CN1062969C - 由轻水冷却的核反应堆的可拆卸燃料组件 - Google Patents

Abstract

本发明的燃料组件包括用来将导向套管(4′)快速固定在一个开口(11′)中的装置，该开口穿过组件的一个可拆卸喷嘴(5′)的连接板(10′)，该快速固定装置包括至少两个在喷嘴的开口(11′)内的支承挡块(11′a)、一个与导向套管(4′)的端部连成一体的支承套筒(16)以及一个锁紧环(18)，该锁紧环(18)又包括挡块(18d)和可弹性变形部分(18b)，所述挡块(18d)用来压在喷嘴开口(11′)内的挡块(11′a)的支承面上，而所述可弹性部分(18b)可插在连接板(10′)的开口(11′)或者支承套筒(16)的空腔中，以便将环(18)固定在导向套管(4′)的锁紧或者松开的位置。套筒(16)包括一个可压在位于开口(11′)周边的连接板(10′)的一个支承面(10′a)上的支承缘(16f)。

Description

由轻水冷却的核反应堆的可拆卸燃料组件

本发明涉及用轻水冷却的核反应堆的一种可拆卸燃料组件，尤其是涉及用加压水冷却的反应堆的一种可拆卸燃料组件。

用水冷却的核反应堆，尤其是压水核反应堆包括多个由一束很长的燃料棒组成的组件，这些燃料棒相互平行地设置并且保持在一个由导向套管、隔圈以及两个端部喷嘴构成的构架之中。所述的导向套管沿该组件的纵向设置，并与沿组件的长度均匀隔开的横向隔圈连结。

导向套管的每一端还连结到两个喷嘴的一个或另一个上，从而构成用于使该组件变硬和闭合的构件。

该组件的燃料棒形成一束，其中燃料棒彼此相互平行，并以由隔圈确定的同样的图形设置在组件的多个横截面中。束的一些位置由导向套管占据，所述导向套管通常与隔圈刚性地连结。

导向套管的长度比燃料棒的长，并位于该束燃料棒中，因此包括一个相对于该束燃料棒的每一端伸出的部分。喷嘴就固定在导向套管的这些伸出的端部上，从而在其每个端部使该组件闭合。

燃料棒包括堆积在金属包壳内部的核燃料的烧结球芯块，所述金属包壳使球芯块与燃料组件周围的流体隔开。万一燃料组件中棒的包壳破裂，必须非常迅速地更换此棒，以避免放射性生成物漏入用于冷却反应堆的流体中。为了能够接近并更换燃料棒，需要拆掉该组件的一个喷嘴，而这牵涉到去除在导向套管的端部和喷嘴之间的连结。

该喷嘴包括一块被称作连接板的横板，该板上设有多个重现导向套管图形的通孔，在每个通孔中连结并固定一根导向套管。

为了能够更换燃料组件中出故障的棒，已经设计并开发出多种包括导向套管的新颖的燃料组件，其中与至少一个端部喷嘴的连结都是可拆卸的。

为了更换出故障的燃料棒，把该组件放置在一个例如贮藏坑的凹坑中，并使其位于水下呈直立状态；该组件通过它的一个喷嘴或者底部喷嘴搁置在凹坑的底部。另一个喷嘴或者顶部喷嘴可以在一定深度的水下从坑顶接近。

在一种类型的已知可拆卸燃料组件中，装在组件的顶部喷嘴内的导向套管的那些部分包括一个可径向膨胀的部分，它可以例如是一个与导向套管端部相连的开槽衬套。一个插入导向套管内部的固定套筒使该开槽衬套沿径向胀大，从而把导向套管紧固往，导向套管的一个径向伸出的部分变成容纳在一个在喷嘴中加工出的空腔中。

这种装置需要将可与喷嘴的连接板内部接合的导向套管的端部做成特殊的形状。

此外，在安装或拆卸燃料组件时，用于固定导向套管的套筒的安装和抽出需要专用工具，该专用工具在固定套筒上施加拉力或者推力，而且使固定套筒被松开并移走，而这将导致生成放射性的废物。

也曾有过这样的建议，即燃料组件包括能快速操作的连结装置，为了锁紧或者松开用于保持组件的一个连结件和可拆卸喷嘴之间的连结，所述的连结装置只需将一个固定构件转动一个小角度即可。

所述的这种连结装置(例如在US-A-4，064，004和US-A-5，268，948中公开的结构复杂，并且零件甚多。

另外，这些装置需要导向套管伸出喷嘴的连接板，并包括多个露出连接板的零件，这些零件被固定在导向套管的端部并具有一个相当大的高度，这是与使用可消耗的毒物组不相容的，所述毒物组包括一块支承板，当将多根所述的可消耗性的毒物棒插入燃料组件的导向套管时，所述支承板相对于燃料组件的连接板呈迭加设置的状态。

根据US-A-5，268，948的装置可包括一个套筒和两个构件，所述套筒固定在导向套管上并支承在喷嘴的连接板的下方；而所述的两个构件也安装在导向套管的端部，以至于它们能通过绕导向套管的轴线彼此相对的转动而运动。这两个构件之一是一个环，它被安装成能通过在导向套管上转动而运动，并包括两个径向伸出的部分。喷嘴的连接板具有一个贯穿其整个厚度的横截面固定的开口，所述开口的形状与所述环的横截面的形状相对应。环必须安装在伸出连接板的开口的导向套管的端部上，并且必须提供固定在导向套管端部的第二构件，以便将环固定在导向套管被锁紧或者被松开的位置上。因此，用于固定导向套管的装置主要位于喷嘴的外侧，在连接板的上方。

因此，本发明的目的在于提供一种由轻水冷却的核反应堆的燃料组件，它包括一束平行的燃料棒、隔圈以及端部喷嘴，所述燃料棒固定在由多根导向套管或者实心连结件构成的一个构架上，而所述喷嘴固定在导向套管或者连结件的端部上，至少一个喷嘴通过导向套管的一个端部以可拆卸的方式固定在每个导向套管或者连结件的端部上，所述导向套管被插入一个贯穿喷嘴的横板(被称作连接板)的开口之中，并与用来固定导向套管的可快速拆卸的装置联结，所述的可快速拆卸的装置包括一个与导向套管的端部成一整体的支承套筒以及一个环，所述套筒包括至少一个支承缘，所述支承缘能与位于开口周边上的连接板的一面接触；而所述环围绕套筒同轴地设置，因此它能进行围绕套筒的转动，并包括至少两个支承档块和至少一个能沿径向弹性变形的部分，所述挡块径向伸出并由至少两个轴向通道隔开，这些固定装置放置在连接板内，由此可使导向套管的端部与喷嘴的外表面齐平。

为此，喷嘴上的开口具有至少两个向内伸出的支承挡块，所述挡块由至少两个轴向通道隔开，并包括一个用于环的挡块的支承表面，该支承表面位于开口内部而且与开口的轴线垂直，

喷嘴的开口和支承套筒这两个零件中的至少一个包括多个径向孔，它们用来容纳环的弹性变形的部分，以便将环固定于使支承套筒锁紧在连接板的开口内的位置或者处于未锁紧的位置。

当支承套筒不具有用来固定环的容纳孔时，它包括至少两个由至少两个轴向通道隔开的支承挡块。

为了使本发明更易于理解，下面将结合附图，借助于非限制性实例，详细描述根据本发明的燃料组件，该组件包括用于将导向套管快速固定到一个喷嘴的连接板上的装置。

图1是压水核反应堆的一个燃料组件的正视图；

图2是图1所示组件的构架的正视图；

图3是该燃料组件的顶部喷嘴的局部剖开的正视图；

图4是图3所示顶部喷嘴的平面图；

图5、6和7涉及下述装置的第一实施例，该装置用于快速固定根据本发明的燃料组件的导向套管，其中：

图5是通过根据第一实施例的固定装置接合并固定在燃料组件的连接板上的导向套管端部的局部剖开的透视图；

图6是图5所示的用于固定导向套管的装置在非装配状态时的分解透视图；

图7也是一分解透视图，在此图中，导向套管的端部以及根据第一实施例并处于装配状态的导向套管固定装置均被切去了一部分，导向套管处于未被固定在喷嘴的连接板开口内的状态；

图8和9涉及第一实施例的一种可替换的方案，其中：

图8是根据替换方案的一个环的透视图；

图9是根据替换方案的喷嘴的开口的透视图；

图10、11和12涉及如下所述的固定装置的第二实施例，该装置用于把导向套管固定在位于根据本发明的燃料组件的喷嘴的连接板上的开口内，其中：

图10是一切掉一部分的导向套管端部的透视图，所述导向套管由根据第二实施例的固定装置接合和固定在喷嘴的连接板的开口内；

图11是根据第二实施例的固定装置处于未装配好的状态时的分解透视图；

图11A是沿图11中的A-A的导向套管的支承套筒的横截面视图；

图12是一分解透视图，在此图中，导向套管的端部以及处于已组装好的状态的根据第二实施例的固定装置均被切去了一部分，而且导向套管处于未被接合在喷嘴的连接板的开口内的状态；

图13是沿图12中的13-13的横截面视图，示出了用来固定插在根据本发明的组件的燃料棒之间的导向套管的装置。

从图1中可以看出，用参考标号1整体标出的燃料组件包括一束平行的燃料棒2，该燃料棒2由多个沿棒2的长度以一定间隔设置的隔圈3固定。隔圈3由格栅组成，格栅的每个格子容纳一根燃料棒。格栅图形中的某些位置由其长度大于燃料棒2的长度的导向套管4占据。

导向套管4在其一端与一个作为燃料组件的顶部喷嘴的喷嘴5相连，而它们的另一端与作为底部喷嘴的一个第二喷嘴相连。

当该组件在水下凹坑中处于贮存状态时，可从凹坑的顶部接近顶部喷嘴5。该顶部喷嘴5具有多个将组件1保持在反应堆的芯部内的簧片7，其中上芯板就搁置在簧片7上。喷嘴还包括相对于其的顶面伸出的支柱8。

图2所示的燃料组件的构架9包括导向套管4、隔圈3以及端部喷嘴5和6。该构架9起该束燃料棒2的外罩的作用，当卸下顶部喷嘴5时，可以将该束燃料棒插入构架或者从后者中抽出。为了更换或者抽出燃料棒，在导向套管4的端部和顶部喷嘴5之间设置可快速拆卸的连结装置。

从图3和4中可以看出，燃料组件的顶部喷嘴包括一块连接板10，导向套管可伸入其中接合在开口11的内部，所述开口贯穿这个连接板并且可以从燃料组件的上部接近。

位于中心部分的燃料组件的测试导向套管装在一个形状特殊的开口12中。组件1的顶部喷嘴包括连接板和一个框架14，它们通过一焊接在板10和框架14上的裙部13连接在一起。框架14具有多个包括中心孔的凸台8和用来固定簧片7的夹紧接头8′。

从图4中可以看出，使导向套管4被固定的通孔11布置在与组件1的二十四根导向套管的位置相对应的确定位置上。用于水道的孔15在导向套管的通孔11之间穿过喷嘴的连接板10。

在图5、6和7中描述的是下述装置的第一实施例，即它用来把图1所示燃料组件的导向套管的端部4′固定在开口11′的内部，该开口11′贯穿根据本发明的燃料组件的一个可拆卸喷嘴的连接板10′。

在图5中，固定装置已处于它们的安装好的状态，导向套管已接合并固定在喷嘴的连接板10′内。

在图6中示出了分开地表示处于安装好的状态的固定装置。

在图7中，固定构件在导向套管的端部以及连接板的开口内已呈组装好的状态，导向套管仍处于未与连接板上的开口接合的状态。

固定装置包括一个支承套筒16，在连接板10′中的开口11′以及一个用来锁紧或松开的环18。

导向套管4′的端部无需机械加工，也不需要任何特殊的成型工序。

支承套筒16包括一个位于其一端的凸缘16a，该凸缘16a具有一个平的上支承表面16f，用于形成一个与连接板10′的一个围绕开口11′的平的下支承面10′a接触的支承缘。

支承套筒16的凸缘16a还具有四个围绕凸缘16a均匀分布的缺口16d，在顶部喷嘴5′已被拆下之后，当将组件1的燃料棒抽出或者重新装入组件1时，所述缺口16d允许燃料棒通过。

在凸缘16a的支承缘16f之上，套筒16包括一个平滑的圆柱形部分16b以及一个平滑的圆柱形部分16c，圆柱形部分16c的直径稍小于圆柱形部分16b的直径。

圆柱形部分16b构成一个表面，该表面用来压在位于连接板10′中的开口11′的一个相应的圆柱形定心和定位部分上。

支承套筒16另外还包括多个档块16e，该档块相对于圆柱形表面16c沿径向朝外突出，围绕支承套筒16的环箍16c的圆周均匀地分布，并由多个位于两个相邻挡块16e之间的轴向通道16′e分开。

在示于图5至7中的实施例中，支承套筒16具有四个绕套筒的轴线按90°分布的挡块16e。

通常，支承套筒16包括至少两个如同16e的突出的档块，它们由至少两个位于相邻的两个挡块之间的如同16′e的轴向通道分隔开，所述挡块在套筒16的环箍16c的一定长度上沿纵向延伸。

在凸缘16a的下方，套筒16还具有一个向下突出的边缘，借助于此边缘，套筒16能由焊缝17或其它固定装置固定在导向套管4′的端部，此时导向套管4′在套筒的整个高度上接合在套筒中的孔内。

套筒16中的内孔的直径稍大于导向套管4′的外径，这样套筒16能滑过导向套管4′的端部，如图5和7所示的那样处于安装好的状态。

对连接板10′内的开口11′进行机械加工，以便在其下部形成四个绕开口11′的轴线按90°分布的支承挡块11′a，所述挡块11′a就做在开口11的对应部位上并由轴向通道11′b分开，该通道11′b沿圆周方向的宽度稍微大于支承套筒16的挡块16e的宽度，因此允许装有支承套筒16的导向套管4′的端部沿轴向插入开口11′内，直到套筒16的凸缘16a的边缘16f压在连接板的平的下表面10′a上。

突出的挡块的数量、尺寸和设置允许与导向套管4′的端部成一整体的支承套筒16沿轴向接合在连接板内的开口中。开口11′的轴向通道11′b的形状和宽度与套筒挡块16e的形状和宽度大体相符，而开口11′的挡块11′a的形状和大小与套筒16的轴向通道16′e的形状和宽度大体相符。挡块11′a包括位于开口11内部并垂直于开口轴线的支承面。

另外，将连接板10′在开口11′内机械加工成一个平滑的圆柱形部分11c，它位于挡块11′a的支承面的上方，以便做出八个绕开口11′的轴线彼此相隔45°沿径向设置的空腔11′f，从而形成两组每组各四个彼此按90°排列的空腔。

在空腔11′f的上方，开口11′具有一个截头圆锥形的部分11′d，该部分向外扩张并且露出开口11′的上端。

将锁紧环18做成一个圆柱形环箍18a的形状，它的外径稍小于开口11′的圆柱形部分11′c的内径。

环18包括四个挡块18d，这些挡块朝圆柱形环箍的内部径向伸出，形成环18的固定部分并由轴向通道18e分开。

突出的挡块18d沿圆周方向的尺寸与在开口11′内加工出的挡块11′a沿圆周方向的尺寸相符。

此外，环18的环箍18a还包括多个呈小弹性凸起状的部分18b，它们能沿径向弹性变形。

小凸起18b的横截面与开口11′的空腔11′f的横截面相对应，因此，如图5和7所示，当环18在挡块11′a的上方和开口11′的圆柱形部分11′c的内部接合时，朝环18的环箍外部径向伸出的可径向变形的小凸起18b能容放在空腔11′f中。

环18的圆柱形环箍的直径稍微小于开口11′的平滑圆柱形部分11′C的内径。在图5和7所示的实施例中，环18包括四个可弹性变形并围绕环18的轴线相互90°排列的小凸起18b。

此外，环18的上部还有四个呈锯齿状缺口18c，它们围绕环18的轴线按90°分布，并且每一个缺口18c都安置在两个可弹性变形的小凸起18b之间的大致等距离处。

为了将导向套管4′的端部安装和固定在连接板10′的一个开口11′内，首先，把用于固定该导向套管4′的装置安装成图7所示的状态。支承套筒16固定并焊接在导向套管4′的端部，而环18则接合在连接板10′内开口11′的平滑圆柱形部分11′c内。将环18定向，从而使环18的挡块18d相对于开口11′的挡块11′a进入完全叠置的状态；当然，与此同时，在挡块11′a之间的轴向通道11′b以及在环18的挡块18d之间的轴向通道18e处于完全对准的位置。在此位置上，弹性翼片18b嵌入围绕开口11′的轴线相互呈90°分布的第一系列的四个空腔11f。

应该指出，由于有开口11′的扩口端部11′d，就可从连接板10′的顶部接近具有锯齿状缺口18c的环18的端部。一种包括能与环18的锯齿状缺口18c啮合的短柱的工具可插入开口11′的扩口端部11′d。因此，这种工具可能使环18绕其轴线转动，环18的轴线与开口11′的轴线重合，在开口11′中环18以小的径向间隙安装。

参见图5和7，开口11′的挡块11′a和环18的形状相同的挡块18d都具有一个圆柱形的内表面，而且在环18接合在开口11′内部的状态下，两者的轴线是重合的。

挡块11′a和18d的内圆柱形表面的直径稍大于支承套筒16的圆柱形部分16c的直径，并且基本上等于支承套筒16的圆柱形部分16b的直径，因此，在如图5所示的套筒16接合在开口11′内的状态下，套筒16的圆柱形表面16b与挡块11′a的内表面完全接触，从而为支承套筒16和在开口11′内的导向套管4′提供了良好的对中。

另外，如图7所示，在安装环18时，支承套筒16的支承环16f和支承挡块16e的下缘16h之间的轴向距离稍大于处于沿轴向叠置的支承挡块11′a以及18d的的轴向尺寸之和。

参见图7，为了把喷嘴安装和固定在装有套筒16的导向套管4′的端部，使包括连接板10′的喷嘴通过其已定向的开口11′接合在导向套管4′的端部上，由此使支承套筒的支承挡块16e通过沿轴向滑过相互对准的轴向通道11′b和18e而插入。

使连接板10′接合在导向套管4′的端部上，直到支承缘16f接触到挡块11′a的下表面(它形成在开口11′周围的连接板的下表面10′a)为止。

由于边缘16f和16h是分开的，这样，套筒的支承挡块16e的下缘16h就稍高于环18的支承挡块18d的上表面18h。

因此，把一种工具的端部插入连接板的喇叭形开口11′d以及环18的锯齿状缺口18c，就能快速地锁紧导向套管。

然后可以在开口11′内围绕套筒16转动环18，套筒16的圆柱形表面16c的直径稍小于环18的支承挡块18d的内径。将环18转动45°，从而使可弹性变形的小凸起18b从开口11′内按彼此相隔90°分布的第一组四个空腔11′f移到第二组的四个空腔。由于具有弹性，小凸起18b可以离开一些空腔，然后嵌入相邻的空腔内，以便通过卡扣装接将环18固定在其锁紧位置。

在通过从图7所示位置开始转动45°而获得的环18的锁紧位置上，支承挡块18d正对轴向通道11′b。因此，套筒挡块16e的支承缘16h位于环18的支承挡块18d的表面18h的上方，使套筒自身搁置在开口11′的支承挡块11′a上，于是，就使支承套筒16相对于连接板10′沿轴向固定和锁紧。将组件1的所有导向套管同时插入连接板，然后用环18固定和锁紧。

为了取下包括连接板10′的喷嘴5′，转动每根导向套管的锁紧环18，以便使弹性小凸起从连接板开口的一组空腔移到另一组空腔。于是，支承挡块18d转回图7所示的位置，此时，设置成互为延伸部分的轴向通道11′b和18e也是套筒16的支承挡块16e的延伸部分。

由于每根导向套管的四个支承挡块都对准轴向通道，沿着导向套管的轴向抬高这个喷嘴，就能使它与导向套管分离。

因此，图5、6和7所示的导向套管固定装置能非常筒单，快速地固定或者拆下喷嘴。此外，该固定装置安放在开口11′的内部，没有从喷嘴上方伸出的部分。导向套管与喷嘴的上表面齐平，或者稍微缩回到开口之中。

图8中示出了根据另一方案的用于可拆卸地固定根据本发明第一实施例的燃料组件的装置的一个环28。

环28能实现与图5、6和7所示环18同样的功能，它由两个元件26和27组成，这两个元件在将环28插入燃料组件的喷嘴中的一个开口之前连接在一起。

将第一元件或者环体26做成一个管状构件，它包括在其外表面和内孔中加工出的各种功能部分。

第二元件27是一个开口弹性环，它是通过卷绕并弯折一根圆截面或方截面的棒或者丝做成的，所述棒或者丝由钢制成并有良好的弹性。

对环28的环体26进行机械加工，从而在其下部形成两个扇形区例如标号26a，所述扇形区由从管状环体的壁上切出的两个切口26b和26′b相互分开。例如26a的扇形区的内部相对于管状环体26的内表面径向伸出，从而形成两个与上述挡块18d的功能相似的支承挡块例如标号29所指，并在挡块29之间的切口26b、26′b处确定两个轴向通道。

在环体26的外部做出一个复曲面沟槽30，以便容纳弹性环27，所述弹性环27能通过沿直径的膨胀嵌入环体26，并通过卡扣装接固定在沟槽30之中。为了利用转动把弹性环27固定在环体26上，使向内弯折的环27的一端27a嵌入一个在沟槽30内的径向孔30a中。

另外，环体26在其上部在沟槽30的上方还有两组突出部32和32′(每组有两个突出部)，它们被机加工成相对于环体26的外直立表面径向伸出。

这两组突出部32和32′围绕环28的轴线相互成180°分布，它们可使环沿轴向保持在喷嘴内，处于其未锁紧的位置。

使弹性环27在两个围绕环28的轴线相互成180°布置的区域中弯折，以便构成两个固定的突出部27b和27′b。如图8所示，当将弹性环27固定在环体26上时，突出部27b和27′b相对于环体26和沟槽30的外表面沿径向向外伸出，并且位于在环28的圆周上完全确定的位置。

环28的环体26在其圆周部分的上端还有两个凹口33和33′，它们用于在将环28插入其位于一个燃料组件喷嘴34的开口31内的工作位置(参见图9)时，表示环28的定向。

在开口31(见图9)的边缘上设有两个凹口35和35′，在环28的锁紧位置，凹口35和35′与环28的凹口33和33′吻合。

环28的环体26在其上部具有四个向内伸出、相互成90°分布并由锯齿状缺口36隔开的扇形区，在环28已装在开口31内之后，一可使环28绕其轴线转动的工具的分支可以嵌入所述的锯齿状缺口36之中。

将开口31(见图9)加工成使其具有两个内挡块37和37′，它们朝开口31的内部径向伸出，并由两个轴向通道38相互隔开。

挡块37和37′只是在开口31的一部分长度范围内加工出，因此在开口31内形成与该开口的轴线垂直的多个支承面。挡块37和37′以及轴向通道38(它们的位置类似于图6中挡块11′a和轴向通道11′b的位置)沿圆周方向的角度范围与环28的挡块29以及这些挡块之间的轴向通道在圆周方向上的角度范围相同。

开口31的上部向外扩张呈截头圆锥形表面39的形状，以便在环28已插入开口31之后，引导并转动用来操作环28的工具。

在开口31的上部上还机加工出两个围绕开口31的轴线成180°分布的凹口40和40′。

此外，在开口31的截头圆锥形上部39上还加工出两个凹口41，这两个凹口成180°分布并与凹口40、40′成90°。

凹口40和40′的排列使它们在环28的锁紧位置能容纳弹性环27的突出部27b和27′b。在此位置上，环28的挡块29覆盖住开口31的轴向通道。

当环28的取向与通过使环28的凹口33和33′和开口31的相应凹口35和35′吻合而标示出的锁紧位置相对应时，环28能沿轴向嵌在开口31中。因此，环28的成组的突出部32和32′正对开口31的两个凹口42，然后固定的突出部27b和27′b正对凹口40和40′。这样，环28可毫无困难地插在开口31中。

在这种状态下，环28(它的挡块29关闭了开口31的轴向通道38)可锁紧一根导向套管，这根导向套管如图5、6和7中所示的导向套管4′，其上装有一个例如套筒16的支承套筒。挡块29和37、37′的轴向尺寸使得这些尺寸的总和大致等于或者稍小于边缘16f和16h之间的轴向距离，套筒16通过边缘16f和16h分别压在喷嘴和环28的挡块上。

在开口31内处于其锁紧位置的环28(其挡块29压在开口的挡块37和37′上)由此可把导向套管4′固定在组件1的喷嘴上。

为了松开导向套管的连接，采用一种带有分支的工具将环28在开口31内转动90°，所述分支在开口31的截头圆锥形部分39内容纳在环28的锯齿状缺口36内。

借助于弹性环27在开始转动并离开凹口40和40′时的变形，弹性环27的突出部27b和27′b能沿直径方向缩回。

在弹性环27已转动90°之后，突出部27b和27′b到达凹口41并且由于环27具有的弹性而快速装入凹口41之中。然后，将环28保持在非锁紧位置，此时，在挡块29之间的环28的轴向通道对准开口31的轴向通道38。于是，导向套管不再保持在喷嘴的开口31内。

但是，由于将成组的突出部32和32′插入一个在开口31内空腔43之下加工出的沟槽43，环28仍然沿轴向保持在开口31内。

同样也可能使用这样一个环，该环没有如同32、32′那样的固定突出部，并且可以提供转位开口40和40′，这些开口具有一个向外倾斜的接合部分。这个环被强制地嵌入开口40和40′中。在未锁紧位置，该环由沟槽43的边缘保持，开口41没有露出在外的部分。

图10、11和12示出了用于把导向套管4″的端部固定在一个开口11″内的装置的第二实施例，所述开口11″贯穿根据本发明的燃料组件的一个可拆卸喷嘴5″的连接板10″。

在图10中，固定装置已处于其安装好的状态，导向套管被嵌入并被锁紧在所述喷嘴的连接板的开口11″内。

在图11中，固定装置处于未安装好的状态，但已位于允许各零件相互接合和组装的位置。

在图12中，固定装置已处于组装状态，但导向套管尚未嵌入连接板的开口内。

该固定装置包括一个用参考标号19整体标出的支承套筒和一个环22，所述套筒由两个零件20和21组成。

套筒19的两个零件20和21相互连结，一个装在另一个上，而且在环22已经嵌入并安装在支承套筒的零件21上之后，由一条焊缝26连结在一起。

支承套筒19由两个零件组成使得安装环22成为可能，该环22被不能完全取出的安装；使得它能在支承套筒上转动。

在支承套筒19和环22组装好之后，将支承套筒19套在导向套管4的端部上，并由一条焊缝固定在后者上。

这种导向套管固定装置还包括贯穿连接板10″的开口11″，将所述连接板加工成与环22和支承套筒19具有相互配合的关系。

将支承套筒19的零件20做成一环状构件的形式，它包括一个圆柱形的内孔20a和一个向外伸出的凸缘20b，该凸缘20b又包括一个与零件20的轴线垂直的支承面20c以及四个周边缺口20d，如图13所示，当燃料棒25被抽出或者插入燃料组件1时，所述缺口20d允许四根燃料棒25通过。

支承套筒19的零件21包括一个圆柱形的环箍21c，它的外径稍小于零件20的圆柱形环箍20a的内径。

从图11和11A中可以特别明显地看出。零件21的环箍21c具有多个贯穿的轴向长孔21a和21b，所述长孔21a在环箍21c的一个直径的两端彼此相对，而长孔21b在环箍21c的一个第二直径的两端彼此相对，并且所述第二直径与长孔21a所通过的直径成45°角。

支承套筒19的零件21还包括一个厚度大于环箍21c的上部21d。

环形上部21d的下缘构成一个环形支承缘21e。

从图10中可以看出，贯穿连接板10″的开口11″被加工成具有四个由轴向通道11″b隔开的支承挡块11″a，所述挡块11″a围绕开口11″的轴线相互成90°的分布。

环22包括一个由圆柱形环箍构成的下部22a，它的壁被变形成两个沿直径方向相对的区域，以便构成两个可朝环箍22a的内部径向弹性变形的部分22b。

在其上部，环22包括四个支承挡块22c，它们相互成90°的排列并且由环22的环箍的外侧面的轴向通道22d隔开。

支承挡块22c沿圆周方向的宽度与开口11″的通道11″b的宽度基本相符，而轴向通道22d沿圆周方向的宽度与开口11″的挡块11″a沿圆周方向的宽度基本相符。

于是，正如在下文中将要说明的那样，由固定在导向套管4″的端部上的支承套筒19和环22构成的组件(参见图12)能够沿轴线方向插入开口11″的内部。

环22的内孔包括两个直径不同的相继部分，该孔上部的直径稍大于孔下部的直径。在环22内孔的这两个直径不同的部分之间形成一个缘22e，它的形状与支承套筒的零件21的支承缘21e相对应。

使图11中所示的零件20、21和22按照图12所示的方法连结在一起并固定在导向套管4″的端部上。

首先，使环22以其内孔通过环箍21c的下部套到零件21上。环22的内孔的缘22e与零件21的形状相符的支承缘21e接触。

将零件21的环箍21c插入环箍20a的孔中，插入部分遍及环箍20a的全长。环22的壳22a的下部搁置在零件20的环箍20a的端部上。

用一条焊缝26将支承套筒19的零件20和21固定在一起。

将导向套管4″的端部插入零件21的内部，插入部分遍及零件21的全长，并在支承套筒的零件21和导向套管4″的端部之间焊一个连结焊缝。

于是，导向套管4″的端部，支承套筒19和环22就处于图12所示的组装位置。

将环22的可弹性变形的部分22b嵌入支承套筒19的狭槽21a中。由此，使环22保持在支承套筒19上，位于定向确定的位置。

在该位置上，可拆卸喷嘴5″的连接板10″能接合在导向套管4″的端部上，由此使支承挡块22c通过在连接板的开口11″的轴向通道11″b内滑动而移动。

与此同时，连接板的开口11″的支承挡块11″a可在环22的轴向通道22d内滑动，所述通道22d在导向套管4″的端部保持固定的取向。

将连接板10″接合在导向套管上，直至支承套筒19的零件20的支承缘20c与位于连接板的开口11″的边缘部分的挡块11″a的下部接触为止。

支承缘20c和环22的支承挡块22c的下缘之间的轴向距离是这样的，即在这种状态下，挡块22c的下支承缘位于开口11″的支承挡块11″a的上缘上方。

然后，使用一种带有致动部分的工具转动环22，直至环22的可弹性变形部分22b从套筒的零件21的环箍21c的狭槽21a移到狭槽21b为止，所述致动部分从连接板10″上方插入开口11″上部内的环22的支承挡块22c之间。

将环22不能完全取出的安装在支承套筒19的零件20和21之间，并可围绕零件21，尤其是通过其支承缘22e自由转动，所述支承缘22e接合在零件21的外缘21e上。

当可弹性变形部分22b已嵌入套筒的零件21的狭槽21b时，环22被转换到导向套管的锁紧位置，挡块22c的下支承缘垂直定位，与连接板10″的开口11″中的支承挡块11″a的上缘成一直线。

同时，把连接板10″的一组开口接合在组件1的一组导向套管上。然后，接连地将每根导向套管4″的端部锁紧在连接板10″上。

为了松开组件1的每一根导向套管，使用允许用以固定导向套管的每个组件1的环22转动的工具，从而将该环22设置在非锁紧位置，此时，可弹性变形部分22b嵌入套筒上的开口21a中。

于是，环22的挡块22c与位于连接板的开口11″的支承挡块11″a之间的轴向通道11″b对准。

当组件1的所有导向套管均被松开时，通过沿着组件1的轴线方向提升喷嘴就使可拆卸的顶部喷嘴离开导向套管的端部。

因此，根据本发明的燃料组件包括用来锁紧或松开在导向套管和可拆卸喷嘴的连接板之间的连结的快速装置．

此外，这种用于固定导向套管的装置全部安置在喷嘴的开口内。

在图5至7所示的第一实施例和图8和9所示的另一方案的情况下，处于锁紧和松开状态的环仍然固定在燃料组件的连接板内，并且在组件1的每根导向套管和喷嘴之间的载荷是通过套筒的支承挡块和环的支承挡块传递的，此处所述的环的支承挡块搁置在连接板的开口的支承挡块上。

在图10、11和12所示的第二实施例的情况下，处于锁紧和松开状态的环保持固定在导向套管的支承套筒上，并且导向套管和连接板之间施加的载荷是通过环传递的，所述环的支承面与连接板的支承面接触。

在任何情况下，这种用来固定导向套管的装置均整个安置在喷嘴内部，而且导向套管的端部相对于喷嘴的外表面而言是齐平的，或者是稍微缩回的。

此外，当拆开这种固定时，与一些燃料组件相比，不会产生放射性垃圾；此处所述的一些燃料组件包括借助于固定套筒固定在喷嘴中的导向套管，所述固定套筒必须在拆卸的瞬间成形，并且不能恢复。在已将组件拆开之后，固定套筒成为必须处置的垃圾；处置这种放射性垃圾必须谨慎，从而产生核反应堆的额外服务费用。

本发明不受已描述实施例的限制。

虽然上文介绍的是一种包括导向套管的可拆卸组件，本发明同样适用于包括实心连结杆的核燃料组件的情况，这些连结杆的端部可拆卸地固定在喷嘴上。

可以设想，在组件1的连接板中使用与上述形状不同的支承套筒、锁环以及贯穿开口。

尤其是，环和连接板内的开口可以包括不同数量的具有与上文所述支承挡块的形状不同的支承挡块。环可以包括一个或者多个小凸起，或一个或者多个小突出部，以便将环固定在喷嘴开口中或者支承套筒上。

可以将导向套管的支承套筒做成一个或者多个零件，所述零件可以带有或者不带有支承挡块，以及带有或者不带有用来把所述环固定在其锁紧或者松开位置上的空腔。环的可弹性变形的那些部分(它们可容纳在连接板的开口或者套筒的空腔中)可以具有与上文所述不同的形状。

通常，本发明适用于含有可拆卸喷嘴的由轻水冷却的核反应堆的任何燃料组件。

Claims (13)

1．一种用轻水冷却的核反应堆的可拆卸燃料组件，它包括一束平行的燃料棒(2)、隔圈(3)以及端部喷嘴(5，6)，所述燃料棒被保持在由导向套管(4，4′，4″)或者实心连结杆做成的一个构架(9)中，而所述喷嘴固定在所述导向套管或者连结杆(4)的端部上，至少一个喷嘴(5)通过导向套管(4，4′，4″)的端部以可拆卸的方式固定在每根导向套管或者连结杆(4，4′，4″)的一端上，所述导向套管的端部接合在一个贯穿被称作连接板并且与用来固定导向套管(4，4′，4″)的快速拆卸装置关联的喷嘴的一横板(10，10′，10″)的第一开口(11，11′，11″)之中，所述快速拆卸装置包括一个与所述导向套管(4，4′，4″)的端部做成一整体的支承套筒(16，19)，所述套筒包括至少一个第一支承缘(16f，20c)以及一个锁定环(18，22，28)，该支承缘能与第一开口(11，11′，11″)周边上的连接板(10，10′，10″)的一面接触，而所述锁定环围绕支承套筒(16，19)同轴设置，从而能进行围绕支承套筒(16，19)的转动；并包括至少两个第一支承挡块(18d，22c，29)和至少一个能沿径向弹性变形的部分(18b，22b，27)，其中所述挡块径向地伸出并由至少两个轴向的第一通道(18e，22d)隔开，

其特征为：

-所述喷嘴(5，5′，5″)的横板中的第一开口(11，11′，11″，31)具有至少两个向内伸出的第二支承挡块(11′a，11″a)，所述第二支承挡块由至少两个轴向的第二通道(11′b，11″b)隔开，并包括一个用于锁定环(18，22，28)的第一支承挡块的支承面，所述支承面位于所述第一开口内部而且与所述第一开口的轴线垂直；

-所述喷嘴的第一开口(11，11′，11″)以及所述支承套筒(16，19)中的至少一个包括多个第二径向开口(11′f，21a，21b)，它们用来接纳所述锁定环(18，22，28)的可弹性变形部分(18b，22b，27b，27′b)，以便将所述锁定环(18，22)固定在所述支承套筒(16，19)被锁紧在所述第一开口(11，11′，11″)内的位置或者固定于非锁紧位置；以及

-当所述支承套筒(16)不具有用来固定所述锁定环(18，22)的第二径向接纳开口(21a，21b)时，它包括至少两个第三支承挡块(16e)，所述挡块由至少两个轴向的第三通道(16′e)隔开。

2．根据权利要求1所述的燃料组件，其特征为：

-在连接板(10′，34)上的第一开口(11′，31)包括至少两个空腔(11′f，40，40′，41)，所述空腔沿着所述第一开口的圆周方向彼此相互隔开；

-所述锁定环(18，22，28)包括至少一个可弹性变形的部分(18b，27)和至少一个紧固部分(18c，36)，所述可弹性变形部分具有至少一个能容纳在第一开口(11′，31)的空腔(11′f，40，40′，41)内的沿径向向外伸出的部分(27b，27′b)，而所述紧固部分可通过连接板的第一开口(11′，31)的一个轴向端部(11′d，39)被接近，以便使位于所述第一开口(11′，31)内的锁定环(18，28)在非锁紧位置和锁紧位置之间转动，在所述非锁紧位置，所述锁定环(18，22)的第一支承挡块(18d，29)和第一轴向通道(18e)分别处于第一开口(11′，31)的第二支承挡块(11′a，37，37′)和第二轴向通道(11′b，38)的轴向延伸部分上，而在所述锁紧位置，所述锁定环(18，28)的第一支承挡块(18d，29)面对所述第一开口(11′，31)的第二轴向通道(11′b，38)；以及

-与导向套管(4′)的端部成一整体的支承套筒(16)包括多个沿径向朝外伸出的第三支承挡块(16e)，所述挡块沿圆周方向的宽度和位置对应于所述第一开口(11′)以及所述锁定环(18)的轴向第二通道(11′b，38，18e)在它们处于相对非锁紧状态时沿圆周方向的宽度和位置。

3．根据权利要求2所述的燃料组件，其特征为，所述锁定环(18)包括一个环箍，其上形成至少一个呈小的沿径向朝外伸出的弹性凸起(18b)形式的可弹性变形部分，它能容纳在所述第一开口(11′)的空腔(11′f)中。

4．根据权利要求2所述的燃料组件，其特征为，所述锁定环(28)包括一个管状的锁定环主体(26)以及一个嵌在锁定环主体(26)周围的弹性环(27)，在所述锁定环主体内设置有相对于锁定环主体(26)的内表面径向伸出的锁定环的第一支承挡块(29)，而所述弹性环包括至少一个突起(27b，27′b)，所述突起构成沿径向朝锁定环(28)的外侧伸出并能被容纳在喷嘴(34)的第一开口(31)的一个空腔(40，40′，41)中的可弹性变形部分。

5．根据权利要求4所述的燃料组件，其特征为，所述弹性环(27)被嵌在在锁定环主体(26)的外圆周部分上加工出的一个第一沟槽(30)内，并包括一个嵌入锁定环主体(26)的一个径向孔(30a)中的自由端(27a)。

6．根据权利要求4或5所述的燃料组件，其特征为，锁定环主体(26)包括至少两个突出部(32，32′)，它们用于将锁定环(28)轴向固定在喷嘴(34)的第一开口(31)内，当锁定环(28)处于其锁紧状态时，这些突出部(32，32′)能经由在第一开口(31)一端做出的空腔(42)嵌入位于锁定环主体(26)的内表面上的一个第二沟槽(43)中。

7．根据权利要求4或5所述的燃料组件，其特征为，通过所述弹性环(27)的至少两个突起(27b，27′b)使锁定环(28)轴向保持在喷嘴(34)的第一开口(31)内。

8．根据权利要求2所述的燃料组件，其特征为，与所述导向套管(4′)的一端成一整体的支承套筒(16)的每个第三支承挡块(16e)包括一个面向支承套筒(16)的第一支承缘(16f)的支承缘(16h)，所述支承缘(16h)沿着支承套筒(16)的轴向到第一支承缘(16f)的距离大于沿连接板上第一开口(11′，31)的一个第二支承挡块(11′a，37，37′)的轴向以及沿锁定环(18，28)的一个第一支承挡块(18d，29)的轴向的尺寸之和，并且借助于支承套管(16)沿导向套管(4′)的轴向相对于连接板(10′)的保持是通过支承套筒(16)的第三支承挡块(16e)、锁定环(18、28)的第一支承挡块(18d，29)以及连接板(10′)上第一开口(11′，31)的第二支承挡块(11′a，37，37′)相继进入彼此压靠的状态来提供的。

9．根据权利要求2所述的燃料组件，其特征为，导向套管(4′)的支承套筒(16)包括一个外圆柱形表面(16b)，该表面能接触在喷嘴连接板上的第一开口(11′，31)的第二支承挡块(11′a，37，37′)的一个圆柱形内表面并且只留下微小的间隙，以便使导向套管(4′)在喷嘴的第一开口(11′)内定中。

10．根据权利要求2所述的燃料组件，其特征为，在连接板(10′)上的第一开口(11′，31)包括一个基本上呈向外扩口的截头圆锥形的部分(11′d，39)，它用来将一个工具接合在一个用于夹紧锁定环(18，28)的紧固部分(18c，36)上，以便使锁定环在其锁紧位置和非锁紧位置之间转动。

11．根据权利要求1所述的燃料组件，其特征为，将支承套筒(19)做成两个部分并包括：

-一个环状的第一零件(20)，它包括一个环箍(20a)和用于压在位于第一开口(11″)周边的连接板(10″)的一表面上的第一支承缘(20c)；以及

-一个第二零件(21)，它包括一个有至少一个狭槽(21a，21b)贯穿其上的圆柱形环箍(21c)以及一个在其外表面上的第二外支承缘(21e)，在锁定环(22)已经接合在所述第二零件(21)的环箍(21c)上之后，通过焊接而以同轴设置的形式组装第一零件(20)和第二零件(21)，被不能完全取出地安装的锁定环(22)包括用来压在第一开口(11″)的对应的第二支承挡块(11″a)上的第一支承挡块(22c)，并能在第二零件(21)的第二外支承缘(21e)和第一零件(20)的第一支承缘(20c)之间的支承套筒(19)上围绕自身的轴线转动。

12．根据权利要求11所述的燃料组件，其特征为，连接板(10″)上的第一开口(11″)以及锁定环(22)均包括分别围绕第一开口(11″)和锁定环(22)的轴线相互成90°设置的四个第二和第一支承挡块(11″a，22c)；导向套管(4″)的支承套筒(19)包括两对狭槽(21a，21b)，它们沿直径相对并且沿着两个形成一个大约45°夹角的套筒的直径对准；而且锁定环(22)包括两个沿直径相对布置的可径向弹性变形部分。

13．根据权利要求1所述的燃料组件，其特征为，支承套筒(16，19)包括一个凸缘(16a，20b)，其上加工出第一支承缘(16f，20c)和一组缺口(16d，20d)，当燃料棒(25)被抽出或者插入所述燃料组件时，所述缺口(16d，20d)用于使燃料棒(25)通过。

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