CN105489255B - 一种用于组装快堆mox组件的装置和方法 - Google Patents

一种用于组装快堆mox组件的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于反应堆工程技术领域，公开了一种用于组装快堆MOX组件的装置和方法。该装置包括组装平台及六角形外套管夹具、六角形外套管、棒束托架、组件屏蔽体及燃料棒屏蔽体，其中六角形外套管夹具、组件屏蔽体位于第一导轨内；燃料棒屏蔽体位于第二导轨上，可水平移动，且燃料棒屏蔽体的侧面开有便于燃料棒移出的槽。该方法是利用燃料棒传输线将燃料棒逐根传输到燃料棒屏蔽体内，燃料棒通过燃料棒屏蔽体侧面的槽逐根转移到组件屏蔽体内；利用棒束托架将燃料棒约束成正六角形，并使用推进螺杆平推六角形外套管至燃料棒束进入六角形外套管。该方法和装置具有屏蔽效果好、安装精度高且可以使操作人员近距离手工精确组装快堆MOX组件的优点。

Description

一种用于组装快堆MOX组件的装置和方法
技术领域
本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种用于组装快堆MOX组件的装置和方法。
背景技术
典型的快堆MOX燃料棒由上端塞、压紧弹簧、包壳管、上转换区(贫铀芯块)、燃料区(MOX芯块)、下转换区(贫铀芯块)、绕丝、下端塞等组成，MOX燃料芯块密封在包壳管内，MOX燃料芯块两端为具有极好的γ和中子屏蔽效果的贫铀芯块。
典型的快堆MOX组件由组件上段、六角形外套管、栅板、组件下段及约束成六角形棒状的燃料棒组成。其中组件上段上面设有操作头用于组件的抓取，六角形外套管用于约束燃料棒形成组件的冷却剂流道，栅板主要是用来固定燃料棒，组件下段用来将组件安装固定在堆芯支撑上。快堆MOX组件的组成部分之间需要组装起来以满足快堆需要。
由于快堆MOX组件具有γ和中子放射性，并且安装精度要求高，远程操作存在巨大困难，因此其组装方法是快堆组件生产的核心技术。目前未见有公开的文献报道快堆组件组装的方法和所使用的设备。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种屏蔽效果好、安装精度高且可以使操作人员近距离手工精确组装快堆MOX组件的装置和方法。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种用于组装快堆MOX组件的装置，该装置包括组装平台及位于组装平台上的六角形外套管夹具、六角形外套管、棒束托架、组件屏蔽体及燃料棒屏蔽体，其中六角形外套管夹具、组件屏蔽体位于组装平台的第一导轨内，六角形外套管夹具通过第一导轨水平移动；燃料棒屏蔽体位于组件屏蔽体下方的第二导轨上，可水平移动，且燃料棒屏蔽体的侧面开有便于燃料棒移出的槽；
所述组件屏蔽体的中间设有便于燃料棒束装入和放置的通道；
所述棒束托架位于组件屏蔽体内燃料棒的首尾两端，其结构包括支座、销钉、铰链及锁紧螺母，铰链通过销钉连接在支座上，可绕销钉旋转，锁紧螺母用来锁紧铰链；支座上部和两根铰链围成便于固定棒束形状的六边形；
所述六角形外套管位于六角形外套管夹具内，其中六角形外套管夹具由压板、销钉、锁紧螺杆及螺母、支架及滑块组成，压板通过销钉固定在支架上，可绕销钉旋转，实现支架的开合；滑块位于支架底部，便于六角形外套管夹具在组装平台的第一导轨上滑动；
优选地，组装快堆MOX组件的装置还包括六角形外套管支架，该支架包括上支撑环、下支撑环、滚轮及支座，其中上支撑环、下支撑环及滚轮位于支座上部；上支撑环和下支撑环的外部为半圆形结构，通过螺钉连接后其内孔形成与六角形外套管外表面相对应的六边形结构；滚轮通过销钉固定在支座上，可以自由旋转；
优选地，组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体均为两层结构，其中外层为不锈钢，内层为聚乙烯。
优选地，组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体的长度大于燃料棒内活性区的长度。
优选地，所述组装平台上还设置有推进螺杆系统，该推进螺杆系统也设置于组装平台的第一导轨上，用于推动六角形外套管，使六角形外套管套在已约束成棒束的燃料棒上；其中推进螺杆系统包括圆盘、固定支架、手柄及螺杆，其中圆盘与螺杆之间铰结，固定支架上设有螺孔与螺杆配合，当转动手柄时螺杆作伸缩移动，从而推动圆盘，使六角形外套管前进；所述固定支架下设有滑块，可在组装平台的第一导轨上滑动。
利用上述组装MOX组件的装置对MOX组件进行组装的方法，该方法包括以下步骤：
1)利用燃料棒传输线将燃料棒逐根传输到组装平台的燃料棒屏蔽体内，燃料棒屏蔽体可通过第二导轨水平移动至与组件屏蔽体对齐；
2)将燃料棒通过燃料棒屏蔽体侧面的槽逐根转移到组件屏蔽体，并将燃料棒的下端塞与已经固定于组件屏蔽体一侧的栅板插接；
3)利用棒束托架将燃料棒约束成正六角形，固定在组装平台上；
4)将六角形外套管夹具夹住六角形外套管，使用推进螺杆平推六角形外套管至燃料棒束进入六角形外套管；具体操作是转动推进螺杆的手柄，螺杆作伸缩移动，从而推动推进螺杆系统的圆盘，使六角形外套管前进；
5)在将燃料棒棒束装入六角形外套管后，装配上组件上段、组件下段，并利用TIG焊接方法将组件上段和组件下段分别与六角形外套管焊接；
优选地，在步骤(5)中利用TIG焊接方法焊接前，通过六角形外套管支架托起六角形外套管；焊接时，焊枪位置保持固定，燃料棒组件旋转，以完成密封焊接。
优选地，在步骤(5)中焊接完成后，使用千分表测量焊后组件的变形量，并通过加热焊缝的方法对组件进行矫直。
(三)有益效果
本申请提供的MOX组件组装方法和装置，具有组装简单、高效且操作人员可近距离操作的有益效果。具体解释为：
1)本申请提供了燃料棒屏蔽体和组件屏蔽体，能够对燃料棒活性区进行屏蔽，便于操作人员手动操作，解决了远程操作精确度难以保证的问题。同时，屏蔽体上还设置有便于燃料棒取放的通道，提高了取放效率。
2)本申请提供的MOX组件装置中还包括便于燃料棒约束成六角形的棒束托架，通过铰链与销钉、支座配合，将棒束约束成正六角形，装置结构简单且易于操作。
3将六角形外套管套在六角形棒束外的过程中，使用了推进螺杆系统，该系统与组装平台的导轨相配合，平推六角形外套管至棒束安全地进入外套管。
附图说明
图1是用于MOX组件组装装置的示意图；其中1-1、1-2、1-3、1-4均属于推进螺杆系统，1-1是圆盘；1-2是固定支架；1-3是手柄；1-4是螺杆；2是六角形外套管夹具；3是六角形外套管；4是第一导轨；5是燃料棒棒束；6是棒束托架；7是组件屏蔽体；8是燃料棒屏蔽体；9是第二导轨；10是燃料棒传输线；
图2是燃料棒棒束托架示意图；其中11是锁紧螺母；12是铰链；13是棒束托架销钉；14是棒束托架支座；
图3是六角形外套管夹具示意图；其中15是压板；16是六角形外套管夹具销钉；17是锁紧螺杆及螺母；18是支架；19是滑块；
图4是六角形外套管支架示意图；其中20是上支撑环；21螺钉；22是下支撑环；23是滚轮；24是六角形外套管支架销钉；25是六角形外套管支架支座。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步阐述。
一种用于组装快堆MOX组件的装置，如图1～图4所示，该装置包括组装平台及位于组装平台上的六角形外套管夹具2、六角形外套管支架、六角形外套管3、棒束托架6、组件屏蔽体7及燃料棒屏蔽体8，其中六角形外套管夹具2、组件屏蔽体7位于组装平台的第一导轨4内，六角形外套管夹具2通过第一导轨4水平移动；燃料棒屏蔽体8位于组件屏蔽体7下方的第二导轨9上，可水平移动，且燃料棒屏蔽体8的侧面开有便于燃料棒移出的槽；组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体均为两层结构，其中外层为不锈钢，内层为聚乙烯并且组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体的长度大于燃料棒内活性区的长度。
所述组件屏蔽体7的中间设有便于燃料棒束装入和放置的通道；
所述棒束托架6位于组件屏蔽体7内燃料棒的首尾两端，其结构包括棒束托架支座14、棒束托架销钉13、铰链12及锁紧螺母11，铰链12通过棒束托架销钉13连接在棒束托架支座14上，可绕棒束托架销钉13旋转，锁紧螺母11用来锁紧铰链12；棒束托架支座14的上部和两根铰链12围成便于固定棒束形状的六边形；
所述六角形外套管3位于六角形外套管夹具2内，其中六角形外套管夹具2由压板15、六角形外套管夹具销钉16、锁紧螺杆及螺母17、支架18及滑块19组成，压板15通过六角形外套管销钉16固定在支架18上，可绕六角形外套管销钉16旋转，实现支架的18开合；滑块19位于支架18底部，便于六角形外套管夹具2在组装平台的第一导轨4上滑动；
所述六角形外套管支架包括由上支撑环20、下支撑环22、滚轮23及六角形外套管支架支座25，其中上支撑环20、下支撑环22及滚轮23位于六角形外套管支架支座25上部；上支撑环20和下支撑环22的外部为半圆形结构，通过螺钉21连接后其内孔形成与六角形外套管3外表面相对应的六边形结构；滚轮23通过六角形外套管支架销钉24固定在六角形外套管支架支座25上，可以自由旋转；
所述组装平台上还设置有推进螺杆系统，该推进螺杆系统也设置于组装平台的第一导轨上，用于推动六角形外套管，使六角形外套管套在已约束成棒束的燃料棒上；其中推进螺杆系统包括圆盘、固定支架、手柄及螺杆，其中圆盘与螺杆之间铰结，固定支架上设有螺孔与螺杆配合，当转动手柄时螺杆作伸缩移动，从而推动圆盘，使六角形外套管前进；所述固定支架下设有滑块，可在组装平台的第一导轨上滑动。
利用上述组装MOX组件的装置对MOX组件进行组装的方法，该方法包括以下步骤：
1)利用燃料棒传输线将燃料棒逐根传输到组装平台的燃料棒屏蔽体内，燃料棒屏蔽体可通过第二导轨水平移动至与组件屏蔽体对齐；
2)将燃料棒通过燃料棒屏蔽体侧面的槽逐根转移到组件屏蔽体，并将燃料棒的下端塞与已经固定于组件屏蔽体一侧的栅板插接；
3)利用棒束托架将燃料棒约束成正六角形，固定在组装平台上；
4)将六角形外套管夹具夹住六角形外套管，使用推进螺杆平推六角形外套管至燃料棒束进入六角形外套管；具体操作是转动推进螺杆的手柄，螺杆作伸缩移动，从而推动推进螺杆系统的圆盘，使六角形外套管前进；
5)在将燃料棒棒束装入六角形外套管后，装配上组件上段、组件下段；通过六角形外套管支架托起六角形外套管，利用TIG焊接方法将组件上段和组件下段分别与六角形外套管焊接；焊接时，焊枪位置保持固定，燃料棒组件旋转，以完成密封焊接；焊接完成后，使用千分表测量焊后组件的变形量，并通过加热焊缝的方法对组件进行矫直。

Claims (8)

1.一种用于组装快堆MOX组件的装置，其特征在于，该装置包括组装平台及位于组装平台上的六角形外套管夹具、六角形外套管、棒束托架、组件屏蔽体及燃料棒屏蔽体，其中六角形外套管夹具、组件屏蔽体位于组装平台的第一导轨内，六角形外套管夹具通过第一导轨水平移动；燃料棒屏蔽体位于组件屏蔽体下方的第二导轨上，可水平移动，且燃料棒屏蔽体的侧面开有便于燃料棒移出的槽；
所述组件屏蔽体的中间设有便于燃料棒束装入和放置的通道；
所述棒束托架位于组件屏蔽体内燃料棒的首尾两端，其结构包括支座、销钉、铰链及锁紧螺母，铰链通过销钉连接在支座上，可绕销钉旋转，锁紧螺母用来锁紧铰链；支座上部和两根铰链围成便于固定棒束形状的六边形；
所述六角形外套管位于六角形外套管夹具内，其中六角形外套管夹具由压板、销钉、锁紧螺杆及螺母、支架及滑块组成，压板通过销钉固定在支架上，可绕销钉旋转，实现支架的开合；滑块位于支架底部，便于六角形外套管夹具在组装平台的第一导轨上滑动。
2.根据权利要求1所述的一种用于组装快堆MOX组件的装置，其特征在于，该装置还包括六角形外套管支架，该支架包括上支撑环、下支撑环、滚轮及支座，其中上支撑环、下支撑环及滚轮位于支座上部；上支撑环和下支撑环的外部为半圆形结构，通过螺钉连接后其内孔形成与六角形外套管外表面相对应的六边形结构；滚轮通过销钉固定在支座上，可以自由旋转。
3.根据权利要求1所述的一种用于组装快堆MOX组件的装置，其特征在于，所述组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体均为两层结构，其中外层为不锈钢，内层为聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种用于组装快堆MOX组件的装置，其特征在于，组件屏蔽体和燃料棒屏蔽体的长度大于燃料棒内活性区的长度。
5.根据权利要求1所述的一种用于组装快堆MOX组件的装置，其特征在于，所述组装平台上还设置有推进螺杆系统，该推进螺杆系统也设置于组装平台的第一导轨上，用于推动六角形外套管，使六角形外套管套在已约束成棒束的燃料棒上；其中推进螺杆系统包括圆盘、固定支架、手柄及螺杆，其中圆盘与螺杆之间铰结，固定支架上设有螺孔与螺杆配合，当转动手柄时螺杆作伸缩移动，从而推动圆盘，使六角形外套管前进；所述固定支架下设有滑块，可在组装平台的第一导轨上滑动。
6.利用上述组装MOX组件的装置对MOX组件进行组装的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)利用燃料棒传输线将燃料棒逐根传输到组装平台的燃料棒屏蔽体内，燃料棒屏蔽体可通过第二导轨水平移动至与组件屏蔽体对齐；
2)将燃料棒通过屏蔽体侧面的槽逐根转移到组件屏蔽体，并将燃料棒的下端塞与已经固定于组件屏蔽体一侧的栅板插接；
3)利用棒束托架将燃料棒约束成正六角形，固定在组装平台上；
4)将六角形外套管夹具夹住六角形外套管，使用推进螺杆平推六角形外套管至燃料棒束进入六角形外套管；具体操作是转动推进螺杆的手柄，螺杆作伸缩移动，从而推动推进螺杆系统的圆盘，使六角形外套管前进；
5)在将燃料棒棒束装入六角形外套管后，装配上组件上段、组件下段，并利用TIG焊接方法将组件上段和组件下段分别与六角形外套管焊接。
7.根据权利要求6所述的MOX组件进行组装的方法，其特征在于，步骤(5)中所述焊接前，先通过六角形外套管支架托起六角形外套管；并且在步骤(5)中所述焊接时，焊枪位置保持固定，燃料棒组件旋转。
8.根据权利要求6所述的MOX组件进行组装的方法，其特征在于，在步骤(5)中所述焊接完成后，使用千分表测量焊接后MOX组件的变形量，并通过加热焊缝的方法对MOX组件进行矫直。
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