CN1038185A - 核燃料组件的接纳和拆散腔室 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于接纳具有下列类型的燃料组 件的腔室：即具有一束被一个框架固定在一个规则形 状的格栅的交叉点上的燃料棒，框架由通过连杆连接 在一起的两个端件和沿上述连杆每隔一定距离设置 的栅体所构成。腔室结构具有的截面形状与待接纳 的组件的截面形状相对应，并支撑着用于固定栅体和 下端端体的机构和一个用于以额定间隔固定住燃料 棒的梳状物机构。

Description

本发明涉及一种核燃料组件的接纳和拆散腔室，上述的核燃料组件具有下列的类型：即包含一束被框架限制在一个具有规则形状的格栅（lattice）中的交叉点上的燃料棒，上述的框架由通过连杆在一起的二个端件以及沿连杆每隔一定距离设置的栅体（grid）构成。

这样的燃料组件在辐射后被取出时，必须把它们保存在水池中进行减活，直到充分减活后才能拆除燃料棒。在进行减活时，最好尽可能地减少组件的各单元所占据的体积，因为这样可增加水池的存贮密度。

目前已有一种装置（即EP-A-0，218，494）可用来将燃料组件分解成框架和燃料棒（这两者构成了最活跃的单元），并把燃料棒以沿一个三角形格栅分布的一束连棒（jointing    rod）的形式加以合并。该装置有一个可接纳待拆散的燃料组件的腔室，可用来依次地拆掉一个端件、抽出燃料棒。这个腔室中包含一个其截面相当于被接待的组件截面的垂直结构，并具有一个用来限制栅体和下端端件的机构和一个把燃料棒以额定的间隔与一梳状物保持住相对位置的机构。上述的梳状物可在二个位置间移动，在一个位置上，它们位于组件之外，在另一个位置上，它们的梳齿填入燃料棒之间、去除上端端件后所剩下的栅体中最高的栅体之上。

本发明的一个目的是提出一种燃料组件接纳和拆散室，用来把这些组件坚固地保持在其位置上并且避免在上端端件的分离期间（通过采用切断导管构成的连杆的方法）损坏燃料棒，以及避免在后续的抽出燃料棒期间发出燃料棒卡死的现象。

为了实现这个目的，本发明提出了一种具有下列特征的燃料组件接纳和拆散室：即梳状物机构包括至少两组由一个与上述结构坚固地相接的底座所支承的梳齿，每组梳齿在该底座上面被引导，并有驱动装置驱动它们在一个横跨另一组梳齿相互移近或移远的方向的方向上相互间移近或移远。栅体定位机构包括通过枢轴安装在结构上，并与驱动装置相连实行同时控制的夹紧装置，该机构被设置成能在下面的二个位置间移动夹紧装置：在一个位置上它们松开位于毗邻于梳状体机构的下方的栅体，在另一个相对于整个结构的预定位置上夹紧装置夹住栅体的所有侧面。

采用了这样的机构之后，当由组件的上端端件、切掉的一部分导管可能还有最上面的组件栅体组成的单元被拆除时，燃料棒的顶端实际上被保持在一个具有规则形状的格栅的交叉点上。

如果燃料组件的截面为正方形且燃料棒被固定在一个正方形格栅的交叉点上，则典型的梳状物机构包括二套在正交方向上运动的梳齿，用于固定去除掉上端端件后所剩下的最高的栅体的机构包括两套夹紧机构，并且至少有一套上述的夹紧机构中具有与栅体啮合并保持栅体向上运动的定位钉。

参阅下面以非限制性实例给出的对构成一个特定实施例的一个腔室的描述，将更容易地理解本发明。描述中参考下列附图：

图1.是适合于被本发明的拆散室所空纳的燃料组件的正视图。

图2.是一个燃料组件拆散和燃料棒压实装置（包括根据本发明的一个实施例的拆散室）的示意性纵剖面。

图3.与图1的上部相似，示出了一个包括上端端件且与组件的其余部分分离的亚组件。

图4.是腔室的示意性纵剖图。

图5和图6.分别以沿图6中的Ⅴ-Ⅴ线的截面图和俯视图的形式示出了图4中所示的腔室中的梳状机构。

图7和图8.分别以纵剖图和俯视图的形式示出了梳状机构插入一个组件中时的相互结构。

图9.以纵剖图加沿一个垂直平面的部分截面图的形式示出了图4所示的腔室中用来固ㄏ露硕思笆蛊渚又械幕沟囊徊糠帧?

图10.是图9所示机构的俯视图，其中部分是沿Ⅹ-Ⅹ线的截面图。

图11和12.与图9和图10相似，分别以纵剖加部分截面和俯视图的形式示出了一个栅体固定机构的一部分。

图13.是一个栅体的正视图，图中示出了各个固定机构在栅体上的支承点。

图14.示出了二个保持机构在二个连续的栅体上的支承点的相互配置。

图15和图16。分别于俯视图和沿图15中的ⅩⅥ-ⅩⅥ线的截面图的形式示出了用来固定腔室中所剩的最高的栅体并使其居中的机构。

拆散腔室12（将通过实例的形式来描述）被用于接纳具有图1所示的类型的燃料组件，这种燃料组件目前在900MWe的压水反应堆中通常被采用。这种组件包括一个框架和一束分布在一个正方形格栅的交叉点上的燃料棒。框架由二个通过导管6（它们在某些交叉点上取代了燃料棒）连接的端件3和4以及沿导管每隔一定距离设置的栅体8构成。这些栅体（图示的例子中共有8个）被固定在导管上，它们确定了用于引导燃料棒的将固定在其位置上的通道。

腔室12特别适合于用在EP-A-0218494中描述的、大致结构如图2所示的拆散装置中，EP-A-0218494可作为参考文献。该装置被置于一个水池中，用于接纳从反应堆芯中抽出的燃料组件，它包括一个支撑体10。用于接纳和拆散待拆组件14的腔室12位于整个结构的底部。该腔室有一个固定结构12支撑着一个用于把燃料棒以额定间隔保持在格栅的交叉点上的梳齿机构18和一个用来固定下端端件4及栅板的装置。

该装置还包括一些能水平和垂直移动从而能在置于拆散室中组件14上工作的工具。

切割工具24用于在上栅体8a（见图3）的下面切割连接端件3和4的导管6，以及用于取出由端件3、导管6的切割出来的部分及上栅体8a所构成的组件。

悬挂在支架30上的钳取工具28能用来抽出燃料棒，并对它们进行处理。工具28所图示包括一个为燃料棒垂直导向的框体32，并具有可以是FR-A-2460027中所述的那种类型的梳齿物34。头36可由驱动装置38驱动在框体32内垂直运动。

图2所示的装置还包括一个用来放置失效燃料棒的腔体39和一个重新编组成叫合并室40。腔室40有一个锥形腔室42，用来把燃料棒重新编组成束。

在图4中示意性地示出的本发明的拆散腔室中，结构16具有正方形的截面，由用框架组合在一起角型材料组成;其高度应该这样，即使得上端端件3在组件到位时位于腔室之上。结构16从下到上支撑着下列机构：

用于固定腔室中的组件14的下端端件并使之居中的机构20，

用于只把组件上的二个栅板固定住的机构22，

用于固定组件上的格栅8b（在包含上端端件的组件去除之后它是最高的）并及其居中的机构44，和

带有两组梳齿的机构18，用于以额定间隔保持住燃料棒的上端，该机构由结构的上端支撑。

现在描述上面提到的与众不同的机构。

梳状机构（图5至图8）

图5和图6示出了整个梳状机构18。为清楚起见，在插入位置上只画出了一组梳齿，而实际上相对的两组梳齿是同时移动的。

机构18包含一个底座18，该底座上有二个平台，每个平台上配备一套共两组相对的梳齿。上面的那套由可在图的平面内的二个位置之间水平移动的两组梳齿48a构成;上述的两个位置中，一个位置是两组梳齿互相分开的位置，另一个位置是最深插入位置，此时相对的梳齿50实际上已互相接触。在图6所示的实施例中，每个梳状物的梳齿50具有的长度相当于燃料棒束的宽度的一半。每个梳状物48在底座上的两个引导滑道52上滑行。用来同时移动两个梳状物48a的装置包括两个流体压力驱动装置54，这二个装置的缸体固定在底座上，它们的活塞则分别通过一个横跨件56与两个梳状物中的一个相连。为了使梳状物48a均匀平稳地移动，每个梳状物还都有两个边缘齿条58，这些齿条58与相对的装在一根公共轴62上的小齿轮60啮合，公共轴62是在固定于底座46上的轴承中旋转的。

较低的那种梳状物48b的配置和驱动方式与梳状物48a相同，但这两套梳状物中，一套的移动是与另一套的移动方向正交进行的。为简单起见，在图5中采用了相同的参考数字来指示与梳状物48a和48b有关的相应部件。

参考图7，图中只示出了少量燃料棒2;底座46以这样的高度被固定在结构16的一个顶端法兰上，即梳状物48a和48b以刚刚高于导管6的切割高度N的高度插入燃料棒之间。采用这种装置，可以得到图8所示检查图案;就在这个位置下面，燃料棒将由取出装置夹紧。

低端端件的固定和取中机构

图9和图10中示出的机构20包括两个由结构10的底部所支撑的两个取中螺栓64，它们和低端端件4上凹入的相应形状相啮合。这个机构还包括一对在相对应端件4对称分布的、工作于该端件相对的两个面上的一对夹紧装置66。每个夹紧装置66都可以在一个夹紧端件4的位置（图9中以实线表示）和一个放开该端体的位置（图中以点划线表示）间移动。每个夹紧装置还有一个支承面，使它既能紧紧地把端件4固定住又能使之居中。在图9和图10所示的实施例中，每个夹紧装置66的支承面上还装有螺栓68，该螺栓从相邻的燃料棒2之间穿过，支承住端件4的上表面，防止它向上滑动。

夹紧装置66在移动时由固定在结构16并限制在细长的孔72中的定位销所引导。各个夹紧装置的移动由各个驱动装置74（见图9）所控制;这些驱动装置74的缸体以枢轴方式装在一个属于结构16的凸耳76上，其活塞与穿过夹紧装置66的一极轴78相连。

栅体保持机构（图11至12）

图4所示的腔室包括二个用来把组件上的两个普通栅体简单地保持其位的机构，组件上还加有用来保持最高的栅体8b并使之居中的机构，这些机构将在下面逐一描述。

两个简单的保持机构82中的每一个在两个面上都只夹住一个栅体。比方说，较低的那个夹紧装置22只从平行于图4所在平面的两个面上夹住从下往上的第三个栅体，而另一个夹紧装置22则从垂直于图4所在平面的两个面上夹住从下往上的第五个栅体。这二个机构22是完全相同的，图11和12中示出的那个机构与机构20非常相似：它也包括二个夹紧装置80，每个夹紧装置都可以由驱动装置82驱动在一个夹紧位置和一个松开位置间移动。每个夹紧装置80有一个支承住栅板8的平面及截面为三角形，插入燃料棒2之间的自由空间从而在轴向上限制住栅体的许多定位钉84。夹紧装置80中的一个的定位钉84的支承点配置可能如图13所示，另一个夹紧装置的支承点配置则与之偏差两根相邻燃料棒间的距离。这样，每个栅板在14个点上被限制住。

在图4所示的腔室12中，较低的机构22夹住的栅体8的二个表面与固定低端端体并使之居中的机构20所夹住的表面相正交，并与另一机构22所夹住的表面也正交，这样可以得到图14所示的啮合定位销的分布情况，从而可保证牢固地夹持。

用于支撑最高位的栅体并使之居中的机构

用于支撑最高位的栅体8b（在图1所示的组件情况下是从下往上数第7个）能在四个表面上夹紧格栅。它可以是图15和图16所示的那种结构，即只有相对设置二个驱动装置88，分别驱动二套夹紧装置86和87，其中上述的每套夹紧装置由互相相对设置的两个夹紧装置构成。这里不再描述引导夹紧装置的装置，因为它们的结构与图9和图11中已示出的那些装置完全相同。把两个驱动装置88的活塞与共同的一块可动水平板92相连即可获得对四个夹紧装置的同时控制;可动水平板92包围整个结构，同时支撑着垂直连接块90，该连接块90上装有使夹紧装置绕枢轴而转动的销钉94。在图示的实施例中，两套夹紧装置中只有一套夹紧装置86装有定位钉96。

如果由于燃料组件变形引起燃料棒弯曲或扭曲，则夹紧装置86和87在栅板86四个面上的作用能使燃料组件整形。

本发明还可为不同于图1中所示的燃料组件的燃料组件（如适用于1300MWe堆芯的组件，栅体的数量更多）提供腔室，采用的还是上面所述的那些与众不同的元件。所有的机构结构简单，但能保证下端端体和栅体的横向和轴向固定，并能保证把燃料棒固定在一个规则的格栅的交叉点位置上，这样可避免抽出期间发生燃料棒卡死的危险。与上面所讲的装置相似的装置还可用来拆散截面为六边形而不是正方形以及燃料棒分布于一个三角形格栅的交叉点上的燃料组件。

使用本发明的腔室的方法可以从上面的描述中很清楚地看出，无须再详细给出。当各种不同的机构的夹紧装置松开、梳状物分开时，吊在一个处理工具上的待拆燃料组件被放入腔室中。低端端件4在其向下运动的末尾居中定位于定位钉64上。机构20的驱动装置74被启动，使两个夹紧装置66互相靠近，在二个表面上夹住端件4。接着，栅体固定机构22和44开始工作，这些机构通过使燃料棒的滑动容易进行的方法防止了栅体在抽出燃料棒期间发生变形。导管在低于顶部栅体8a的高度上被切断，包含这个顶部栅体和上端端件3的子组件接着被取出。最后，机构18的梳状物互相向对方运动，从而把燃料棒的上端固定在额定分布格栅的交叉点上。

Claims (9)

1、一种用于接纳和拆散核燃料组件的腔室，上述的核燃料组件包括一束被一个框架固定在一个规则形状而交叉点上的燃料棒，上述框架由通过连杆连接在一起的一个低端端件和一个高端端件，以及沿上述的连杆每隔一定距离设置的许多栅体构成，上述的腔室包括：

一个具有适应容纳燃料组件的截面形状的垂直结构；

多个夹紧机构，每个夹紧机构用来固定上述燃料组件的栅体和低端端件中的一个；

一个用于把燃料组件中的燃料棒以正常间隔保持在规则形状的格栅上的梳状物机构，该梳状物机构包括至少二组梳状物，每一组上述的梳状物都可以相对整个结构在下面的二个位置间运动；在第一个位置上，它们位于放入结构中的燃料组件之外，在第二个位置上，梳状物的梳齿在高于最高的栅体的高度上插入燃料棒之间，

其中每组梳状物都由牢固地与上述结构连接的一个底座所支承并被引导于该底座上，并与驱动装置有效地连接，上述的驱动装置用来把每组梳状物在横跨子另一组梳状物的运动方向的方向上使上述那组梳状物在上述的第一和第2位置之间相互移近或移远，

其中上述的夹紧机构之一包括：多个以枢轴方式装在结构上并另设的驱动装置相连的夹紧装置，上述的驱动装置用于在相对于结构的下面二个位置之间同时移动夹紧装置：在一个位置上它们放开所述的最高处的栅体，在另一个预定位置上，夹紧装置夹住上述的最高处的栅体的所有侧面。

2、一种用于接纳和拆散具有正方形截面核燃料组件的腔室，上述的核燃料组件包括一束被一个框架固定在一个规则形状的交叉点上的燃料棒，上述框架由通过连杆连接在一起的一个低端端件和一个高端端件，以及沿上述的连杆每隔一定距离设置的许多栅体构成，上述的腔室包括：

一个具有适应容纳燃料组件的截面形状的垂直结构;

多个夹紧机构，每个夹紧机构用来固定上述燃料组件的栅体和低端端件中的一个：

一个用于把燃料组件中的燃料棒以正常间隔保持在规则形状的格栅上的梳状物机构，该梳状物机构包括至少二组梳状物，每一组上述的梳状物都可以与另一组梳状物正交地相对整个结构在下面的二个位置间运动;在第一个位置上它们位于放入结构中的燃料组件之外，在第二个位置上，梳状物的梳齿在高于最高的栅体的高度上插入燃料棒之间。

其中每组梳状物都由牢固地与上述结构连接的一个底座所支承并被引导于该底座上，并与驱动装置有效地连接，上述的驱动装置用来把每组梳状物在横跨于另一组梳状物的运动方向的方向上使上述那组梳状物在上述的第一和第2位置之间相互移近或移远，

其中上述的夹紧机构之一包括：多个以枢轴方式装在结构上并与另设的驱动装置相连的夹紧装置，上述的驱动装置用于在相对于结构的下面二个位置之间同时移动夹紧装置;在一个位置上它们放开所述的最高处的栅体，在另一个预定位置上，夹紧装置夹住上述的最高处的栅体的所有侧面，上述的夹紧机构的夹紧装置还具有与最高的栅体相啮合的定位钉，防止其向上运动。

3、根据权利要求1或2的腔室，其中夹紧机构的夹紧装置由二个相对的驱动装置通过同一块与上述的驱动装置相联并围绕着整个结构的板所控制。

4、根据权利要求1的腔室，其中的夹紧机构还包括至少一个用于固定不是最高处的一个栅体的机构，该机构有一组共二个以枢轴形式装在结构上并与各自的控制驱动装置相连的附加夹紧装置;上述的控制驱动装置用于在下面的二个位置之间同时移动上述夹紧机构附加夹紧装置：在一个位置上，夹紧装置与栅体的一个侧面啮合;在另一个位置上，它们将放开上述的那个侧面;上述的附加夹紧装置具有用来固定所述的栅体的定位钉，这些定位钉插入邻近的燃料棒之间并与栅体的上边缘相啮合，从而固定住该栅体。

5、根据权利要求2的腔室，还在结构中包括用于固定所述燃料组件的低端端件并使之居中的装置，该装置有许多由结构的底部部分所支承的居中定位钉和一组附加的其二个用于夹住下端端体的相对的两面;上述的夹紧装置与一个驱动装置有效地相连，从在下面所述的二个位置之间运动：在一个位置上，夹紧装置夹住低端端体;在另一个位置上，夹紧装置放开低端端体。

6、根据权利要求5的腔室，其中用于固定低端端体并使之居中的装置的夹紧装置与栅体固定机构的夹紧装置作用在燃料组件的不同组（每组由相对的二个侧面构成）的侧面上。

7、根据前面任一权利要求的腔室，其中每个所述的夹紧装置的运动由固定在结构上并被限制在夹紧装置上的细长孔中的销钉所引导;夹紧装置由驱动装置通过铰链连块带动。

8、根据前面任一权利要求的腔室，其中所述的梳状物被各自支撑在上述的底座上形成的一块滑块上，每个梳状物支撑着一根边缘齿条，这些齿条和由一根公共轴支撑着的小轴承相啮合，从而使梳状物平稳均匀地移动。

9、根据前面任一权利要求的腔条，具有一个正比于待接纳的燃料组件的高度，使得组件的上端端体与最高的栅体高出整个结构，从而使连杆能在低于最高栅体的高度上被切割，而去除掉由上端端体，最高的栅体从高于处口的连杆部分所组成的子部件。

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