CN103971770A - 用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法，该装载装置包括容置部件、夹持装置、至少一导向柱、第一限位板、第二限位板、至少一第一伸缩机构和至少一第二伸缩机构；该夹持装置包括夹板和若干夹爪；该第一限位板和第二限位板分别用于实现所述夹爪的张开和锁紧。所述装载方法包括以下步骤：S₁、使夹爪张开；S₂、使夹爪与待装载燃料球贴合；S₃、使各夹爪夹紧相应的待装载燃料球；S₄、将所述容置部件拆除；S₅、将所述装载装置移动至指定位置；S₆、将各待装载燃料球落入堆芯内的指定位置；S₇、将装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₆。本发明能实现燃料球按照规则排列以及燃料球的批次装入。

Description

用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法

技术领域

本发明涉及一种核反应堆工程与安全技术领域，特别涉及一种用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法。

背景技术

现有的球床反应堆燃料球都呈无序排列状态，也就是说，燃料球落入堆芯内部时位置不确定。然而，燃料球呈无序状态排列时，使得各燃料球的反应实验环境不一致，导致反应的效果较差。因此，为了保证各燃料球的反应环境一致且均匀，且提高其物理性能，球床反应堆燃料球呈规则排列状态成为一种选择。

现有的用于球床反应堆燃料球的装载装置在燃料循环时，燃料球靠自重从燃料区上部移动到堆芯底部。然而，这种装载装置主要存在以下技术问题：燃料球落入堆芯内部呈无序排列状态，不能满足工程需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中传统的用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法燃料球落入堆芯内部呈无序排列状态的缺陷，提供一种用于球床反应堆燃料球的装载装置及装载方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于球床反应堆燃料球的装载装置，其特点在于，包括一容置部件、一夹持装置、至少一导向柱、一第一限位板、一第二限位板、至少一第一伸缩机构和至少一第二伸缩机构；

所述容置部件用于放置若干待装载燃料球；

所述夹持装置包括一夹板和若干与所述待装载燃料球对应设置的夹爪，所述夹板放置于所述容置部件上，所述夹爪用于夹紧各所述待装载燃料球，并固定于所述夹板上；

每一所述导向柱的一端固定于所述夹板上，每一所述导向柱的另一端固定于一安装板上；

每一所述第一伸缩机构的输出轴与所述第一限位板固接，每一所述第二伸缩机构的输出轴与所述第二限位板固接，每一所述第一伸缩机构和第二伸缩机构的一端均固定于所述安装板上；

所述第一限位板和第二限位板均套设于各所述导向柱的外壁上，且分别用于实现所述夹爪的张开和锁紧，所述第二限位板位于所述第一限位板的上方。

在本方案中，容置部件上放置待装载燃料球的位置以及夹持装置的夹爪设置位置均与球床反应堆的堆芯内燃料球的指定位置对应，当球床反应堆进行装料操作时，该装载装置通过第一伸缩机构驱动第一限位板，以及通过第二伸缩机构驱动第二限位板，从而控制夹爪的张开和锁紧，使得待装载燃料球能够被夹爪抓取和释放，实现燃料球在堆芯内部按照规则排列；另外，该装载装置结构简单，易于加工制造，运行稳定可靠。

较佳的，所述容置部件的底部设有若干与所述待装载燃料球对应的容置槽，各所述待装载燃料球放置于相应的所述容置槽内。

在本方案中，可根据球床反应堆中的堆芯每一层所需要的排列方式，在容置部件上放置待装载燃料球，从而可实现燃料球的批次装入，缩短燃料球的装入时间。

较佳的，所述容置部件的两侧分别固定有一支撑板，所述夹板放置于各所述支撑板上。

在本方案中，采用支撑板的设置结构形式，便于移动该装载装置，同时使容置部件的底部与支撑平台之间留有一定的间隙，避免了支撑平台对放置在容置部件上的待装载燃料球造成干涉以及磨损。

较佳的，所述容置部件的底部固设有至少一定位柱，所述夹板上设有至少一定位孔，各所述定位柱嵌设于相应的所述定位孔内。

在本方案中，定位柱对夹板放置在容置部件上起到一定的导向作用，保证夹持装置的夹爪与放置在容置部件上的待装载燃料球对应放置。

较佳的，各所述夹爪均包括一固定爪和一活动爪，活动爪的一端固定有一手柄，各所述固定爪均固定于所述夹板上，各所述手柄与相应的所述固定爪相铰接，并且形成铰接点。

在本方案中，固定爪固定在夹板上，通过手柄旋转带动活动爪转动，从而实现固定爪与活动爪之间的张开和锁紧，控制待装载燃料球的抓取与释放。

较佳的，所述第一限位板上设有若干与各所述手柄对应设置的限位块。

在本方案中，每一限位块的移动联动手柄旋转。

较佳的，所述第一伸缩机构的数量为4个，4个所述第一伸缩机构对称设置于所述第一限位板上。

较佳的，所述第二伸缩机构的数量为4个，4个所述第二伸缩机构对称设置于所述第二限位板上。

较佳的，所述导向柱的数量为4个，4个所述导向柱对称设置于所述夹板上。

本发明还提供了一种用装载装置装入燃料球的装载方法，所述装载装置如上所述，其特点在于，所述装载方法包括以下步骤：

S₁、将若干所述待装载燃料球放置在所述容置部件内，驱动所述第一伸缩机构联动所述第一限位板上升，使得所述夹爪张开；

S₂、将所述夹持装置与所述容置部件对齐，使得所述夹爪与所述待装载燃料球对齐，驱动所述第一伸缩机构联动第一限位板下降，使得所述夹爪与所述待装载燃料球贴合；

S₃、驱动第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得各所述夹爪夹紧相应的待装载燃料球；

S₄、将所述容置部件拆除；

S₅、将所述装载装置移动至球床反应堆的压力容器内的指定位置；

S₆、驱动所述第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得各所述夹爪张开将各所述待装载燃料球落入堆芯内的指定位置；

S₇、将装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₆。

在本方案中，采用上述装载方法，能使待装载燃料球按照规则排列，另外，可实现待装载燃料球的批次装入，缩短了待装载燃料球的装入时间。

较佳的，所述步骤S₁与步骤S₂之间还包括以下步骤：

S₁₁、驱动所述第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得所述第二限位板不与各所述夹爪的手柄接触。

在本方案中，所述第二限位板不与各所述夹爪的手柄接触能避免第二限位板对手柄的干涉作用。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明能实现燃料球按照规则排列，以及实现了燃料球的批次装入，从而缩短燃料球装入时间；另外，该装载装置结构简单、易于加工制造、运行稳定可靠。

附图说明

图1为本发明装载装置的较佳实施例的结构示意图。

图2为与图1对应的侧视图。

图3为图1中夹爪的结构示意图。

附图标记说明：

容置部件：1 定位柱：11

夹持装置：2 夹板：21 夹爪：22

固定爪：221 活动爪：222 手柄：223

导向柱：3

第一限位板：4 限位块：41

第二限位板：5

第一伸缩机构：6 第二伸缩机构：7

待装载燃料球：8 支撑板：9 安装板：10

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1～2所示，本发明用于球床反应堆燃料球的装载装置包括一容置部件1、一夹持装置2、至少一导向柱3、一第一限位板4、一第二限位板5、至少一第一伸缩机构6和至少一第二伸缩机构7。

其中，所述容置部件1用于放置若干待装载燃料球8。在本实施例中，所述容置部件1为一U型板，当然，在实际的应用中，可根据具体情况使用合适的形状。

另外，如图1所示，所述夹持装置2包括一夹板21和若干夹爪22。夹板21放置在容置部件1上。各夹爪22与所述待装载燃料球8对应设置。所述夹爪22用于夹紧各所述待装载燃料球8，并固定在夹板21上。同时，每一所述导向柱3的一端固定在夹板21上，每一所述导向柱3的另一端固定于一安装板10上。夹板21用于夹爪22的成批规则布置，为夹爪22的整体动作一致提供保证。

此外，如图1所示，每一所述第一伸缩机构6的输出轴与第一限位板4固接，每一所述第二伸缩机构7的输出轴与第二限位板5固接。每一所述第一伸缩机构6和第二伸缩机构7的一端均固定在安装板10上。所述第一限位板4和第二限位板5均套设在各导向柱3的外壁上，且分别用于实现夹爪22的张开和锁紧。第二限位板5位于第一限位板4的上方。

在本实施例中，容置部件1上放置待装载燃料球8的位置以及夹持装置2的夹爪22设置位置均与球床反应堆的堆芯内燃料球的指定位置对应。当球床反应堆进行装料操作时，该装载装置通过第一伸缩机构6驱动第一限位板4，以及通过第二伸缩机构7驱动第二限位板5，从而控制夹爪22的张开和锁紧，使得待装载燃料球8能够被夹爪22抓取和释放，实现燃料球在堆芯内部按照规则排列。另外，该装载装置结构简单，易于加工制造，运行稳定可靠，为球床反应堆提供了更加可靠的手段。

优选的，所述容置部件1的底部设有若干与所述待装载燃料球8对应的容置槽（图中未示出），限制待装载燃料球8按所需方式进行排列。各待装载燃料球8放置于相应的所述容置槽内。在本实施例中，可根据球床反应堆中的堆芯每一层所需要的排列方式，在容置部件1上放置待装载燃料球8，从而可实现待装载燃料球8的批次装入，缩短待装载燃料球8的装入时间。

进一步优选的，如图1～2所示，容置部件1的两侧分别固定有一支撑板9。所述夹板21放置于各支撑板9上。这样使得该装载装置在使用过程中便于移动，同时使容置部件1的底部与支撑平台之间留有一定的间隙，避免了支撑平台对放置在容置部件1上的待装载燃料球8造成干涉以及磨损。

其中，所述容置部件1的底部固设有至少一定位柱11。所述夹板21上设有至少一定位孔（图中未示出）。各所述定位柱11嵌设于相应的所述定位孔内。在本实施例中，定位柱11的数量为2根，定位孔的数量均为2个，且定位柱11对夹板21放置在容置部件1上起到一定的导向作用，保证夹持装置2的夹爪22与放置在容置部件1上的待装载燃料球8对应放置。

另外，如图1、图3所示，各所述夹爪22均包括一固定爪221和一活动爪222。活动爪222的一端固定有一手柄223。各所述固定爪221均固定在夹板21上。各所述手柄223与相应的固定爪221相铰接，并且形成铰接点。

在本实施例中，固定爪221固定在夹板21上，通过手柄223旋转带动活动爪221转动，从而实现固定爪221与活动爪222之间的张开和锁紧，控制待装载燃料球8的抓紧与释放。

此外，如图1所示，所述第一限位板4上设有若干与各手柄223对应设置的限位块41。其中，每一限位块41的移动联动手柄223旋转。

其次，如图1所示，所述第一伸缩机构6的数量为4个。4个所述第一伸缩机构6对称设置在第一限位板4上。所述第二伸缩机构7的数量为4个。4个所述第二伸缩机构7对称设置在第二限位板5上。所述导向柱3的数量为4个。4个所述导向柱3对称设置在夹板21上。

本发明还提供了一种用装载装置装入燃料球的装载方法，所述装载装置如上所述，所述装载方法包括以下步骤：

步骤100，将若干所述待装载燃料球8放置在所述容置部件1内，驱动所述第一伸缩机构6联动所述第一限位板4上升，使得所述夹爪22张开。

在本步骤中，容置部件1上设有若干容置槽，待装载燃料球8放置在容置槽内，驱动所述第一伸缩机构6联动所述第一限位板4上升，从而带动各所述手柄223沿逆时针方向旋转，使得所述夹爪22张开。

另外，在本实施例中，容置部件1在燃料准备间为燃料球的成批排列抓取做准备。当然，在实际的应用中，根据具体的情况，容置部件1也可以选择在任何合适的场所为燃料球的成批排列抓取做准备。此外，通过机器人或其他方式将待装载燃料球8摆在容置部件1的容置槽内，通过第一伸缩机构6控制第一限位板4的移动实现夹子的张开。

步骤101，将所述夹持装置2与所述容置部件1对齐，使得所述夹爪22与所述待装载燃料球8对齐，驱动所述第一伸缩机构6联动第一限位板4下降，使得所述夹爪22与所述待装载燃料球8贴合。

在本步骤中，对中夹持装置2及容置部件1，使夹爪22的开口与放置在容置部件1上的待装载燃料球8位置相符，驱动该装载装置沿竖直方向位移，保证夹爪22的凹坑中心与待装载燃料球8中心大致共面。此时，驱动第一伸缩机构6使第一限位板4的位置下降，从而使所述手柄223沿顺时针方向旋转，夹爪22靠自身重力与待装载燃料球8贴合。

步骤102，驱动第二伸缩机构7联动所述第二限位板5沿竖直方向移动，使得各所述夹爪22夹紧相应的待装载燃料球8。

在本步骤中，驱动第二伸缩机构7控制第二限位板5下压，第二限位板5推动各所述手柄223沿顺时针方向转动，从而联动夹爪22的活动爪222，活动爪222转动推动待装载燃料球8进入固定爪221内侧的容置槽内。第二限位板5下压至一定距离后，对第二伸缩机构7进行锁定，将待装载燃料球8限制在固定爪221与活动爪222之间，保证第二限位板5的位置，即可实现待装载燃料球8的抓取。

步骤103，将所述容置部件1拆除。

步骤104，将所述装载装置移动至球床反应堆的压力容器内的指定位置。

在本实施例中，通过吊运传输机构可在燃料准备间与压力容器厂房之间移动。

步骤105，驱动所述第二伸缩机构7联动所述第二限位板5沿竖直方向移动，使得各所述夹爪22张开将各所述待装载燃料球8落入堆芯内的指定位置。

在本步骤中，驱动第二伸缩机构7控制第二限位板5上升，此时活动爪222上部无限制作用力，待装载燃料球8靠自重竖直落入指定位置。

步骤106，将装载装置返回至原位置，重复步骤100～步骤105。

在本步骤中，该装载装置返回燃料准备间重复以上步骤，直到燃料球装入达到所需要求。

球床反应堆的堆芯内需装载多层燃料球，在本实施例中，采用一层为一整体，分层装入的办法实现反应堆燃料球的装入及奇偶层的不同排列。通过整体控制夹爪22的开合达到某一层燃料球的整体装入。当单层球数量过多时，球间间距过小时，该层也可以分区域通过几次装入。

在本实施例中，采用本发明所述装载方法，能使燃料球按照规则排列。另外，可实现燃料球的批次装入，缩短了燃料球的装入时间。

优选的，所述步骤100与步骤101之间还包括以下步骤：

步骤100′，驱动所述第二伸缩机构7联动所述第二限位板5沿竖直方向移动，使得所述第二限位板5不与各所述夹爪22的手柄223接触。

在本实施例中，所述第二限位板5不与各所述夹爪22的手柄223接触能避免第二限位板5对手柄223的干涉作用。

综上所述，本发明能实现燃料球按照规则排列，以及实现了燃料球的批次装入，从而缩短燃料球装入时间；另外，该装载装置结构简单、易于加工制造、运行稳定可靠。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于球床反应堆燃料球的装载装置，其特征在于，包括一容置部件、一夹持装置、至少一导向柱、一第一限位板、一第二限位板、至少一第一伸缩机构和至少一第二伸缩机构；

所述容置部件用于放置若干待装载燃料球；

所述夹持装置包括一夹板和若干与所述待装载燃料球对应设置的夹爪，所述夹板放置于所述容置部件上，所述夹爪用于夹紧各所述待装载燃料球，并固定于所述夹板上；

每一所述导向柱的一端固定于所述夹板上，每一所述导向柱的另一端固定于一安装板上；

每一所述第一伸缩机构的输出轴与所述第一限位板固接，每一所述第二伸缩机构的输出轴与所述第二限位板固接，每一所述第一伸缩机构和第二伸缩机构的一端均固定于所述安装板上；

所述第一限位板和第二限位板均套设于各所述导向柱的外壁上，且分别用于实现所述夹爪的张开和锁紧，所述第二限位板位于所述第一限位板的上方。

2.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述容置部件的底部设有若干与所述待装载燃料球对应的容置槽，各所述待装载燃料球放置于相应的所述容置槽内。

3.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述容置部件的两侧分别固定有一支撑板，所述夹板放置于各所述支撑板上。

4.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述容置部件的底部固设有至少一定位柱，所述夹板上设有至少一定位孔，各所述定位柱嵌设于相应的所述定位孔内。

5.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，各所述夹爪均包括一固定爪和一活动爪，活动爪的一端固定有一手柄，各所述固定爪均固定于所述夹板上，各所述手柄与相应的所述固定爪相铰接，并且形成铰接点。

6.如权利要求5所述的装载装置，其特征在于，所述第一限位板上设有若干与各所述手柄对应设置的限位块。

7.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述第一伸缩机构的数量为4个，4个所述第一伸缩机构对称设置于所述第一限位板上。

8.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述第二伸缩机构的数量为4个，4个所述第二伸缩机构对称设置于所述第二限位板上。

9.如权利要求1～8中任意一项所述的装载装置，其特征在于，所述导向柱的数量为4个，4个所述导向柱对称设置于所述夹板上。

10.一种用装载装置装入燃料球的装载方法，所述装载装置如权利要求1～9中任意一项所述，其特征在于，所述装载方法包括以下步骤：

S₁、将若干所述待装载燃料球放置在所述容置部件内，驱动所述第一伸缩机构联动所述第一限位板上升，使得所述夹爪张开；

S₂、将所述夹持装置与所述容置部件对齐，使得所述夹爪与所述待装载燃料球对齐，驱动所述第一伸缩机构联动第一限位板下降，使得所述夹爪与所述待装载燃料球贴合；

S₃、驱动第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得各所述夹爪夹紧相应的待装载燃料球；

S₄、将所述容置部件拆除；

S₅、将所述装载装置移动至球床反应堆的压力容器内的指定位置；

S₆、驱动所述第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得各所述夹爪张开将各所述待装载燃料球落入堆芯内的指定位置；

S₇、将装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₆。

11.如权利10所述的装载方法，其特征在于，所述步骤S₁与步骤S₂之间还包括以下步骤：

S₁₁、驱动所述第二伸缩机构联动所述第二限位板沿竖直方向移动，使得所述第二限位板不与各所述夹爪的手柄接触。