CN103971771B - 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，该装载装置包括用于放置待装载燃料球的布球板、转动盘、用于驱动该转动盘旋转的驱动装置和用于实现该装载装置的升降的升降装置；该转动盘用于实现放置在布球板上的待装载燃料球的锁紧和释放。该装载方法包括以下步骤：S₁、将若干待装载燃料球放置于布球板上；S₂、将该装载装置吊运至一定位置；S₃、将布球板与堆芯的固定位置对齐，将装载装置下降至一定距离处；S₄、使得转动盘与布球板对齐，各待装载燃料球落入堆芯内的指定位置；S₅、将装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₄。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，包括一布球板、一转动盘、一驱动装置和一升降装置；

所述升降装置用于实现所述装载装置的升降；

所述布球板用于放置待装载燃料球，并固定于所述升降装置上；

所述驱动装置用于驱动所述转动盘旋转，并固定于所述升降装置上，所述驱动装置的输出轴贯穿于所述布球板；

所述转动盘用于实现放置在布球板上的待装载燃料球的锁紧和释放，并与所述驱动装置的输出轴传动连接，所述转动盘设置于所述布球板的下方。

在本方案中，当球床反应堆进行装料操作时，该装载装置通过驱动装置驱动转动盘，使得转动盘与布球板相互配合，实现了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。

较佳地，所述布球板上设有若干容纳孔，各所述待装载燃料球放置于相应的所述容纳孔内。

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，在布球板上放置待装载燃料球，从而可实现待装载燃料球的批次装入，缩短待装载燃料球的装入时间。

较佳地，各所述容纳孔的直径大于所述待装载燃料球的直径。

在本方案中，采用上述结构形式，使得待装载燃料球可通过相应的容纳孔，落入堆芯内部的固定位置处。

较佳地，所述布球板的顶面和底面的形状均为八边形，且所述八边形的各边不相等。

在本方案中，采用上述结构形式，使得可通过布球板的两条边分别与堆芯的两条边对齐实现布球板的容纳孔与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐。

较佳地，所述转动盘上设有若干通孔，所述通孔的直径大于所述待装载燃料球的直径。

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，将通孔设置在转动盘上相应的位置，且通过旋转转动盘实现通孔与容纳孔的错位排列和对齐排列，从而实现待装载燃料球装入堆芯的固定位置。

较佳地，所述装载装置还包括一固定于所述布球板上的导向部件，所述导向部件与所述布球板之间形成有一容置空间，所述转动盘位于所述容置空间内，该导向部件上设有若干与所述容纳孔对应的导向孔。

在本方案中，该导向部件对待装载燃料球起到导向作用，使得待装载燃料球在装入球床反应堆的堆芯内部时更加精确的落入堆芯的固定位置。

较佳地，所述导向部件与所述布球板形成一整体。

在本方案中，采用上述结构形式，使得导向部件的导向孔与布球板的容纳孔能够准确的对齐，提高了待装载燃料球装入堆芯的固定位置的准确性。

较佳地，所述导向部件上设有若干用于放置一滚珠的凹槽，若干所述导向孔围成的中心处分别设有一所述凹槽，所述滚珠与所述转动盘接触。

在本方案中，采用上述结构形式，滚珠对转动盘起到一定的支撑作用，保证转动盘更加平稳的运行，另外，滚珠与转动盘之间为滚动摩擦，减小了转动盘在旋转时的摩擦力。

较佳地，各所述滚珠为一钢球。

较佳地，所述升降装置包括一吊板、若干连接柱、一套设于各所述连接柱上的固定板和一升降机构，所述升降机构与所述吊板连接，各所述连接柱的一端与所述布球板固接，各所述连接柱的另一端与所述吊板的底面固接。

在本方案中，采用上述结构形式，可以实现将该装载装置吊运至布球板至压力容器内部到装料层的一定距离处。

较佳地，所述连接柱的数量为4根，4根所述连接柱关于所述布球板的中心对称设置。

较佳地，所述升降装置还包括一用于定位所述布球板的辅助定位装置，所述辅助定位装置固定于所述升降机构上。

在本方案中，该辅助定位装置能将布球板的容纳孔与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐。

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，其包括以下步骤：

S₁、将若干所述待装载燃料球放置于所述布球板上；

S₂、所述升降装置将所述装载装置吊运至球床反应堆的压力容器的上方；

S₃、将所述布球板与压力容器内部的堆芯内的固定位置对齐，所述升降装置将所述装载装置下降至所述布球板到压力容器内部的装料层的一定距离处；

S₄、所述驱动装置驱动所述转动盘旋转，使得所述转动盘与相应的布球板对齐，各所述待装载燃料球依靠自重从所述布球板落入堆芯内的指定位置；

S₅、所述升降装置将所述装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₄。

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。

较佳地，所述布球板上设有若干容纳孔，所述转动盘上设有若干通孔，所述步骤S₁之前还包括以下步骤：

S₁₁、所述驱动装置驱动所述转动盘旋转，使得转动盘的若干通孔与所述布球板的若干容纳孔错位排列。

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对应的俯视图。

图3为图2中布球板与转动盘之间的第一相对位置状态图。

图4为图2中布球板与转动盘之间的第二相对位置状态图。

图5为与图4对应的仰视图。

附图标记说明：

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布球板1、一转动盘2、一驱动装置4和一升降装置5。

其中，所述升降装置5用于实现装载装置的升降。所述布球板1用于放置待装载燃料球，并固定在升降装置5上。

所述驱动装置4用于驱动转动盘2旋转，并固定在升降装置5上。驱动装置4的输出轴41贯穿于布球板1。

另外，如图1所示，所述转动盘2用于实现放置在布球板1上的待装载燃料球的锁紧和释放，并与驱动装置4的输出轴41传动连接。转动盘2设置在布球板1的下方。并且转动盘2与布球板1未接触。

在本实施例中，当球床反应堆进行装料操作时，该装载装置通过驱动装置4驱动转动盘2，使得转动盘2与布球板1相互配合，实现了燃料球的搬运以及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。

此外，如图2所示，所述布球板1上设有若干容纳孔11。各所述待装载燃料球放置在相应的容纳孔11内。这样可根据球床反应堆中的堆芯每一层所需要的排列方式，在布球板1上放置待装载燃料球，从而可实现待装载燃料球的批次装入，缩短待装载燃料球的装入时间。

优选的，各所述容纳孔11的直径大于待装载燃料球的直径。这样使得待装载燃料球可通过相应的容纳孔11，落入堆芯内部的固定位置处。

进一步，如图2所示，所述布球板1的顶面和底面的形状均为八边形。且所述八边形的各边不相等。这样使得可通过布球板1的两条边分别与堆芯的两条边对齐实现布球板1的容纳孔11与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐，从而使待装载燃料球释放，准确的落入堆芯内的固定位置。

更进一步，如图3～5所示，所述转动盘2上设有若干通孔21。所述通孔21的直径大于待装载燃料球的直径。布球板1中心位置开有连接孔12用于驱动装置4与转动盘2连接，驱动转动盘2旋转。

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，将通孔21设置在转动盘2上相应的位置，且通过旋转转动盘2实现转动盘2的通孔21与布球板1的容纳孔11的错位排列（如图4所示）和对齐排列（如图3所示），从而实现待装载燃料球装入堆芯的固定位置。同时改变转动盘2上通孔21的设置位置以及布球板1上容纳孔11的设置位置，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。两套不同转动盘2以及布球板1分别对应奇数及偶数层燃料球的排列规则，通过布球板1的容纳孔11与转动盘2的通孔21之间的相对位置关系实现燃料球的放置及释放。

另外，如图1所示，所述装载装置还包括一固定在布球板1上的导向部件3。所述导向部件3与布球板1之间形成有一容置空间。所述转动盘2位于容置空间内。该导向部件3上设有若干与容纳孔11对应的导向孔（图中未示出），使得该导向部件3对待装载燃料球起到导向作用，使得待装载燃料球在装入球床反应堆的堆芯内部时更加精确的落入堆芯的固定位置。

此外，所述导向部件3与布球板1形成一整体。这样使得导向部件3的导向孔与布球板1的容纳孔11能够准确的对齐，提高了待装载燃料球装入堆芯内的固定位置的准确性。

其次，如图1所示，所述导向部件3上设有若干用于放置一滚珠31的凹槽（图中未示出）。若干导向孔围成的中心处分别设有一凹槽。所述滚珠31与转动盘2相接触。在本实施例中，滚珠31对转动盘2起到一定的支撑作用，保证转动盘2更加平稳的运行。另外，滚珠31与转动盘2之间为滚动摩擦，减小了转动盘2在旋转时的摩擦力。

进一步，各所述滚珠31为一钢球。

更进一步，如图1所示，所述升降装置5包括一吊板51、若干连接柱52、一套设于各连接柱52上的固定板53和一升降机构。所述升降机构与吊板51连接。各连接柱52的一端与布球板1固接，各连接柱52的另一端与吊板51的底面固接。这样可以实现将该装载装置吊运至布球板1至压力容器内部到装料层的一定距离处。

其中，所述连接柱52的数量为4根。4根连接柱52关于所述布球板1的中心对称设置。

优选的，所述升降装置5还包括一用于定位布球板1的辅助定位装置。所述辅助定位装置固定于所述升降机构上。该辅助定位装置能将布球板1的容纳孔11与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐。

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，其包括以下步骤：

步骤100，将若干待装载燃料球放置于所述布球板1的相应容纳孔11内。

此时，转动盘2的通孔21与布球板1的容纳孔11错位排列，因此，位于容纳孔11内的待装载燃料球不会从布球板1上释放，保证所述待装载燃料球到球床反应堆适合的位置后再被释放。

另外，在本实施例中，可采用机器人或其它方式将若干待装载燃料球放置于所述转动盘2上。布球板1的容纳孔11分布方式为堆芯所需燃料球某一层的排列方式，因转动盘2遮挡住布球板1的容纳孔11，此时待装载燃料球实际上放置于转动盘2上。

步骤101，所述升降装置5将装载装置吊运至球床反应堆的压力容器的上方。

步骤102，一辅助定位装置将布球板1的容纳孔11与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐，升降装置5将装载装置下降至布球板1到压力容器内部的装料层的一定距离处。

在本步骤中，主要通过辅助定位装置将布球板1的两条不等边与堆芯的相应边对齐，实现布球板1的容纳孔11与压力容器内部的堆芯的固定位置对齐。

步骤103，驱动装置4驱动转动盘2旋转，使得转动盘2的各通孔21与相应的布球板1的容纳孔11对齐，各待装载燃料球依靠自重从布球板1释放，落入堆芯内的指定位置。

在本步骤中，待装载燃料球靠自重从布球板1释放，贯穿转动盘2，再经过导向部件3落入堆芯内的固定位置，并且在堆芯内按照规则排列。

步骤104，升降装置5将装载装置返回至原位置，重复步骤100～步骤103。

在本实施例中，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。

优选地，所述步骤100之前还包括以下步骤：

步骤1000，所述驱动装置4驱动所述转动盘2旋转，使得转动盘2的若干通孔21与所述布球板1的若干容纳孔11错位排列（如图4所示）。

在本实施例中，若初始位置时转动盘2的通孔21与布球板1的容纳孔11没有错位排列，采用上述步骤，可避免待装载燃料球未到达指定位置就被释放，导致装载失败。另外，通过驱动装置4停止工作，可锁紧转动盘2的若干通孔21与所述布球板1的若干容纳孔11错位排列的位置。

综上所述，本发明动作精准可靠，能够实现燃料球按照规则排列装入堆芯内的固定位置，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 (12)

1.一种用于球床反应堆燃料球的装载装置，其特征在于，包括一布球板、一转动盘、一驱动装置和一升降装置；

所述升降装置用于实现所述装载装置的升降；

所述布球板用于放置待装载燃料球，并固定于所述升降装置上；

所述驱动装置用于驱动所述转动盘旋转，并固定于所述升降装置上，所述驱动装置的输出轴贯穿于所述布球板；

所述转动盘用于实现放置在布球板上的待装载燃料球的锁紧和释放，并与所述驱动装置的输出轴传动连接，所述转动盘设置于所述布球板的下方；

所述布球板上设有若干容纳孔，各所述待装载燃料球放置于相应的所述容纳孔内；

所述转动盘上设有若干通孔，所述通孔的直径大于所述待装载燃料球的直径。

2.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，各所述容纳孔的直径大于所述待装载燃料球的直径。

3.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述布球板的顶面和底面的形状均为八边形，且所述八边形的各边不相等。

4.如权利要求1所述的装载装置，其特征在于，所述装载装置还包括一固定于所述布球板上的导向部件，所述导向部件与所述布球板之间形成有一容置空间，所述转动盘位于所述容置空间内，该导向部件上设有若干与所述容纳孔对应的导向孔。

5.如权利要求4所述的装载装置，其特征在于，所述导向部件与所述布球板形成一整体。

6.如权利要求4所述的装载装置，其特征在于，所述导向部件上设有若干用于放置一滚珠的凹槽，若干所述导向孔围成的中心处分别设有一所述凹槽，所述滚珠与所述转动盘接触。

7.如权利要求6所述的装载装置，其特征在于，各所述滚珠为一钢球。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的装载装置，其特征在于，所述升降装置包括一吊板、若干连接柱、一套设于各所述连接柱上的固定板和一升降机构，所述升降机构与所述吊板连接，各所述连接柱的一端与所述布球板固接，各所述连接柱的另一端与所述吊板的底面固接。

9.如权利要求8所述的装载装置，其特征在于，所述连接柱的数量为4根，4根所述连接柱关于所述布球板的中心对称设置。

10.如权利要求8所述的装载装置，其特征在于，所述升降装置还包括一用于定位所述布球板的辅助定位装置，所述辅助定位装置固定于所述升降机构上。

11.一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1～10中任意一项所述，其特征在于，其包括以下步骤：

S₁、将若干所述待装载燃料球放置于所述布球板上；

S₂、所述升降装置将所述装载装置吊运至球床反应堆的压力容器的上方；

S₃、将所述布球板与压力容器内部的堆芯内的固定位置对齐，所述升降装置将所述装载装置下降至所述布球板到压力容器内部的装料层的一定距离处；

S₄、所述驱动装置驱动所述转动盘旋转，使得所述转动盘与相应的布球板对齐，各所述待装载燃料球依靠自重从所述布球板落入堆芯内的指定位置；

S₅、所述升降装置将所述装载装置返回至原位置，重复步骤S₁～S₄。

12.如权利要求11所述的装载方法，其特征在于，所述步骤S₁之前还包括以下步骤：

S₁₁、所述驱动装置驱动所述转动盘旋转，使得转动盘的若干通孔与所述布球板的若干容纳孔错位排列。