内侧的通孔(29)中。

Description

本发明涉及一种能保证楔牢和支撑住加压水型核反应堆（RWR）中的上支座的装置。此上支座在反应堆芯的上方支承着燃料元件的棒束导管，此导管形成反应堆的放射性部件，支承时以反应堆保护容器的支承面作为定位基准，此支承面由圆筒形堆芯套筒的平行法兰构成，此法兰放在圆筒容器里面的一个台阶上，位于支座的下方，此支承面也可由位于支座上方的容器封头盖的平行表面构成。

在上支座上装有燃料棒束导管，解决在反应堆容器中楔牢上支座的问题特别困难，因为这个上支座直径尺寸较大，还须通过所用支承的方法安排容器里面堆芯冷却压水的合理循环问题。

一种已知的实施方法是在上支座法兰和堆芯套筒或封头盖的法兰支承面之间简单地装上本身带有斜面的大环圈作为弹性垫圈，从而形成一个紧靠在两个相对的表面上的锥形弹簧。这种大环能达到所希望的楔牢目的，同时也可满足容器封头盖和支座之间的密封。但是与这个大环接触的支承面只是一道很窄的圆形带，因而在这一很窄的圆形带接触面 上产生了很高的压力，会给相互接触的构件带来永久性变形的危险，当它们的边角损坏时则必须更换。另外，一些由固定喷咀构成的流量调节装置很难制造，必要时也不便于检修更换。尤其因为大环的直径和厚度尺寸大，而且笨重，制造与安装都很费工耗资，如果大环污染损伤需要更换时就更加困难了。

另一解决办法是采用均匀分布于容器周边的各个弹夹来保证楔牢上支座，这种弹夹由一沓有预压力弹性垫圈组成（即Belleville型垫圈），装在上支座法兰的塞孔中，由用螺钉固定在支座上的盖子盖住。支撑堆芯套筒法兰采用活塞，这活塞与支承卡圈联成一体，压缩在塞孔中上下移动的弹性垫圈，详载在FR-A-2407384内的这种装置也有它的缺点，如果活塞产生的压力超过弹性垫圈的压力时，上支座的支承就会出故障，弹夹就不再能起到所希望的楔牢作用。为了改变上支座的位置，塞孔盖上的螺丝就得卸下以操作叠层垫圈，这种操作必须在控制气氛中进行，因此加大了危险性，特别是正常闭锁的螺丝具有断裂的危险。因此这种解决办法是不适当的，难以实际使用。

最后，EP-A-0138477公开了一种核反应堆容器中棒束上支座的楔牢结构，该结构采用成组Belleville型弹性垫圈，垫圈装在两个适当的支承面之间，即装在上支座法兰和核反应堆芯套筒法兰之间。但是这一解决办法的叠层弹性垫圈是装在空心套管上的，空心套管穿过叠层弹性垫圈，空心套管外周有肩胛以支承叠层弹性垫圈，这套垫圈滑配装入法兰上的埋头孔中。一个密封套管使冷却液与堆芯套筒法兰上部和下部的空隙连通。这个解决办法的缺点是套管的移动影响到法兰，有引起法兰磨损的危险，因而也会造成上支座和套筒法兰之间楔牢的故障，而且密封套管包含金属波纹管，对于抵抗周围环境也是不适当的，特别是通过其中的特别是加压的，所以更为不利。

本发明的目的是提供一种楔牢装置，用以楔牢核反应堆容器中燃料棒束导管的上支座，本装置免除了上述这些缺点，能使上支座和堆芯套筒支承面之间，或上支座和保护容器封头盖之间可靠而有效地保持相对的位置间距。本装置制造安装都简单，拆换也容易，一旦安装后就可使堆芯冷却液通过至少一只校准了的喷孔进行循环，这个喷孔是在装入容器以前在制造厂就做好了的。

一只这样的楔牢装置包括两只环圈，即上圈和下圈，一只圈与上支座法兰相贴，另一只与堆芯套筒法兰相贴，上下两圈之间装一沓弹性垫圈，此装置具有带轴向沟槽的空心轴，空心轴通过两圈和叠层弹性垫圈的中心，插装在上支座或堆芯套筒法兰上的通孔中，下圈与空心轴固装联成一体，上圈在空心轴上作滑动安装，靠弹簧垫圈的预压力顶住。插装在上支座或堆芯套筒法兰通孔中的空心轴通过一构件进行固定。为使装卸时各构件连在一起，空心轴与下圈的固定最好是在下圈的径向打入销子穿进空心轴的侧面通孔中，即销子将下圈和空心轴联成一体。

尤其可取的是径向销子至少有二只，在空心轴和下圈的外周均匀分布。

本装置的特点是这根空心轴有一肩胛支承面，下圈未打入销子之前套进空心轴由肩胛支承。销子打入之后应使其稍稍伸出孔外并将下圈和销子焊住或用其他类似方法固装，这样做是有利的。

另一特点是插装在上支座或堆芯套筒法兰通孔中的空心轴外表面上有一圈半圆形或截锥形沟槽，O形密封圈装入此槽中，插装的通孔内壁相应地也有沟槽以容纳密封圈。这样，空心轴藉助于销子固装在下圈上，空心轴箍带着O形密封圈插入上支座或堆芯套筒法兰通孔中，密封圈则处于夹箝状态，当维修掉换时则可方便地将其彼此脱开。这样也就减少了一些人工操作。

装于上下两圈之间的叠层弹性垫圈上最好至少装有一块平面挡圈，位于叠层弹性垫圈和上圈之间，该平面挡圈用以调节垫圈预压力以及上下圈在上支座和堆芯套筒法兰面之间的相对位置。

在本发明的一个实施例中，该装置的下圈和上圈分别贴合在堆芯套筒法兰支承面上和上支座法兰的下表面上，空心轴顶端装有螺丝帽，后者具有标定的喷咀，以备冷却压液流经空心轴从喷咀喷出。在将这个作为喷嘴的螺帽拧入空心轴轴向沟槽顶端的螺孔后，把空心轴顶端上的翅翼弯进螺帽沟槽中使其固定不动。

在另一实施例中，装置的下圈和上圈分别贴合在上支座法兰面上和容器封头盖支承面下，这时的上圈钻有径向通孔，液流从堆芯套筒法兰的通孔中流经空心轴的轴向沟槽后，由上圈的径向通孔中流 出。

燃料棒束导管上支座楔牢装置的其他特点详见下面叙述，对两种不同安装方式的实施例将在下面按附图作详细介绍。

图1为部分核反应堆芯和核反应堆容器内部主要结构的垂直剖面图，特别是核燃料棒束导管的上支座和套在堆芯外围的套筒。

图2为图1实施例中本发明楔牢装置的局部放大详图，该装置装在上支座法兰下面和堆芯套筒支承法兰上面。

图3为楔牢装置的第二实施例，安装在容器封头盖下面和上支座法兰上面，上支座法兰装在堆芯套筒法兰上面。

图4为图3楔牢装置第二实施例的局部放大详图。

图1为第一例安装方式，燃料并列组成加压水冷却式反应堆芯1，其中可装入调节棒束2，其详情已尽为人知，与本发明没有直接关系。

燃料调节棒束2可在垂直导管3内上下移动以装入堆芯或从中取出，隔套4在水平芯板5和芯板5上面与之平行的上支座6之间具有一个适当距离，导管3固装于上支座6上，隔套4穿过上支座6，这个上支座6就是众所周知的燃料棒束导向上支座，这个上支座的上部是一圆筒7，圆筒7上端是法兰8，法兰8是上支座6的一部分，用来使芯板5和上支座6在堆芯上方保持适当的位置。

为此目的上支座6藉助于法兰8安放在堆芯套筒10的法兰9上面，法兰9安放在容器12的上部承座面11上，容器12中装有反应堆芯1及其他部件已如上述。容器12由封头盖13盖住用大螺钉14螺母15紧固。封头盖13里面的支承面16与容器12法兰16b的上表面16a相贴合，这支承面16又与上支座6法兰8的上部相贴合，从而压缩位于法兰8与法兰9之间的楔牢装置17，现对此装置17按图2详述之。这个楔牢装置17能保持法兰8和法兰9之间适当的相对位置，同时可使堆芯循环冷却液流过通孔20和21从法兰9下部的空隙18流到封头盖13下面，法兰8上面的空隙19中，并能保持永远畅通。

第一例楔牢装置17如图2所示，上圈22，下圈23互相平行，并平行于法兰8和法兰9，上下圈22和23之间有叠层弹性垫圈24，这是Belleville型垫圈，其数量和形状按结构效能而定，要求借助于上下圈22、23对法兰8和9准确施加一定的压力。最好对这叠层弹性垫圈24结合采用一只校准过的平面挡圈25使之可以调整叠层弹性垫圈的预压力。

插入上下圈22和23中的空心轴26外圆面上有一肩胛26a作为下圈23的靠面，空心轴26在弹性垫圈24和上圈22的孔中自由穿过，亦即它们是活套在空心轴上，叠层弹性垫圈24在由于上支座6的法兰8所施加的压力而压缩时可相对于下圈23稍作移动。与此相反，下圈23是用销子27打入下圈销孔28与空心轴26固定在一起不动的。固定销子数量至少应在下圈和空心轴外周上均匀分布。空心轴26的壁上打有孔29，用以插入销子，销子27的长度应使其被打入后在后面稍稍伸出在下圈23周边的外面，并在27a处焊接或用其他方法将其固定在下圈上。

法兰9的通孔20的上方安装下圈23和空心轴26，这个通孔20分为30和31两段，上段31孔径较大以备安装空心轴的下端。空心轴26下端有半圆形或截锥形槽32，箍上O型密封圈33，在通孔20的31段内壁亦相应地有半圆形或截锥形槽34，O形密封圈在空心轴装入通孔时与槽34相配接，以箝夹状态使空心轴在通孔内固定不动，而在维修或更换配件时，此装置可以迅速垂直地拔出。

这样产生的楔牢装置安装于上支座6的法兰8和堆芯套筒法兰9之间，使上下圈22、23贴着相对而平行的法兰面35和36，同时由于压缩的弹性垫圈24而彼此相互支承，下圈23与空心轴26则固定在一起贴靠在法兰9上，同时在法兰8本身和它所承载零件的重量作用下，上圈22相对于空心轴能够随着垫圈的压缩功能稍作滑动。

空心轴26的顶端有螺孔37和螺帽38，此螺帽38的上端为环边39，中间有沉孔40，沉孔底面为校准过的喷孔41，这样就成为一个喷嘴。螺帽38拧入螺孔37后，可将空心轴26顶端的翼翅42向下弯进沟槽（图中未示出）中，使螺帽38固定住。反应堆芯中的冷却水从法兰9的通孔20按箭头43由下向上流入法兰8的21通孔中，途经空心轴26里面的轴向沟槽44和空心轴顶端的喷嘴41，喷嘴按液体在空隙18处的压力而确定着流 速。

上圈22的外周有环槽45备作抓夹工具（图中未示出）拔出这整套楔牢装置之用，也就是说，当上支座6取除后，夹住上圈22往上拉，圈22的内底边46挂住空心轴的肩部47，空心轴就被一起拉出来了。

在某些偶然情况下，位于上支座6上方空隙19处的压力高于堆芯板5和上支座6之间的空隙18a处的压力，亦即高于弹性垫圈24的标定压力，结果是装有导管3的上支座6相对于容器12向下移动，使上下两处空隙相通。这种阀门作用可以限制上下两处空隙的压力差异，并能降低上支座6承受的过份压力。

第二例方案具体装置如图3所示，每只楔牢装置17都直接地安装在封头盖13的支承面16和法兰8的上表面48之间，法兰8下表面与法兰9的上表面36相贴合。

图4所示为图3中楔牢装置的详图，这个楔牢装置与图2所示的第一例结构基本上相同，但在空心轴26的顶端没有螺帽组成的调节流量的喷嘴，压液从法兰9下面空隙18处流经通孔20和21，进入空心轴26的沟槽44，直接到达位于上圈22的空隙49中，这空隙49是介于封头盖13的表面16和空心轴上端之间的空腔，然后压液从上圈22外周上适当分布的径向孔50横向流到封头盖13下面的空腔19中。

为核反应堆特别是压水反应堆内部结构提供的这种楔牢装置，每只尺寸小，按适当数量，例如大约30只，分布安装于容器内部的法兰面上。这种装置容易安装，拆卸也简便，安装时只须让O型密封圈钳在沟槽中。这样就能避免使用不实用的操作装置或工具来拆卸。这种楔牢装置费用少，并且有明显的安全优点，即避免零件相互接触和贴合，在偶然发生的很大的压力作用下可防止损坏零件。即使封头盖按燃料组件的不同性质作过改型，弹性垫圈预压力的校正也没有什么困难。

当然本发明不受这些示例性实施例的约束，而应包括各种变型方案。

Claims (11)

1、一种相对于压水反应堆容器(12)的支承面(9)对调节棒束导管的上支座(6)的法兰(8)进行楔牢和定位的装置，本装置包括两只环圈，即上圈(22)和下圈(23)，一只圈与法兰(8)接触，另一圈与支承面(9)接触，介于上下圈之间为一叠预压弹性垫圈(24)；其特征在于，一空心轴(26)穿过上下两圈，具有轴向沟槽(44)，插在上支座或支承面的孔(20、21)中，下圈(23)与空心轴用构件(27)联在一起，同时上圈(22)在弹性垫圈的压力作用下可相对于下圈(23)滑动，空心轴还通过构件(33)在其所在的孔中固定在法兰(8)或支承面(9)上、下圈(23)和空心轴(26)通过径向销子(27)彼此连接，销子穿过下圈(23)的销子孔(28)进入空心轴侧面上的销子孔(29)。

2、根据权利要求1所述装置，其中径向销子（27）至少有2只，均匀分布于空心轴（26）和下圈（23）的周边上。

3、根据权利要求1或2所述装置，其中空心轴（26）具有支承肩胛（26a），下圈（23）在通过径向销子（27）固定在空心轴上之前支承在此肩胛上。

4、根据权利要求1或2所述装置，其中销子（27）从下圈（23）的销子孔（28）中稍稍伸出，并通过焊接（27a）或其他类似方法固定在下圈上。

5、根据权利要求1或2所述装置，其中空心轴（26）插入上支座法兰（8）或支承面（9）的孔（20、21）中，空心轴上有半圆形或截锥形沟槽（32），用以装入O形密封圈（33），与孔中与其相对的半圆沟槽（34）相配合。

6、根据权利要求1或2所述装置，其中装在上下两圈（22、23）之间的叠层弹性垫圈（24）至少具备一只装在叠层弹性垫圈和上圈之间的平面挡圈（25），此挡圈用以调节弹性垫圈的预压力和上下两圈在上支座法兰（8）和支承面（9）之间的相对位置。

7、根据权利要求1或2所述装置，其中下圈（23）与堆芯（1）的堆芯套筒（10）的法兰（9）相贴，上圈（22）与上支座的法兰（8）相贴，其特征是：空心轴（26）上与其所在通孔（20、21）相对的一端装有带标定喷咀（41）的螺帽（38），冷却压水依次通过通孔（20）、空心轴和上支座上的通孔。

8、根据权利要求7所述装置，其中螺帽（38）固定在空心轴（26）里面构槽（44）端部的螺纹（37）上，空心轴上的翼翅（42）弯进螺帽的凹槽内而使螺帽最后固定住。

9、根据权利要求1或2所述装置，其中下圈（23）与上支座法兰（8）相贴，上圈（22）与容器（12）的封头盖子（13）的支承面（16）相贴，其特征是：上圈（22）具有径向孔（50），液流经过通孔（20）和空心轴（26）的沟槽（44）后流经径向孔（50）。

10、根据权利要求1或2所述装置，其中上圈（22）的外周具有环形槽（45）备作拆卸时的工具抓夹之用，以便将其取出。

11、一种应用权利要求1中所述装置的核反应堆，特别是压水反应堆，其特征是，对调节棒束导管上支座用如权利要求1所述成套装置进行楔牢，此成套装置均匀分布于容器周边上。

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