CN105280254B - 用于核燃料组件装卸操作的装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核燃料组件装卸操作的装置，安装于安装基坑上，包括法兰、导向柱、下部堆内构件模拟体、下堆芯板模拟体、第一至三预埋件及支座。第一预埋件埋设于安装基坑上端，第二预埋件埋设于安装基坑的下端处，且第二预埋件沿安装基坑的周向布有至少三个，第三预埋件埋设于安装基坑的下方，法兰安装在第一预埋件上，下堆芯板模拟体安装在第三预埋件上，下部堆内构件模拟体的上端与法兰连接，下部堆内构件模拟体的下端与支座连接，可用于模拟压水堆核电站反应堆压力容器在装卸料操作时的视觉环境，可为核燃料组件提供精确的定位支承及模拟环境。另，本发明还公开了一种使用用于核燃料组件装卸操作的装置的安装方法。

Description

用于核燃料组件装卸操作的装置及安装方法

技术领域

本发明涉及一种装卸操作的装置及方法，尤其涉及一种用于核燃料组件装卸操作的装置及使该装置的安装方法。

背景技术

我国的压水堆核电站每运行一段时间后需要进行一次大修，而进行核燃料组件的更换为大修中的一个关键路径，因此核燃料装卸操作人员需要进行专门的培训。随着我国核电事业的快速发展，需要的核燃料装卸操作人员越来越多，为打破国外垄断，提高核燃料装卸操作人员的工作技能，降低核安全风险，缩短换料时间，国家投资建设核电站安全壳内不可接近设备研发和试验中心，建成一个既没有放射性又与现场设备和视觉环境一致的核燃料装卸操作培训平台，对核燃料装卸操作人员进行全面的技能培训。

其中，在该平台中需要一个装置用来模拟压水堆核电站反应堆压力容器和下部堆内构件的真实外形，能对核燃料组件进行精确定位，同时能进行事故模拟。而真实的反应堆本体设备制造难度大、制造周期长、用料量巨大、成本非常高且装卸操作困难等，若按照真实设备进行设计，在经济成本和时间成本上都无法承担。

因此，急要求一种用于核燃料组件装卸操作的装置，该装置能模拟核燃料在装卸操作中的真实环境，且在装卸操作简单方便和精确定位，还能降低制造难度和节约经济成本和时间成本。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种用于核燃料组件装卸操作的装置，该装置能模拟核燃料在装卸操作中的真实环境，且在装卸操作简单方便和精确定位，还能降低制造难度和节约经济成本和时间成本。

本发明的另一目的在于提供一种使用用于核燃料组件装卸操作的装置的装配方法，该装配方法能模拟核燃料在装卸操作中的真实环境，且在装卸操作简单方便和精确定位，还能降低制造难度和节约经济成本和时间成本。

为实现上述的目的，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置安装于安装基坑上，包括法兰、导向柱、下部堆内构件模拟体、下堆芯板模拟体、第一预埋件、第二预埋件、第三预埋件及支座。所述第一预埋件埋设于所述安装基坑的上端，所述第二预埋件埋设于所述安装基坑的下端处，且所述第二预埋件沿所述安装基坑的圆周方向布置有至少三个，所述第三预埋件埋设于所述安装基坑的下方，所述法兰通过所述第一预埋件安装在所述安装基坑的上端，所述支座安装在所述第二预埋件上，所述下堆芯板模拟体安装在所述第三预埋件上，所述下部堆内构件模拟体收容于所述安装基坑内，且所述下部堆内构件模拟体的上端与所述法兰连接，所述下部堆内构件模拟体的下端与所述支座连接。

较佳地，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置还包括收容于所述下部堆内构件模拟体的装配腔内且位于所述下堆芯板模拟体上的防倾倒支承板。

较佳地，所述下部堆内构件模拟体包含与所述法兰固定的上筒体及与所述上筒体连接的吊篮组件，所述吊篮组件呈鼠笼结构。

较佳地，所述下堆芯板模拟体与所述第三预埋件之间的距离呈可调节的设置。

较佳地，所述吊篮组件包含沿水平方向布置的辐板、沿竖直方向布置的围板、H型钢及角钢支承，所述辐板、围板、H型钢及角钢承板四者通过螺栓连接成所述鼠笼结构。

较佳地，所述法兰的水平基准线与所述安装基坑的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，所述法兰的支撑面的水平度之范围为-0.3毫米至0.3毫米。

较佳地，所述下堆芯板模拟体的水平基准线与所述安装基坑的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，所述下堆芯板模拟体的上表面与所述法兰的支承面的平行度之范围为-0.8毫米至0.8毫米。

较佳地，所述下堆芯板模拟体的中心线与所述法兰的支承面的中心线的错对中量之范围为-0.63毫米至0.63毫米。

较佳地，所述围板与所述下堆芯板模拟体的上表面的垂直度之范围为-0.25毫米至0.25毫米。

为实现上述的目的，本发明的使用用于核燃料组件装卸操作的装置的安装方法包括步骤有：(1)在所述安装基坑上标出基准线，在所述第一预埋件上安装所述法兰，并对所述法兰进行方位、标高和水平度的调整；(2)在所述第三预埋件上安装所述下堆芯板模拟体，并调整所述下堆芯板模拟体的上表面与所述法兰的支承面的标高和同一平面度；(3)在所述第二预埋件上安装所述支座，并对所述支座进行方位、标高和水平度的调整；(4)在所述法兰上安装所述下部堆内构件模拟体，并对所述下部堆内构件模拟体进行方位和水平度的调整；(5)当所述下部堆内构件模拟体安装好后，将所述支座与所述下部堆内构件模拟体点焊固定；(6)将所述导向柱顺序安装在所述法兰上。

与现有技术相比，由于本发明的第一预埋件埋设于安装基坑上端，第二预埋件埋设于安装基坑的下端处，且第二预埋件沿安装基坑的圆周方向布置有至少三个，第三预埋件埋设于安装基坑的下方，故使得法兰通过第一预埋件安装在安装基坑的上端，使得下堆芯板模拟体通过第三预埋件安装在安装基坑底部，使得下部堆内构件模拟体的上端与法兰连接而下端与支座连接，而支座安装在第二预埋件上，从而使得本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置在装卸过程十分方便简单，且为核燃料组件提供精确的定位支承；同时，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置可用于模拟压水堆核电站反应堆压力容器在装卸料操作时的视觉环境，可为核燃料组件装卸异常事故提供与现场一致的模拟环境，从而降低制造难度和节约经济成本和时间成本。

附图说明

图1是本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置的平面结构示意图。

图2是沿图1中A-A线段的剖视图。

图3是沿图2中B-B线段的剖视图。

图4是沿图2中C-C线段的剖视图。

图5是沿图2中D-D线段的剖视图。

图6是本发明的防倾倒支承板安装在下堆芯板模拟体上的局部结构示意图。

图7是本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置的吊篮组件的主视图。

图8是图7所示的吊篮组件的后视图。

图9是沿图7中E-E线段的剖视图。

图10是本发明的下堆芯板模拟体与第三预埋件装配于一起时的结构示意图。

图11是使用本发明用于核燃料组件装卸操作的装置的安装方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参阅图1至图6，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置100安装于安装基坑90上，包括法兰10、导向柱80、下部堆内构件模拟体20、下堆芯板模拟体30、第一预埋件40、第二预埋件50、第三预埋件60及支座70。具体地，安装基坑90的顶端具有开口，且留有环槽，以便于第一预埋件40的安装。第一预埋件40较优是沿竖直方向埋设于安装基坑90上端，以便于法兰10的快速且精准的安装。第二预埋件50较优是沿水平方向埋设于安装基坑90的下端处，且第二预埋件50沿安装基坑90的圆周方向布置有至少三个，具体的地，如图3至图5所示，第二预埋件50是沿安装基坑90的圆周方向均匀地布置有四个，以便于支座70的安装，且第二预埋件50的一端伸入安装基坑90内。第三预埋件60较优是收容于安装基坑90内，且第三预埋件60埋设于安装基坑90的下方。法兰10通过第一预埋件40安装在安装基坑90的上端，支座70安装在第二预埋件50上；下堆芯板模拟体30安装在第三预埋件60上。下部堆内构件模拟体20的上端与法兰10连接，且下部堆内构件模拟体20的下端与支座70连接。具体地，在本实施例中，导向柱80较优用不锈钢管件和板件焊接加工制成，其连接方式为螺纹连接并装有锁紧定位装置，以模拟压水堆核电站换料水池内导向柱结构；同时，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置100还包括收容于下部堆内构件模拟体20的装配腔内且位于下堆芯板模拟体30上的防倾倒支承板92，该防倾倒支承板92较优为板焊结构件，优选地设计有4个定位销，该定位销与下堆芯板模拟体30上的过水孔配合定位，将下部堆内构件模拟体20的装配腔隔成不同大小的型腔，满足异常事故模拟的需求。结合图7至图10，更具体地，如下：

较优者，下部堆内构件模拟体20包含与法兰10固定的上筒体21及与上筒体21连接的吊篮组件22，吊篮组件22呈鼠笼结构；具体地，上筒体21是由筒体、上法兰结构、下法兰结构及三个出水口接管组焊而成；而吊篮组件22包含沿水平方向布置的辐板221、沿竖直方向布置的围板222、H型钢223及角钢支承224，辐板221、围板222、H型钢223及角钢支承224四者通过螺栓连接成鼠笼结构，大大减轻了下部堆内构件模拟体20的重量，为安装提供便利；可选择地，辐板221为8块，围板222为20块，H型钢223为8板，角钢支承224为若干个，以连接成更优的鼠笼结构。

同时，下堆芯板模拟体30与第三预埋件60之间的距离呈可调节的设置，以调整下堆芯板模拟体30与第三预埋件60之间，从而满足不同长度核燃料组件的换料操作。具体地，如图10所示，下堆芯板模拟体30与第三预埋件60呈平行且相互间隔开的布置，调节螺钉61沿竖直方向穿过下堆芯板模拟体30并与第三预埋件60螺纹连接，以通过旋转操作调节螺钉61，从而达到调整下堆芯板模拟体30与第三预埋件60之间的距离，以满足不同长度核燃料组件的换料操作。

再者，法兰10较优是采用板焊结构，且设计有58个螺纹孔；且法兰10的水平基准线与安装基坑90的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，法兰10的支撑面11的水平度之范围为-0.3毫米至0.3毫米，以确保法兰10与安装基坑90在水平安装精度的要求。而下堆芯板模拟体30的水平基准线与安装基坑90的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，下堆芯板模拟体30的上表面31与法兰10的支承面11的平行度之范围为-0.8毫米至0.8毫米，以确保下堆芯板模拟体30与安装基坑90在水平安装精度的要求；还确保安装在安装基坑90上的法兰10和下堆芯板模拟体30之间的精度要求；且下堆芯板模拟体30的中心线与法兰10的支承面11的中心线的错对中量(即是两者中心线不是位于同一直线上)之范围为-0.63毫米至0.63毫米，以使下堆芯板模拟体30与法兰10的支承面11呈非同轴心的设置。可理解的是，当安装基坑90可由混泥土所建造的，此时的安装基坑90的水平基准线即为土建基准。

最后，围板222与下堆芯板模拟体30的上表面31的垂直度之范围为-0.25毫米至0.25毫米，以确围板222与下堆芯板模拟体30的上表面31的垂直度要求。

请参阅图11，本发明使用用于核燃料组件装卸操作的装置的安装方法包括步骤有：S001、在安装基坑90上标出基准线(如0度、90度、180度或270度)，在第一预埋件40上安装法兰10，并对法兰10进行方位(即水平面上进行360度的旋转)、标高(即沿竖直方向进行高度调整)和水平度的调整；S002、在第三预埋件60上安装下堆芯板模拟体30，并调整下堆芯板模拟体30的上表面31与法兰10的支承面11的标高和同一平面度；S003、在第二预埋件50上安装支座70，并对支座70进行方位、标高和水平度的调整；S004、在法兰10上安装下部堆内构件模拟体20，并对下部堆内构件模拟体20进行方位和水平度的调整；S005、当下部堆内构件模拟体20安装好后，将支座70与下部堆内构件模拟体20点焊固定；S006、将导向柱80顺序安装在法兰10上。

其中，当上述的安装完成后，便进行尺寸检验要求：

首先，确保法兰10(0°、90°、180°、270°)水平基准线与安装基坑90的水平基准线重合度误差≤±0.5mm，支承面水平度≤±0.3mm(采用四点测量法)；

其次，确保下堆芯板模拟体30(0°、90°、180°、270°)水平基准线与安装基坑90的水平基准线重合度误差≤±0.5mm，下堆芯板模拟体30的上表面31与法兰10的支承面11的平行度≤±0.8mm(采用四点测量法)，下堆芯板模拟体30轴向的中心线与法兰10的支承面11的中心轴的错对中量≤±0.63mm；

最后，确保下部堆内构件模拟体20的所有围板222与下堆芯板模拟体30的上表面31垂直度≤±0.25mm，将检验规插入下堆芯板模拟体30后，检验规与下部堆内构件模拟体20的围板222的外表面的间隙为0.15mm＜S＜2.43mm。

本发明用于核燃料组件装卸操作的装置的使用方法如下：将本发明的装置100安装完成，进行各项参数测量并检验合格；根据核燃料装卸操作调试要求及人员培训工作的需要，可进行干式和湿式试验；

对于干式试验，不需要在设备内注水，用装卸料机抓取核燃料组件后对下堆芯板模拟体30上每一个核燃料组件安放位置进行检查和标定，用装卸料机抓取核燃料组件对围板222进行摩擦力检测，确认设备满足使用要求；

对于湿式试验，通过充水管线对设备进行充水，按照干式试验的程序再次验证一次设备是否可用；

标定装卸料机运行路径，注意对导向柱80的合理避让；

按照核燃料装卸操作培训要求安装防倾倒支承板92以及在某个定位销上套螺帽，模拟核燃料倾倒的异常事故，用装卸料机将核燃料扶正后再取出。

与现有技术相比，由于本发明的第一预埋件40埋设于安装基坑90上端，第二预埋件50埋设于安装基坑90的下端处，且第二预埋件50沿安装基坑90的圆周方向布置有至少三个，第三预埋件60埋设于安装基坑90的下方，故使得法兰10通过第一预埋件40安装在安装基坑90的上端，使得下堆芯板模拟体30通过第三预埋件60安装在安装基坑90上，使得下部堆内构件模拟体20的上端与法兰10连接而下端与支座70连接，从而使得本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置100在装卸过程十分方便简单，且为核燃料组件提供精确的定位支承；同时，本发明的用于核燃料组件装卸操作的装置100可用于模拟压水堆核电站反应堆压力容器在装卸料操作时的视觉环境，可为核燃料组件装卸异常事故提供与现场一致的模拟环境，从而降低制造难度和节约经济成本和时间成本。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于核燃料组件装卸操作的装置，安装于安装基坑上，其特征在于，包括法兰、导向柱、下部堆内构件模拟体、下堆芯板模拟体、第一预埋件、第二预埋件、第三预埋件及支座，所述第一预埋件埋设于所述安装基坑的上端，所述第二预埋件埋设于所述安装基坑的下端处，且所述第二预埋件沿所述安装基坑的圆周方向布置有至少三个，所述第三预埋件埋设于所述安装基坑的下方，所述法兰通过所述第一预埋件安装在所述安装基坑的上端，所述支座安装在所述第二预埋件上，所述下堆芯板模拟体安装在所述第三预埋件上，所述下部堆内构件模拟体收容于所述安装基坑内，且所述下部堆内构件模拟体的上端与所述法兰连接，所述下部堆内构件模拟体的下端与所述支座连接。

2.如权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，还包括收容于所述下部堆内构件模拟体的装配腔内且位于所述下堆芯板模拟体上的防倾倒支承板。

3.如权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述下部堆内构件模拟体包含与所述法兰固定的上筒体及与所述上筒体连接的吊篮组件，所述吊篮组件呈鼠笼结构。

4.如权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述下堆芯板模拟体与所述第三预埋件之间的距离呈可调节的设置。

5.如权利要求3所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述吊篮组件包含沿水平方向布置的辐板、沿竖直方向布置的围板、H型钢及角钢支承，所述辐板、围板、H型钢及角钢支承四者通过螺栓连接成所述鼠笼结构。

6.如权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述法兰的水平基准线与所述安装基坑的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，所述法兰的支撑面的水平度之范围为-0.3毫米至0.3毫米。

7.如权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述下堆芯板模拟体的水平基准线与所述安装基坑的水平基准线的重合度之误差范围为-0.5毫米至0.5毫米，所述下堆芯板模拟体的上表面与所述法兰的支承面的平行度之范围为-0.8毫米至0.8毫米。

8.如权利要求7所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述下堆芯板模拟体的中心线与所述法兰的支承面的中心线的错对中量之范围为-0.63毫米至0.63毫米。

9.如权利要求5所述的用于核燃料组件装卸操作的装置，其特征在于，所述围板与所述下堆芯板模拟体的上表面的垂直度之范围为-0.25毫米至0.25毫米。

10.一种使用权利要求1所述的用于核燃料组件装卸操作的装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在所述安装基坑上标出基准线，在所述第一预埋件上安装所述法兰，并对所述法兰进行方位、标高和水平度的调整；

(2)在所述第三预埋件上安装所述下堆芯板模拟体，并调整所述下堆芯板模拟体的上表面与所述法兰的支承面的标高和同一平面度；

(3)在所述第二预埋件上安装所述支座，并对所述支座进行方位、标高和水平度的调整；

(4)在所述法兰上安装所述下部堆内构件模拟体，并对所述下部堆内构件模拟体进行方位和水平度的调整；

(5)当所述下部堆内构件模拟体安装好后，将所述支座与所述下部堆内构件模拟体点焊固定；

(6)将所述导向柱顺序安装在所述法兰上。