CN108039215B - 燃料组件骨架修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料组件骨架修复系统及方法，所述燃料组件骨架修复系统包括：操作平台，用于放置修复工具和为操作人员提供活动空间；燃料篮，用于容纳和保护燃料组件；翻转装置，用于翻转所述燃料篮；燃料棒移位机构，用于移动所述燃料组件中的燃料棒。本发明可以对骨架受损的燃料组件进行修复，使其能再次入堆使用，这样保持了电站燃料循环的经济性，维持了换料方案不变化，节省了更换燃料组件的费用，并能最大限度地减少燃料组件损伤对电站的影响。

Description

燃料组件骨架修复系统及方法

技术领域

本发明涉及核反应堆的燃料组件修复技术领域，更具体地说，涉及一种燃料组件骨架修复系统及方法。

背景技术

2008年12月至今，岭澳核电站共发现数组燃料组件定位格架受损组件，经过评价，有部分燃料组件具有再利用价值，其中部分燃料组件的定位格架外条带导向翼卷曲变形，需要维修后才能再次入堆使用。燃料组件损伤后直接影响电站燃料循环的经济性，如能及时修复，一可以维持换料方案不变，二可以减少更换组件的费用，能最大限度地减少燃料组件损伤对电站的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种燃料组件骨架修复系统及燃料组件骨架修复方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种燃料组件骨架修复系统，包括：

操作平台，用于放置修复工具和为操作人员提供活动空间；

燃料篮，用于容纳和保护燃料组件；

翻转装置，用于翻转所述燃料篮；

燃料棒移位机构，用于移动所述燃料组件中的燃料棒。

优选地，所述操作平台包括：

主操作平台，用于为操作人员对系统各设备的安装、调试、运行与监控提供活动空间；

设置有设备挂架的辅助操作平台；

设置于水面上、并靠近所述翻转装置的翻转操作平台，用于提供操作人员操作所述翻转装置的活动空间。

优选地，所述主操作平台包括主操作平台基座、设置在所述主操作平台基座上的操作座台组件、设置在所述主操作平台基座边缘的护栏组件以及设置在所述主操作平台基座底部的支撑件。

优选地，所述辅助操作平台包括辅助操作平台基座、设置在所述辅助操作平台基座边缘的护栏组件、设置在所述辅助操作平台基座上的设备挂架，以及设置在所述辅助操作平台基座底部的支撑架；

所述设备挂架包括燃料棒移位装置临时存放挂架、摄像机挂架、燃料篮临时存放挂架和燃料篮吊装工具挂架。

优选地，所述翻转操作平台包括翻转操作平台基座、设置在所述翻转操作平台基座边缘的护栏组件、翻转平台组件以及设置在所述翻转操作平台基座底部的支撑架；

所述翻转操作平台基座的一侧设有转轴，所述翻转平台组件通过所述转轴与所述翻转操作平台基座转动连接。

优选地，所述操作平台还包括：设置在装罐池中的水下支撑机构，用于支撑所述主操作平台和辅助操作平台以及悬挂所述燃料篮。

优选地，所述水下支撑机构包括依次连接的水下支撑上段、水下支撑中段和水下支撑下段，所述水下支撑上段设置于水上，所述水下支撑中段和水下支撑下段均设置于水下；

所述主操作平台和所述辅助操作平台均固定在所述水下支撑上段，且所述辅助操作平台位于所述主操作平台的下方。

优选地，所述操作平台还包括用于存放和取用修复燃料组件骨架时所需工具的工具存取机构。

优选地，所述工具存取机构包括：

用于存放工具的工具存放架和安装在主操作平台上、用于挂放长杆工具的工具旋转挂架平台，以及用于吊装所述长杆工具的单臂吊车；

所述长杆工具包括下管座螺钉拆装工具、下管座螺钉胀形工具、上管座螺钉拆装工具、上管座螺钉胀形工具、通用工具、真空吸尘器操作工具。

优选地，所述燃料篮包括：

上部燃料篮，悬挂在所述水下支撑中段的上端，用于存放新的燃料组件骨架；

下部燃料篮，悬挂在所述水下支撑中段的下端，用于存放骨架有破损的乏燃料组件，所述水下支撑下段的下端设置有固定所述下部燃料篮端部的燃料篮保持框；

所述上部燃料篮和下部燃料篮之间相互对中连接。

优选地，所述翻转装置安装在装罐池底部，所述翻转装置包括底座、设置在所述底座上的支撑架和设置在所述支撑架上、用于使所述燃料篮翻转的旋转托架，以及驱动所述旋转托架旋转的驱动机构。

优选地，所述燃料棒移位机构包括：

移动平台，固定在所述水下支撑上段，并位于所述主操作平台的下方，用于实现燃料棒在X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动；

燃料棒移位装置，安装在所述移动平台上，用于抓取燃料棒，并由所述移动平台带动在X轴、Y轴和Z轴三个方向上进行一定距离的位移，使所述燃料棒移位。

优选地，所述移动平台包括安装支架、燃料棒移位装置支撑平台、X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机、X轴绝对值编码器、Y轴绝对值编码器和Z轴绝对值编码器；

所述燃料棒移位装置支撑平台用于支撑和固定所述燃料棒移位装置，所述X轴移动组件设置在所述安装支架上，所述Y轴移动组件设置在所述X轴移动组件上，所述Z轴移动组件设置在所述Y轴移动组件上，所述燃料棒移位装置支撑平台设置在所述Z向移动组件上；

所述X轴绝对值编码器连接并控制所述X轴驱动电机，所述X轴驱动电机驱动所述X轴移动组件在X轴方向进行移动；

所述Y轴绝对值编码器连接并控制所述Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机驱动所述Y轴移动组件在Y轴方向进行移动；

所述Z轴绝对值编码器连接并控制所述Z轴驱动电机，所述Z轴驱动电机驱动所述Z轴移动组件在Z轴方向进行移动。

优选地，所述燃料棒移位装置包括用于抓取所述燃料棒的燃料棒夹爪，用于驱动所述燃料棒夹爪抓取的驱动模块以及连接并控制所述驱动模块的控制系统。

优选地，所述修复系统还包括适配器，用于燃料组件与所述燃料篮之间的连接，以及所述燃料组件的组装和拆卸。

优选地，所述适配器包括：

作为拆除燃料组件上管座螺钉的固定和定位装置的上管座适配器；

作为拆除燃料组件下管座螺钉的固定和定位装置的下管座适配器；以及

用于实现燃料组件与燃料篮之间的对中连接的对中适配器。

优选地，所述燃料组件骨架修复系统还包括水下真空吸尘器，用于收集、过滤、清理燃料棒更换或燃料组件翻转运输过程中所产生的细屑和异物。

本发明还提供了一种燃料组件骨架修复方法，应用于上述的燃料组件骨架修复系统，所述修复方法包括以下步骤：

S1、将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述乏燃料组件的下管座朝上，拆除所述乏燃料组件的下管座；

S2、将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除所述新燃料组件的上管座；使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述新燃料组件的下管座朝上；

S3、将装有所述新燃料组件的燃料篮置于装有所述乏燃料组件的燃料篮上方，拆除所述新燃料组件的下管座，将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮对中连接；

S4、通过燃料棒移位机构将所述乏燃料组件的所有燃料棒拉入所述新燃料组件的骨架中；

S5、将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮分开，安装所述新燃料组件的下管座，使用翻转装置将装有所述新燃料组件的燃料篮翻转，安装所述新燃料组件的上管座，将所述新燃料组件吊离所述燃料篮。

优选地，所述步骤S1包括：将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，安装燃料篮上端盖；

使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述乏燃料组件的下管座朝上；

将装有所述乏燃料组件的燃料篮吊至专用存放平台固定，拆除所述乏燃料组件的下管座，在装有所述乏燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器；

所述步骤S2包括：将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除所述新燃料组件的上管座，在装有新燃料组件的燃料篮的上端面安装对中适配器；

使用翻转装置将装有所述新燃料组件的燃料篮翻转，使所述新燃料组件的下管座朝上；

所述步骤S3包括：将装有所述新燃料组件的燃料篮置于装有所述乏燃料组件的燃料篮上方，拆除所述新燃料组件的下管座，在装有所述新燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器，通过所有所述对中适配器将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮对中连接；

所述步骤S4包括：通过燃料棒移位机构伸入到新组件骨架内直至所述乏燃料组件的燃料棒下端塞，抓取所述燃料棒并自锁，将所述燃料棒拉入所述新燃料组件的骨架，最终将所述燃料棒拉到指定高度。

优选地，在所述步骤S5之后还包括：对所述新燃料组件进行系列检查并贮存。

优选地，在步骤S5之后，还包括以下步骤：

拆去受损燃料组件上的对中适配器，安装乏燃料组件的下管座和装有所述乏燃料组件的燃料篮的下端盖；

使用翻转装置将装有所述乏燃料组件的燃料篮翻转，拆除装有所述乏燃料组件的燃料篮的上端盖，将所述乏燃料组件吊离燃料篮，对所述乏燃料组件的骨架进行外观检查与贮存。

实施本发明的燃料组件骨架修复系统及燃料组件骨架修复方法，具有以下有益效果：本发明的燃料组件骨架修复设备及方法可以对骨架受损的燃料组件进行修复，使其能再次入堆使用，这样保持了电站燃料循环的经济性，维持了换料方案不变化，节省了更换燃料组件的费用，并能最大限度地减少燃料组件损伤对电站的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1a、图1b和图1c分别是本发明燃料组件骨架修复系统中的主操作平台的主视图、侧视图和俯视图；

图2a、图2b和图2c分别是本发明燃料组件骨架修复系统中的辅助操作平台的主视图、侧视图和俯视图；

图3a是本发明燃料组件骨架修复系统中的翻转操作平台的主视图；

图3b是图3a中的B-B截面图；

图3c是本发明燃料组件骨架修复系统中的翻转操作平台的俯视图；

图4a和图4b分别是本发明燃料组件骨架修复系统中的水下支撑机构的主视图和侧视图；

图5a是主操作平台设置在水下支撑机构上时的结构示意图；

图5b是图5a所示结构的俯视图；

图6a是辅助操作平台设置在水下支撑机构上时的结构示意图；

图6b是图6a所示结构的俯视图；

图7a、图7b和图7c分别是本发明燃料组件骨架修复系统中的工具旋转挂架的主视图、侧视图和俯视图；

图8是本发明燃料组件骨架修复系统中的燃料棒移位装置的结构示意图；

图9是本发明燃料组件骨架修复方法的流程图；

图10-图14是本发明燃料组件骨架修复方法的各步骤示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种燃料组件骨架修复系统，可应用于修复骨架损坏的燃料组件，使其能再次入堆使用，这样保持了电站燃料循环的经济性，节省了更换燃料组件的费用，并能最大限度地减少燃料组件损伤对电站的影响。

参阅图1c-图8，本发明的燃料组件骨架修复系统包括操作平台、燃料篮、翻转装置和燃料棒移位机构，操作平台用于放置修复工具和为操作人员提供活动空间；燃料篮用于容纳和保护燃料组件；翻转装置用于翻转燃料篮；燃料棒移位机构，用于移动燃料组件中的燃料棒。

优选地，操作平台包括主操作平台11、辅助操作平台12和翻转操作平台13。其中，主操作平台11用于为操作人员对系统各设备的安装、调试、运行与监控提供活动空间，保证人员操作的方便和安全，并提供修复设备与装罐池安装接口。辅助操作平台12上设置有各类支撑，可以保障设备的安装、操作、检修等，同时还设置有各类设备挂架，设备挂架包括燃料棒移位装置存放挂架124、摄像机挂架125、燃料篮临时存放挂架126和燃料篮吊装工具挂架127。翻转操作平台13设置于水面上，并靠近翻转装置翻转操作平台13，用于提供操作人员操作翻转装置的活动空间。

如图1a-图1c所示，主操作平台11包括主操作平台基座111、设置在主操作平台基座111上的操作座台组件、设置在主操作平台基座111边缘的护栏组件112以及设置在主操作平台基座111底部的支撑件113；支撑件113上设置有调整脚杯40，调整脚杯40包括在水平方向调整主操作平台基座111的水平调整脚杯41和在竖直方向调整主操作平台基座111的竖直调整脚杯42。

如图2a-图2c所示，辅助操作平台12包括辅助操作平台基座121、设置在辅助操作平台基座121边缘的护栏组件122、设置在辅助操作平台基座121上的多种设备挂架，以及设置在辅助操作平台基座121底部的支撑架123；支撑架123上设置有调整脚杯40，调整脚杯40包括在水平方向调整辅助操作平台基座121的水平调整脚杯41和和在竖直方向调整辅助操作平台基座121的竖直调整脚杯42；设备挂架包括水下支撑挂架、燃料棒移位装置存放挂架124、摄像机挂架125、燃料篮临时存放挂架126和燃料篮吊装工具挂架127。辅助操作平台基座121的一侧还设置有单臂吊车安装座128，单臂吊车安装在该单臂吊车安装座128上，单臂吊车安装座128的边缘还设置有护栏。

如图3a-3c所示，翻转操作平台13包括翻转操作平台基座131、设置在翻转操作平台基座131边缘的护栏组件132、翻转平台组件134以及设置在翻转操作平台基座131底部的支撑架134，支撑架133上设置有调整脚杯40。翻转操作平台基座131的一侧设有转轴，翻转平台组件134通过转轴与翻转操作平台基座131转动连接，当需要在装罐池与乏燃料贮存池之间转移燃料组件、螺钉收集筒等时，可将翻转平台组件134翻转90度。优选地，翻转平台组件134可通过涡轮蜗杆减速器1341与电机连接，由电机驱动而转动、翻转。

优选地，操作平台还包括设置在装罐池中的水下支撑机构14，用于支撑主操作平台11和辅助操作平台12、水下吸尘器吸头以及悬挂燃料篮，并实现下部燃料篮与上部燃料篮的精确对中，以保证抽棒精度。

如图4a-图4b所示，水下支撑机构14包括依次连接的水下支撑上段141、水下支撑中段142和水下支撑下段143，水下支撑上段141设置于水上，水下支撑中段142和水下支撑下段143均设置于水下，且水下支撑下段143位于最底部。如图5a-5b及6a-6b所示，主操作平台11和辅助操作平台12均固定在水下支撑上段141，且辅助操作平台12位于主操作平台11的下方。

水下支撑上段包括水下支撑上段主体、导向销和翻转支架，主操作平台11安装于水下支撑上段主体的一端顶部，导向销和翻转支架设置水下支撑上段主体的另一端，具体位于与水下支撑中段连接的一端。

水下支撑中段142包括水下支撑中段主体、设置于水下支撑中段主体两端的上部燃料篮托架1421和下部燃料篮托架1422、导向销和翻转支架。上部燃料篮托架1421设置在水下支撑上段主体连接的一端，下部燃料篮托架1422、导向销和翻转支架设置在与水下支撑下段主体连接的一端。

水下支撑下段包括：水下支撑下段主体、组装支撑座1433、燃料篮保持框1431和水下支撑底部脚杯1432，组装支撑座1433设置在水下支撑下段主体的上端，具体设置在与水下支撑中段主体连接的一端；燃料篮保持框1431设置在水下支撑下段143的下端，用于固定下部燃料篮的端部，使之保持稳定、不摆动；水下支撑底部脚杯1432设置在水下支撑下段主体的底部。

优选地，操作平台还包括工具存取机构，用于存放和取用修复燃料组件骨架时所需工具。优选地，工具存取机构包括用于存放工具的工具存放架和安装在主操作平台11上、用于挂放长杆工具的工具旋转挂架平台15，以及用于吊装长杆工具的单臂吊车。

具体的，工具存放架安装在装罐池边的墙壁上，用于吊装存放各类工具及适配器，组装长杆工具支撑。工具存放架包括基座、用于支撑基座的支撑架、设置在支撑架上的调整脚杯、设置在基座顶部边缘的护栏组件以及设置在基座上的各种挂架，挂架包括燃料篮吊装工具挂架和摄像机挂架。

如图7a-7c所示，工具旋转挂架15安装在主操作平台11上，利用单臂吊车操作，即可方便获取工具旋转挂架上挂放的各类长杆工具，长杆工具主要包括下管座螺钉拆装工具、下管座螺钉胀形工具、上管座螺钉拆装工具、上管座螺钉胀形工具、通用工具、真空吸尘器操作工具等。如图7a-图7c所示，工具旋转挂架15包括：基座151、设置在基座151顶部边缘的护栏组152、设置在护栏组件152上的长杆工具挂架组件153、用于支撑基座151的支撑件154和设置在支撑件154上的调整脚杯40。

燃料篮用于容纳、保护新燃料组件或骨架受损的乏燃料组件，并实现燃料组件的翻转操作和在各种工作平台之间的吊装，燃料组件通过各种适配器与燃料篮安装、对中和固定。燃料篮可以通过燃料篮吊装工具进行吊装、移动。优选地，燃料篮包括上部燃料篮和下部燃料篮，上部燃料篮和下部燃料篮之间相互对中连接。其中，上部燃料篮用于存放新的燃料组件骨架，下部燃料篮用于存放骨架有破损的乏燃料组件，上部燃料篮悬挂在水下支撑中段142的上端，即设置在水下支撑中段142与水下支撑上段141连接的一端；下部燃料篮悬挂在水下支撑中段142的下端，即设置在水下支撑中段142与水下支撑下段143连接的一端，水下支撑下段143的下端设置有固定下部燃料篮端部的燃料篮保持框1431。

具体的，上部燃料篮包括中空的上部燃料篮本体、分别设置在上部燃料篮本体两端的上部燃料篮上端板组件和上部燃料篮下端板组件、以及设置在上部燃料篮中部的翻转轴，翻转装置连接翻转轴并翻转上部燃料篮。

下部燃料篮包括中空下部燃料篮本体、分别设置在下部燃料篮本体两端的下部燃料篮下端板组件和下部燃料篮下端板组件、以及设置在下部燃料篮中部的翻转轴，翻转装置与翻转轴连接并翻转下部燃料篮。

优选地，翻转装置安装在装罐池底部，翻转装置包括底座、设置在底座上的支撑架和设置在支撑架上、用于使燃料篮翻转的旋转托架，以及驱动旋转托架旋转的驱动机构。翻转装置燃料篮可实现燃料篮的抽取、插入以及翻转，同时可暂存燃料篮，以便倒换燃料组件的操作工位。翻转装置正常情况下通过气动马达自动进行，异常情况也可通过配置的长柄工具在水面上手动进行。

优选地，燃料棒移位机构包括移动平台和燃料棒移位装置30，移动平台固定在水下支撑上段，并位于主操作平台11的下方，用于实现燃料棒在X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动；燃料棒移位装置30用于抓取燃料棒，安装在移动平台上，并由移动平台带动在X轴、Y轴和Z轴三个方向上进行一定距离的位移，以使燃料棒移位。

优选地，移动平台包括安装支架、燃料棒移位装置支撑平台、X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机、X轴绝对值编码器、Y轴绝对值编码器和Z轴绝对值编码器。燃料棒移位装置支撑平台22用于支撑和固定燃料棒移位装置，X轴绝对值编码器连接并控制X轴驱动电机，X轴驱动电机驱动X轴移动组件在X轴方向进行移动；Y轴绝对值编码器连接并控制Y轴驱动电机，Y轴驱动电机驱动Y轴移动组件在Y轴方向进行移动；Z轴绝对值编码器连接并控制Z轴驱动电机，Z轴驱动电机驱动Z轴移动组件25在Z轴方向进行移动。X轴移动组件设置在安装支架上，Y轴移动组件设置在X轴移动组件上，Z轴移动组件25设置在Y轴移动组件上，燃料棒移位装置支撑平台设置在Z向移动组件上。移动平台可以通过电动方式实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的移动，X轴、Y轴运动行程可覆盖燃料棒拉拔位置、燃料棒临时贮存容器位置，沿X轴远端极限行程位置可使移动平台留出足够的燃料篮位置操作空间，Z轴方向运动带动燃料棒移位装置30进行垂直运动，以实现燃料棒移位装置30插入和抽出燃料棒对中适配器，与燃料棒进行机械精确对中。

燃料棒移位装置30安装在移动平台上，可在移动平台带动下沿X轴、Y轴、Z轴三个方向上进行一定距离的位移，从而使燃料棒移位装置30与燃料组件的燃料棒对准，然后进行插/拉棒操作及水平移动。如图8所示，燃料棒移位装置30包括用于抓取燃料棒的燃料棒夹爪31，用于驱动燃料棒夹爪31抓取的驱动模块32以及连接并控制驱动模块32的控制系统33，燃料棒夹爪31能自动识别高度并实现自动抓取及释放功能。优选地，燃料棒移位装置30还包括支架及导向模块34。

优选地，修复系统还包括适配器，用于燃料组件与燃料篮之间的连接，以及燃料组件的组装和拆卸。优选地，适配器包括上管座适配器、下管座适配器和对中适配器，上管座适配器作为拆除燃料组件上管座螺钉的固定和定位装置；下管座适配器作为拆除燃料组件下管座螺钉的固定和定位装置；对中适配器用于实现燃料组件与燃料篮之间的对中连接。

优选地，燃料组件骨架修复系统还包括水下真空吸尘器，用于收集、过滤、清理燃料棒更换或燃料组件翻转运输过程中所产生的细屑和异物，并将清洁的水排放回水池中。水下真空吸尘器设置在水池底部，主要功能是收集燃料棒更换或燃料组件翻转运输等过程中所产生的细屑和异物，并通过过滤器将异物进行过滤，最终将清洁的水排放回水池中。水下真空吸尘器主要由吸头组件、粗过滤组件、精过滤组件、泵、滤芯收集筒等组成。水下真空吸尘器的吸头组件组装、过滤组件更换、滤芯收集、主体吊装由长杆工具完成。

参阅图9，本发明还公开了一种燃料组件骨架修复方法，应用于上述的燃料组件骨架修复系统，修复方法包括以下步骤：

S1、将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，使用翻转装置将燃料篮翻转，使乏燃料组件的下管座朝上，拆除乏燃料组件的下管座；

S2、将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除新燃料组件的上管座；使用翻转装置将燃料篮翻转，使新燃料组件的下管座朝上；

S3、将装有新燃料组件的燃料篮置于装有乏燃料组件的燃料篮上方，拆除新燃料组件的下管座，将装有新燃料组件的燃料篮与装有乏燃料组件的燃料篮对中连接；

S4、通过燃料棒移位机构将乏燃料组件的所有燃料棒拉入新燃料组件的骨架中；

S5、将装有新燃料组件的燃料篮与装有乏燃料组件的燃料篮分开，安装新燃料组件的下管座，使用翻转装置将装有新燃料组件的燃料篮翻转，安装新燃料组件的上管座，将新燃料组件吊离燃料篮。

优选地，步骤S1包括：将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，安装燃料篮上端盖；

使用翻转装置将燃料篮翻转，使乏燃料组件的下管座朝上；

将装有乏燃料组件的燃料篮吊至专用存放平台固定，拆除乏燃料组件的下管座，在装有乏燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器；

步骤S2包括：将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除新燃料组件的上管座，在装有新燃料组件的燃料篮的上端面安装对中适配器；

使用翻转装置将装有新燃料组件的燃料篮翻转，使新燃料组件的下管座朝上；

步骤S3包括：将装有新燃料组件的燃料篮置于装有乏燃料组件的燃料篮上方，拆除新燃料组件的下管座，在装有新燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器，通过所有对中适配器将装有新燃料组件的燃料篮与装有乏燃料组件的燃料篮对中连接；

步骤S4包括：通过燃料棒移位机构伸入到新组件骨架内直至乏燃料组件的燃料棒下端塞，抓取燃料棒并自锁，将燃料棒拉入新燃料组件的骨架，最终将燃料棒拉到指定高度。

优选地，在步骤S5之后还包括：对新燃料组件进行系列检查并贮存。

优选地，在步骤S5之后，还包括以下步骤：

拆去受损燃料组件上的对中适配器，安装乏燃料组件的下管座和装有乏燃料组件的燃料篮的下端盖；

使用翻转装置将装有乏燃料组件的燃料篮翻转，拆除装有乏燃料组件的燃料篮的上端盖，将乏燃料组件吊离燃料篮，对乏燃料组件的骨架进行外观检查与贮存。

下面结合附图中的图10-图14，对本发明的燃料组件骨架修复方法作进一步详细的说明；

(1)骨架受损的乏燃料组件准备：

如图10所示，待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，安装该燃料篮的上端盖；将燃料篮翻转，使乏燃料组件的下管座朝上，将燃料篮吊至专用存放平台固定；拆除燃料篮的下管座，在燃料篮的下端面安装对中适配器安装。

(2)新燃料组件骨架准备：

如图11所示，将新燃料组件的骨架等放入另一燃料篮，拆除新燃料组件骨架上的上管座，在燃料篮的上端面安装对中适配器；

翻转燃料篮，使新燃料组件骨架上的下管座朝上；

将装有新燃料组件骨架的燃料篮置于装有乏燃料组件的燃料篮上方，拆除新燃料组件骨架上的下管座，在燃料篮的下端面安装对中适配器。

(3)燃料棒拉入新燃料组件骨架：

如图12所示，通过对中适配器，将燃料棒移位机构的燃料棒夹爪伸入到新组件骨架内直至乏燃料组件的燃料棒下端塞，抓取燃料棒并自锁，操作燃料棒移位机构将燃料棒拉入新燃料组件的骨架中，最终将燃料棒拉到指定高度；

重复上述操作，直至乏燃料组件的所有燃料棒均被拉入新的燃料组件骨架中。

(4)新燃料组件组装：

如图13所示，拆除燃料篮的下端面的对中适配器，安装新燃料组件的下管座，安装装有新燃料组件的燃料篮的下端盖；

翻转燃料篮、拆去燃料篮的上端面的对中适配器，安装新燃料组件的上管座，将新燃料组件吊离燃料篮，对新燃料组件进行系列检查并贮存。

(5)乏燃料组件骨架贮存：

如图14所示，拆去燃料篮的下端面的对中适配器，安装乏燃料组件的下管座，安装燃料篮的下端盖；将燃料篮翻转、拆除燃料篮的上端盖，将乏燃料组件吊离燃料篮，对乏燃料组件的骨架进行外观检查与贮存。

综上所述，本发明的燃料组件骨架修复系统及燃料组件骨架修复方法可以对骨架受损的燃料组件进行修复，使其能再次入堆使用，这样保持了电站燃料循环的经济性，维持了换料方案不变化，节省了更换燃料组件的费用，最大限度地减少燃料组件损伤对电站的影响。采用本发明将更加适应国内核电站的现场实施，与现场实施环境、核电站管理等方面更加匹配；通过本发明的燃料组件骨架修复系统和修复方法，有助于更好地解决一些关键实施难点，更安全和方便快捷地对骨架破损的燃料组件进行修复。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种燃料组件骨架修复系统，其特征在于，包括：

操作平台，用于放置修复工具和为操作人员提供活动空间；

燃料篮，用于容纳和保护燃料组件；

翻转装置，用于翻转所述燃料篮；

燃料棒移位机构，用于移动所述燃料组件中的燃料棒；

其中，所述操作平台包括：

设置在装罐池中的水下支撑机构(14)，所述水下支撑机构（14）包括依次连接的水下支撑上段(141)、水下支撑中段(142)和水下支撑下段(143)；

所述燃料篮包括：

上部燃料篮，悬挂在所述水下支撑中段(142)的上端，用于存放新的燃料组件骨架；

下部燃料篮，悬挂在所述水下支撑中段(142)的下端，用于存放骨架有破损的乏燃料组件，所述水下支撑下段(143)的下端设置有固定所述下部燃料篮端部的燃料篮保持框(1431)；

所述上部燃料篮和下部燃料篮之间通过对中适配器相互对中连接。

2.根据权利要求1所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述操作平台还包括：

主操作平台(11)，用于为操作人员对系统各设备的安装、调试、运行与监控提供活动空间；

设置有设备挂架的辅助操作平台(12)；

设置于水面上、并靠近所述翻转装置的翻转操作平台(13)，用于提供操作人员操作所述翻转装置的活动空间。

3.根据权利要求2所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述主操作平台(11)包括主操作平台基座(111)、设置在所述主操作平台基座(111)上的操作座台组件、设置在所述主操作平台基座(111)边缘的护栏组件(112)以及设置在所述主操作平台基座(111)底部的支撑件(113)。

4.根据权利要求2所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述辅助操作平台(12)包括辅助操作平台基座(121)、设置在所述辅助操作平台基座(121)边缘的护栏组件(122)、设置在所述辅助操作平台基座(121)上的设备挂架，以及设置在所述辅助操作平台基座(121)底部的支撑架(123)；

所述设备挂架包括燃料棒移位装置临时存放挂架(124)、摄像机挂架(125)、燃料篮临时存放挂架(126)和燃料篮吊装工具挂架(127)。

5.根据权利要求2所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述翻转操作平台(13)包括翻转操作平台基座(131)、设置在所述翻转操作平台基座(131)边缘的护栏组件(132)、翻转平台组件(134)以及设置在所述翻转操作平台基座(131)底部的支撑架(133)；

所述翻转操作平台基座(131)的一侧设有转轴，所述翻转平台组件(134)通过所述转轴与所述翻转操作平台基座(131)转动连接。

6.根据权利要求2所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于：所述设置在装罐池中的水下支撑机构(14)，用于支撑所述主操作平台(11)和辅助操作平台(12)以及悬挂所述燃料篮。

7.根据权利要求6所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述水下支撑上段(141)设置于水上，所述水下支撑中段(142)和水下支撑下段(143)均设置于水下；

所述主操作平台(11)和所述辅助操作平台(12)均固定在所述水下支撑上段(141)，且所述辅助操作平台(12)位于所述主操作平台(11)的下方。

8.根据权利要求2所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述操作平台还包括用于存放和取用修复燃料组件骨架时所需工具的工具存取机构。

9.根据权利要求8所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述工具存取机构包括：

用于存放工具的工具存放架和安装在主操作平台(11)上、用于挂放长杆工具的工具旋转挂架平台(15)，以及用于吊装所述长杆工具的单臂吊车；

所述长杆工具包括下管座螺钉拆装工具、下管座螺钉胀形工具、上管座螺钉拆装工具、上管座螺钉胀形工具、通用工具、真空吸尘器操作工具。

10.根据权利要求1所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述翻转装置安装在装罐池底部，所述翻转装置包括底座、设置在所述底座上的支撑架和设置在所述支撑架上、用于使所述燃料篮翻转的旋转托架，以及驱动所述旋转托架旋转的驱动机构。

11.根据权利要求7所述的燃料组件骨架修复系统 ，其特征在于，所述燃料棒移位机构包括：

移动平台，固定在所述水下支撑上段(141)，并位于所述主操作平台(11)的下方，用于实现燃料棒在X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动；

燃料棒移位装置，安装在所述移动平台上，用于抓取燃料棒，并由所述移动平台带动在X轴、Y轴和Z轴三个方向上进行一定距离的位移，使所述燃料棒移位。

12.根据权利要求11所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述移动平台包括安装支架、燃料棒移位装置支撑平台、X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机、X轴绝对值编码器、Y轴绝对值编码器和Z轴绝对值编码器；

所述燃料棒移位装置支撑平台用于支撑和固定所述燃料棒移位装置(30)，所述X轴移动组件设置在所述安装支架上，所述Y轴移动组件设置在所述X轴移动组件上，所述Z轴移动组件设置在所述Y轴移动组件上，所述燃料棒移位装置支撑平台设置在所述Z轴移动组件上；

所述X轴绝对值编码器连接并控制所述X轴驱动电机，所述X轴驱动电机驱动所述X轴移动组件在X轴方向进行移动；

所述Y轴绝对值编码器连接并控制所述Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机驱动所述Y轴移动组件在Y轴方向进行移动；

所述Z轴绝对值编码器连接并控制所述Z轴驱动电机，所述Z轴驱动电机驱动所述Z轴移动组件在Z轴方向进行移动。

13.根据权利要求11所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述燃料棒移位装置(30)包括用于抓取所述燃料棒的燃料棒夹爪(31)，用于驱动所述燃料棒夹爪(31)抓取的驱动模块(32)以及连接并控制所述驱动模块(32)的控制系统(33)。

14.根据权利要求1所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述修复系统还包括适配器，用于燃料组件与所述燃料篮之间的连接，以及所述燃料组件的组装和拆卸。

15.根据权利要求14所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述适配器包括：

作为拆除燃料组件上管座螺钉的固定和定位装置的上管座适配器；

作为拆除燃料组件下管座螺钉的固定和定位装置的下管座适配器；以及

用于实现燃料组件与燃料篮之间的对中连接的对中适配器。

16.根据权利要求1-15任一项所述的燃料组件骨架修复系统，其特征在于，所述燃料组件骨架修复系统还包括水下真空吸尘器，用于收集、过滤、清理燃料棒更换或燃料组件翻转运输过程中所产生的细屑和异物。

17.一种燃料组件骨架修复方法，其特征在于，应用于权利要求1-16任一项所述的燃料组件骨架修复系统，所述修复方法包括以下步骤：

S1、将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述乏燃料组件的下管座朝上，拆除所述乏燃料组件的下管座；

S2、将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除所述新燃料组件的上管座；使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述新燃料组件的下管座朝上；

S3、将装有所述新燃料组件的燃料篮置于装有所述乏燃料组件的燃料篮上方，拆除所述新燃料组件的下管座，将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮对中连接；

S4、通过燃料棒移位机构将所述乏燃料组件的所有燃料棒拉入所述新燃料组件的骨架中；

S5、将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮分开，安装所述新燃料组件的下管座，使用翻转装置将装有所述新燃料组件的燃料篮翻转，安装所述新燃料组件的上管座，将所述新燃料组件吊离所述燃料篮。

18.根据权利要求17所述的燃料组件骨架修复方法，其特征在于，

所述步骤S1包括：将待更换骨架的乏燃料组件装入燃料篮中，安装燃料篮上端盖；

使用翻转装置将所述燃料篮翻转，使所述乏燃料组件的下管座朝上；

将装有所述乏燃料组件的燃料篮吊至专用存放平台固定，拆除所述乏燃料组件的下管座，在装有所述乏燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器；

所述步骤S2包括：将新燃料组件的骨架放入燃料篮中，拆除所述新燃料组件的上管座，在装有新燃料组件的燃料篮的上端面安装对中适配器；

使用翻转装置将装有所述新燃料组件的燃料篮翻转 ，使所述新燃料组件的下管座朝上；

所述步骤S3包括：将装有所述新燃料组件的燃料篮置于装有所述乏燃料组件的燃料篮上方，拆除所述新燃料组件的下管座，在装有所述新燃料组件的燃料篮的下端面安装对中适配器，通过所有所述对中适配器将装有所述新燃料组件的燃料篮与装有所述乏燃料组件的燃料篮对中连接；

所述步骤S4包括：通过燃料棒移位机构伸入到新组件骨架内直至所述乏燃料组件的燃料棒下端塞，抓取所述燃料棒并自锁，将所述燃料棒拉入所述新燃料组件的骨架，最终将所述燃料棒拉到指定高度。

19.根据权利要求17所述的燃料组件骨架修复方法，其特征在于，在所述步骤S5之后还包括：对所述新燃料组件进行系列检查并贮存。

20.根据权利要求18所述的燃料组件骨架修复方法，其特征在于，在步骤S5之后，还包括以下步骤：

拆去受损燃料组件上的对中适配器，安装乏燃料组件的下管座和装有所述乏燃料组件的燃料篮的下端盖；

使用翻转装置将装有所述乏燃料组件的燃料篮翻转，拆除装有所述乏燃料组件的燃料篮的上端盖，将所述乏燃料组件吊离燃料篮，对所述乏燃料组件的骨架进行外观检查与贮存。