CN108665989A - 核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，包括如下步骤：第一转移步骤，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移至翻转架上；第一翻转步骤，翻转架带动乏燃料相关组件从竖直方向翻转至水平方向；第二转移步骤，转移翻转后的剪切相关组件至剪切平台上，并通过剪切平台上的固定夹具固定；剪切步骤，剪切刀具一一剪切部分单棒后，固定夹具带动乏燃料相关组件转动预设角度，剪切刀具一一剪切部分单棒；第二翻转步骤，将单棒移出剪切平台，并使单棒在重力作用下由水平状态变成竖直状态；第三转移步骤，将单棒及乏燃料相关组件的头部分别转移至对应的贮存容器中。这样能够根据各个单棒的实际情况进行剪切，避免剪破单棒，降低安全隐患。

Description

核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法

技术领域

本发明涉及核电站乏燃料相关组件处理技术领域，特别是涉及一种核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法。

背景技术

随着核电事业的快速发展，越来越多的核电机组营运，而燃料组件作为核电机组里必须的“煤炭”也越来越多，电站首次大修后，66组乏可燃毒物组件及2组初级中子源组件将不再入堆，存放在乏燃料水池中的燃料组件或专用适配器上，需要占用近300个乏燃料存放格架，加之若干次大修后被更换的废控制棒组件、阻力塞组件及需要乏燃料运输、不再入堆的燃料组件也存放在乏水池格架内，这样周而复始下去乏水池的存放能力将不堪重负，且由于燃料组件中配插着相关组件，根据相关要求，无法进行乏燃料运输。通常通过旋转剪切刀具剪切相关组件的方式实现燃料组件的缩容，但是通过旋转剪切刀具对整个相关组件进行一次性，会导致部分相关组件的单棒存在泄漏，存在安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对目前相关组件进行一次性剪切导致部分相关组件的单棒泄漏的问题，提供一种能够根据各个单棒的实际情况进行一一剪切、避免单棒泄漏的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，包括如下步骤：

第一转移步骤，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移至翻转架上；

第一翻转步骤，所述翻转架带动所述乏燃料相关组件从竖直方向翻转至水平方向；

第二转移步骤，转移翻转后的所述剪切相关组件至剪切平台上，并通过所述剪切平台上的固定夹具固定；

剪切步骤，剪切刀具一一剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒后，所述固定夹具带动所述乏燃料相关组件转动预设角度，所述剪切刀具一一剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒；

第二翻转步骤，将所述单棒移出所述剪切平台，并使所述单棒在重力作用下由水平状态变成竖直状态；

第三转移步骤，将贮存容器旋转至预设角度，然后将所述单棒及所述乏燃料相关组件的头部分别转移至对应的所述贮存容器中，待所述贮存容器装满后，转移所述贮存容器至所述乏燃料水池中。

在其中一个实施例中，所述翻转台翻转所述乏燃料相关组件并触及水平限位，所述翻转台停止继续带动所述待相关组件翻转。

在其中一个实施例中，所述固定夹具带动所述乏燃料相关组件转动至少两次，每转动一次后，所述剪切刀具剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒，直至所述乏燃料相关组件的单棒剪切完成后，所述固定夹具停止带动所述相关组件转动。

在其中一个实施例中，标记所述乏燃料相关组件的各个单棒从1号至24号，且所述乏燃料相关组件的1号单棒至4号单棒的剪切位置相同，5号单棒至10号单棒的剪切位置相同，11号单棒至17号单棒剪切位置相同，18号单棒至22号单棒剪切位置相同，23号单棒和24号单棒剪切位置相同：

剪切时，所述剪切刀具剪切1号至4号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切5号至10号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切11号至17号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切18号至22号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切23号单棒及24号单棒，所述固定夹具停止转动。

在其中一个实施例中，所述核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括定位步骤，所述定位步骤位于所述剪切步骤之前以及所述第二转移步骤之后；

所述定位步骤包括如下步骤：

启动自动定位系统，并通过手动模式定位第一根所述单棒；

将所述自动定位系统从手动模式切换为自动模式，根据X/Y/Z坐标系自动识别各所述单棒的粗细，并定位至各个所述单棒的中心；

所述剪切刀具根据各所述单棒中心分别对各所述单棒进行剪切。

在其中一个实施例中，所述乏燃料相关组件包括中子源组件、控制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述固定夹具包括中子源夹具、控制棒夹具、可燃毒物夹具及阻力塞夹具，所述中子源夹具用于固定所述中子源组件，所述控制棒夹具用于固定所述控制棒组件，所述可燃毒物夹具用于固定所述可燃毒物组件，所述阻力塞夹具用于固定阻力塞组件。

在其中一个实施例中，所述核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括安装调试步骤，所述安装调试步骤在所述第一转移步骤之前；

所述安装调试步骤包括如下步骤：

安装所述剪切平台、所述翻转架、容器托架、所述临时挂架、所述剪切刀具；

将至少两个所述贮存容器分别转移至所述容器托架，再将所述贮存容器的盖子解锁取下并转移所述乏燃料水池，控制所述容器托架带动所述贮存容器旋转至所述预设角度；

所述自动定位系统上电，验证所述剪切刀具的定位精度；

模拟所述乏燃料相关组件的剪切实验。

在其中一个实施例中，所述预设角度的范围为10°～30°。

在其中一个实施例中，所述第一转移步骤还包括如下步骤：

将所述乏燃料相关组件先转移至临时挂架上，然后将所述乏燃料相关组件从所述临时挂架转移至所述翻转架上。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移到翻转架上，通过翻转架将乏燃料相关组件从竖直方向翻转至水平方向；然后将翻转后的乏燃料相关组件转移至剪切平台上并通过固定夹具固定，然后通过剪切刀具一一对乏燃料相关组件的单棒进行剪切；在剪切部分单棒后，固定夹具带动乏燃料相关组件翻转预设角度后，剪切刀具再一一剪切乏燃料相关组件的部分单棒，这样通过固定夹具带动带剪切相关组件转动并配合剪切刀具一个一个的剪切单棒，能够根据各个单棒的实际情况进行剪切，避免剪破单棒，降低安全隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明提供一种核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，该方法用于对核电站的乏燃料水池中的乏燃料相关组件进行剪切，以及时处理掉废弃的乏燃料相关组件，增加乏燃料水池中可用有效空格架数量，以减小乏燃料相关组件占用的空间，增加存储能力，达到缩容的目的。

在本发明的一实施例中，核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法包括如下步骤：

S100，第一转移步骤，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移至翻转架上；

S200，第一翻转步骤，翻转架带动乏燃料相关组件从竖直方向翻转至水平方向；

S300，第二转移步骤，转移翻转后的剪切相关组件至剪切平台上，并通过剪切平台上的固定夹具固定；

S400，剪切步骤，剪切刀具一一剪切乏燃料相关组件的部分单棒后，固定夹具带动乏燃料相关组件转动预设角度，剪切刀具一一剪切乏燃料相关组件的部分单棒；

S500，第二翻转步骤，将单棒移出剪切平台，并使单棒在重力作用下由水平状态变成竖直状态；

S600，第三转移步骤，将贮存容器旋转至预设角度，然后将单棒及乏燃料相关组件的头部分别转移至对应的贮存容器中，待贮存容器装满后，转移贮存容器至乏燃料水池中。

本发明的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法能够对核电站乏燃料水池中的乏燃料相关组件进行剪切，具体的：将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移到翻转架上；然后翻转架翻转，并带动翻转架上的乏燃料相关组件从竖直方向翻转到水平方向；再将乏燃料相关组件从翻转架转移到剪切平台上，并将乏燃料相关组件通过剪切平台上的固定夹具固定后，通过剪切平台上的剪切刀具对乏燃料相关组件进行剪切；剪切完成后，将单棒移出剪切平台，此时单棒在自身重力作用下从水平状态翻转成竖直状态；然后将单棒和头部分别转移到对应的贮存容器中；待贮存容器存储满后，将贮存容器转移到乏燃料水池中进行存储。若后续有对废弃的乏燃料组件进行处理或利用的方式，可将贮存容器从乏燃料水池中转移出。

示例的，乏燃料相关组件包括中子源组件、控制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件中的一种或多种。本发明的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法能够对中子源组件、制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件进行剪切和贮存，功能更加完善和多样化，满足核电站对所有乏燃料相关组件剪切缩容的需求，应用范围广。

需要说明的是，贮存容器倾斜后，能够方便单棒的安装，使得贮存容器内能够尽可能多的安装单棒。若贮存容器竖直放置，单棒放置到贮存容器后，会呈散开状，影响后续单棒的盛装。本发明将贮存容器倾斜，单棒装载到贮存容器后，单棒容易聚拢再一起，方便后续单棒的继续盛装，而且，还可以根据实际使用需求对单棒进行分类盛装。采用倾斜方式盛装单棒后，实现每个贮存容器尽可能多的装载单棒，减小单棒的占用空间，降低存储成本。

可以理解的是，乏燃料相关组件的中子源组件、控制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件均具有24根单棒和安装24根单棒的头部，24根单棒的分布形式完全相同。对乏燃料相关组件进行剪切后，24根单棒单独存储在一个贮存容器中，头部单独存储在一个贮存容器中，当对应的贮存容器存储满后，再将贮存容器转移到乏燃料水池中，减小占用空间。而且，贮存容器能够分类存储不同类型的乏燃料相关组件的单棒，满足可追溯性，每个贮存容器的最大负载能力为600kg。

乏燃料水池中具有多个燃料组件和适配器，各种类型的乏燃料相关组件均能安装到燃料组件与适配器中。适配器可以存储完好的乏燃料相关组件，也可存储废弃的乏燃料相关组件。若废弃的乏燃料相关组件一直存储在适配器中会存在占用空间导致存储能力不足的问题，因此需要将废弃的乏燃料相关组件进行剪切贮存，减少占用空间，提高贮存量。

由于24根单棒的剪切位置相异，乏燃料相关组件中含有放射性气体，对人体的危害比较大，剪切时必须保证精切定位不能剪破单棒，以避免造成放射性气体外漏，保证安全性能。采用本发明的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，能够对乏燃料相关组件的各个单棒进行逐一剪切，当单棒的剪切位置不对应剪切刀具时，固定夹具带动乏燃料相关组件转动，使得待剪切单棒的剪切位置对准剪切刀具，保证剪切时的安全性。

使用转移钩具将翻转架上的乏燃料相关组件转移到剪切平台上，具体的，使用转移钩具的双钩勾住乏燃料相关组件的连接板中间，大钩将相关组件的所有单棒收拢，一起将相关组件转移至剪切平台，并固定在固定夹具内进行剪切操作。剪切完成后，使用夹钳夹取一根单棒的端部，用转移钩具的大钩将单棒尾部溢出剪切平台，在自身重力作用下单棒尾部下沉，使得单棒由水平状态转变成竖直状态，此时使用夹钳将单棒转移到贮存容器中，并使用长杆抓具将头部转移至贮存容器中。可以理解的是，使用手动夹钳将阻力塞组件的单帮转移至小容器内贮存，再将装满阻力塞组件单棒的小容器转移到大贮存容器中存储。使用气动夹钳将中子源组件的单棒转移至贮存容器的小隔间内贮存，以便与可燃毒物组件的单棒和控制棒组件的单棒分开。需要说明的是，使用夹钳在转移单棒的任何阶段都不能掉棒，以免对单棒造成损伤，而且，夹钳的夹持力不得小于6kg。

本发明通过三个转移步骤、两个翻转步骤配合剪切步骤实现乏燃料相关组件的剪切缩容，将待剪切的乏燃料组件转移到翻转台上以对乏燃料相关组件进行翻转，并且，剪切刀具进行剪切过程中，固定夹具能够带动乏燃料相关组件转动，以使剪切刀具对应乏燃料相关组件单帮的剪切位置，即采用转乏燃料相关组件的方式，使得乏燃料相关组件满足剪切刀具的需求。

可以理解的是，可以直接将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移到翻转架上；当然，也可间接将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移到翻转架上，此时，先将乏燃料水池中的乏燃料相关组件转移到中间位置，再将所需的乏燃料相关组件从中间位置转移到翻转架上。

较佳地，在本实施例中，将乏燃料相关组件先转移至临时挂架上，然后将乏燃料相关组件从临时挂架转移至翻转架上。由于乏燃料相关组件的尺寸较大，通过吊车配合抓具抓取乏燃料相关组件。具体的，乏燃料水池旁设置乏燃料吊车，乏燃料吊车上安装抓具，通过乏燃料吊车带动抓具运动抓取乏燃料相关组件。需要说明的是，临时挂架可起到中转的作用，这一点上文已经提及；重要的是，使用临时挂架还能缩短慢速路程，提高乏燃料相关组件的转移效率。这是因为，在临时挂架与翻转平台之间还存在较多的设备，若使用乏燃料吊车转运，一方面乏燃料吊车的运动速度较慢，另一方面，为了避免乏燃料吊车与其他设备发生干涉，需要将临时挂架与翻转平台之间的设备拆除，这就影响运行。设置临时挂架后，能够缩短乏燃料吊车的运动距离，提高转移速度，通过吊车与乏燃料吊车的配合可以实现一个来回转移多组乏燃料相关组件。

可以理解的是，采用可燃毒物抓具抓取中子源组件、可燃毒物组件及阻力塞组件，采用控制棒抓具抓取控制棒组件。移动乏燃料吊车，将控制棒相关组件从乏燃料水池转移到装罐池临时挂架贮存，每次转移7组乏燃料相关组件。然后通过辅助吊车带动抓具从临时挂架上抓取不同类型的乏燃料相关组件转移至翻转架上。当然，也可只通过一个吊车带动抓具实现乏燃料相关组件的转移。

可选地，翻转架的翻转通过卷扬机带动翻转架进行翻转操作，以方便剪切刀具对乏燃料相关组件的单棒进行剪切。卷扬机的最大牵引力不超过900kg，提升速度不超过6m/min，为翻转架提供翻转动力。进一步地，翻转台翻转乏燃料相关组件并触及水平限位，翻转台停止继续带动待相关组件翻转。启动卷扬机，卷扬机带动翻转架及其上的乏燃料相关组件进行翻转操作，当翻转架翻转至水平限位后，观察水平限位触发，确认乏燃料相关组件已处于水平状态，控制卷扬机停止运动。较佳地，水平限位可为电气限位和/或机械限位，确保翻转架翻转到位，有效的解决目前采用辅助吊车翻转导致的损坏乏燃料相关组件的问题，提高安全性。

在本发明的一实施例中，固定夹具带动乏燃料相关组件转动至少两次，每转动一次后，剪切刀具剪切乏燃料相关组件的部分单棒，直至乏燃料相关组件的单棒剪切完成后，固定夹具停止带动相关组件转动。由于各个单棒的剪切位置相异，为避免单棒因剪切而损坏，固定夹具能够带动乏燃料相关组件转动，使得单棒的剪切位置对准剪切刀具。

具体的，乏燃料相关组件具有24根单棒，标记各个单棒从1号至24号，乏燃料相关组件的1号单棒至4号单棒的剪切位置相同，5号单棒至10号单棒的剪切位置相同，11号单棒至17号单棒剪切位置相同，18号单棒至22号单棒剪切位置相同，23号单棒和24号单棒剪切位置相同。转移钩具将乏燃料相关从翻转架上转移到剪切平台后，通过固定夹具对乏燃料相关组件进行固定，通过剪切刀具剪切1号至4号单棒，固定夹具旋转90°；剪切5号至10号单棒，固定夹具旋转90°；剪切刀具剪切11号至17号单棒，固定夹具旋转90°；剪切18号至22号单棒，固定夹具旋转90°；剪切刀具剪切23号单棒及24号单棒；每次只剪切一根单棒，优化了原来每次剪切一排的方式，剪断的部分长短一致，避免了剪破单棒且便于转移至贮存容器。本发明采用上述剪切方式对单棒进行剪切，能够在保证剪切效率的同时，对各个单棒在同一剪切位置剪切，避免剪破单棒而导致泄露问题。

作为一种可实施方式，核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括定位步骤，定位步骤位于剪切步骤之前以及第二转移步骤之后；

定位步骤包括如下步骤：

启动自动定位系统，并通过手动模式定位第一根单棒；

将自动定位系统从手动模式切换为自动模式，根据X/Y/Z坐标系自动识别各单棒的粗细，并定位至各个单棒的中心；剪切刀具根据各个单棒的中心进行剪切。

定位步骤用于对待剪切的乏燃料相关组件的第一根单棒及剪切刀具进行定位，以使得乏燃料相关组件的24根单棒的位置固定，即24根单棒都具有自己的精确坐标(X/Y/Z三维)，以第一根单棒为零点，标定后，所有的单棒都可实现自动定位，以mm为单位。这样，固定夹具带动乏燃料相关组件转动时，能够使得各个单棒的位置固定，方便剪切刀具对准各个单棒的剪切位置，且确保不会剪错单棒，操作简单快捷。示例的，采用十字滑台作为剪切刀具的运动平台，十字滑台具有三台电机和三个高精度编码器，以保证剪切刀具运动可靠。

通过定位步骤对乏燃料相关组件定位后，能够保证每个单棒的剪切位置位于距离连接板20mm处，即端塞实心部位，确保不会剪破单棒造成放射性气体释放，同时可保证24根单棒断口一致，避免给操作人员带来放射性内污染风险。例如，中子源组件、可燃毒物组件和阻力塞组件的剪切位置与连接板间距不超过20mm，即为单棒上端塞部位；控制棒组件的剪切位置与固定夹具侧面间距不超过20mm；保证不破坏单棒结构完整性。

而且，剪切刀具采用液压驱动PLC编程控制，液压缸中驱动介质为乏燃料水池中的硼酸水，不会对乏燃料相关组件造成危害，PLC编程可根据剪切压力自动控制“进刀”和“退刀”，剪切过程更加安全。定位完成后，按下控制剪切刀具运动的水泵启动按钮控制水泵启动，再按下“进刀”按钮直至剪切刀具将单棒剪断，需要注意的是，剪切刀具的剪切压力不能超过13MP。

可以理解的是，各个单棒粗细不同，自动定位系统能够对各个单棒的直径进行比较，识别各个单棒的粗细，进而定位各个单棒的中心。这里，单棒的中心是指单棒的横向中心和单棒的纵向中心。单棒的横向中心用来限定单棒的剪切位置，若剪切时超过单棒的横向中心，则会剪破单棒导致泄露，造成安全隐患。单棒的纵向中心是指单棒直径的圆心。剪切刀具剪切到单棒的纵向中心后，才会保证单棒剪切完成。而且，本实施例中剪切刀具为液压刀具。自动定位系统与液压刀具相配合，液压刀具根据自动定位系统定位的各单棒中心分别对各单棒进行剪切。同时，可以根据液压刀具的压力变化判断是否完成剪切单棒。

作为一种可实施方式，固定夹具包括中子源夹具、控制棒夹具、可燃毒物夹具及阻力塞夹具，中子源夹具用于固定中子源组件，控制棒夹具用于固定控制棒组件，可燃毒物夹具用于固定可燃毒物组件，阻力塞夹具用于固定阻力塞组件。通过对应的固定夹具夹持相应类型的乏燃料相关组件，使得乏燃料相关组件可靠的固定在剪切平台上，以实现对中子源组件、控制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件进行剪切和贮存，功能更加完善和多样化，满足核电站对所有乏燃料相关组件剪切缩容的需求。

作为一种可实施方式，核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括安装调试步骤S700，安装调试步骤S700在第一转移步骤之前；

安装调试步骤S700包括如下步骤：

安装剪切平台、翻转架、容器托架、临时挂架、剪切刀具；

将至少两个贮存容器分别转移至容器托架，再将贮存容器的盖子解锁取下并转移乏燃料水池；

自动定位系统上电，验证剪切刀具的定位精度；

模拟乏燃料相关组件的剪切实验。

在进行剪切缩容操作之前，需要将剪切缩容过程所需的各个设备进行组装，并进行模拟实验，使得乏燃料相关组件的剪切缩容顺利进行。具体的，拆除乏燃料水池附近的厂房装罐池周围水下灯、倒料工具支架、围栏等障碍物；在装罐池装满水，水位达到19.5米，硼浓度合格后打开乏燃料水池和装罐池之间的水闸门；依次安装剪切平台、翻转架、容器托架、临时挂架、卷扬机、十字滑台、剪切刀具、工具挂架；用乏燃料长柄工具转移两个贮存容器至容器托架；自动定位系统上电，进行走刀试验，验证剪切刀具通过PLC软件定位精确；验证刀具动作正常、压力显示在正常范围之内；进行模拟组件剪切试验，验证整套缩容设备功能正常。

需要说明的是，乏燃料相关组件的吊运、转移和剪切工作必须在树下3m进行，这是因为乏燃料相关组件有高辐射风险；而且，所有抓具及工具均能保证乏燃料相关组件和单棒高度在极限位置公开下仍处于水下3m，确保有足够的水屏蔽保证操作人员安全。任何水下剪切操作都不能引入油脂、润滑脂等一回路禁用物质，以免对燃料组件造成危害。

进一步地，贮存容器转移至容器托架后，旋转容器托架使容器托架旋转至预设角度。

容器托架带动贮存容器倾斜能够方便转移单棒。而且，贮存容器包括容器本体和容器盖子，容器盖子可拆卸的安装再容器本体上，旋转托架倾斜后，解锁容器盖子与容器本体，并用长柄工具将容器盖子转移至乏燃料水存放。此时，夹钳可以将单棒转移到对应的容器本体中，长杆抓具将头部转移至对应的容器本体中，装满后，再用长柄工具抓取容器盖子回装到容器本体上，将容器盖子旋转锁紧。使用乏燃料吊车将满载的贮存容器转移至乏燃料水池指定位置贮存，此时需注意贮存容器编号与正常燃料组件存放方向相一致。容器盖子上刻有编码，便于存放时确定方位，贮存容器转移时可直接使用核电站的乏燃料长柄工具抓取释放，操作安全方便，目前的容器没有盖子，还要使用专用工具才能转移，风险极高；采用具有容器盖子的贮存容器存储转移单棒，提高操作安全性。

再进一步地，预设角度的范围为10°～30°。也就是说，容器托架带动贮存容器旋转的角度范围为10°～30°。这样能够便于单棒的盛装，且保证尽可能多的盛装。在本实施例中，旋转托架手柄使旋转托架倾斜15°。

再进一步地，剪切步骤还包括如下步骤：

采用水下摄像装置对乏燃料相关组件进行盘存照相。

水下摄像装置可以为摄像机、照相机或者其他能够实现录像功能的结构。通过水下摄像装置对待剪切的乏燃料相关组件进行盘存照相，方便监控整个剪切缩容过程，保证剪切缩容过程顺利进行。

在对核电站乏燃料相关组件进行剪切缩容时，首先需要对需要使用的各个设备进行安装调试。具体的：拆除乏燃料水池附近的厂房装罐池周围水下灯、倒料工具支架、围栏等障碍物；在装罐池装满水，水位达到19.5米，硼浓度合格后打开乏燃料水池和装罐池之间的水闸门；依次安装剪切平台、翻转架、容器托架、临时挂架、卷扬机、十字滑台、剪切刀具、工具挂架；用乏燃料长柄工具转移两个贮存容器至容器托架，旋转托架手柄使旋转托架倾斜15°，开盖解锁后，容器盖子转移至乏燃料水池存放；自动定位系统上电，进行走刀试验，验证剪切刀具通过PLC软件定位精确；验证刀具动作正常、压力显示在正常范围之内；进行模拟组件剪切试验，验证整套缩容设备功能正常，利用水下高清摄像装置对要进行剪切缩容的相关组件进行盘存照相。

各个设备安装调试后，开始进行剪切缩容操作。移动乏燃料吊车，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移至装罐池旁的临时挂架贮存，每次转移7组(中子源组件、阻力塞组件、可燃毒物组件使用可燃毒物抓具抓取，控制棒组件使用控制棒抓具抓取)。辅助吊车带动抓具从临时挂架上抓取不同类型的乏燃料相关组件转移至翻转架。启动卷扬机开始翻转乏燃料相关组件，当翻转至水平限位后，观察水平限位触发，确认乏燃料相关组件已处于水平状态，拍下停止按钮。使用转移钩具的双钩钩住乏燃料相关组件连接板中间，大钩将乏燃料相关组件所有单棒收拢，一起将乏燃料相关组件转移至剪切平台并固定在固定夹具内(固定夹具根据不同的乏燃料相关组件类型进行选择)，全程水下摄像装置监视。依次拧紧三个压紧螺栓，将乏燃料相关组件固定牢靠。启动自动定位系统，手动模式下对第一根单棒进行标定，标定完成后切换为自动模式，按下“确认”按钮，系统根据X\Y\Z坐标自动定位到各个单棒。按下“水泵启动”按钮启动水泵，再按下“进刀”按钮控制剪切刀具“进刀”直至把单根棒剪断，注意观察压力不超过13MP。依次剪切1号至4号单棒，固定夹具旋转90°；剪切5号至10号单棒，固定夹具旋转90°；剪切11号至17号单棒，固定夹具旋转90°；剪切18号至22号单棒，固定夹具旋转90°；剪切23号单棒及24号单棒。用气动夹钳夹取一根单棒端部，用大钩将单棒尾部移出剪切平台，重力作用下单棒尾部下沉，由水平状态转换成竖直状态，将单棒转移至贮存容器；用手动夹钳将阻力塞组件单棒转移至小容器内贮存，再将装满阻力塞组件单棒的小容器转移至大贮存容器中；用气动夹钳将中子源组件单棒转移至贮存容器的小隔间内贮存，以便与可燃毒物组件单棒和控制组件单棒分开；用长杆抓具将乏燃料相关组件头部转移至容器贮存。贮存容器转移至乏燃料水池存放。用长柄工具抓取容器盖子回装到容器本体上，容器盖子旋转锁紧。乏燃料吊车将满载容器转移至乏燃料水池指定位置贮存，注意贮存容器编号与正常燃料组件存放方向一致。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一转移步骤，将乏燃料相关组件从乏燃料水池转移至翻转架上；

第一翻转步骤，所述翻转架带动所述乏燃料相关组件从竖直方向翻转至水平方向；

第二转移步骤，转移翻转后的所述剪切相关组件至剪切平台上，并通过所述剪切平台上的固定夹具固定；

剪切步骤，剪切刀具一一剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒后，所述固定夹具带动所述乏燃料相关组件转动预设角度，所述剪切刀具一一剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒；

第二翻转步骤，将所述单棒移出所述剪切平台，并使所述单棒在重力作用下由水平状态变成竖直状态；

第三转移步骤，将贮存容器旋转至预设角度，然后将所述单棒及所述乏燃料相关组件的头部分别转移至对应的所述贮存容器中，待所述贮存容器装满后，转移所述贮存容器至所述乏燃料水池中。

2.根据权利要求1所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述翻转台翻转所述乏燃料相关组件并触及水平限位，所述翻转台停止继续带动所述待相关组件翻转。

3.根据权利要求1所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述固定夹具带动所述乏燃料相关组件转动至少两次，每转动一次后，所述剪切刀具剪切所述乏燃料相关组件的部分单棒，直至所述乏燃料相关组件的单棒剪切完成后，所述固定夹具停止带动所述相关组件转动。

4.根据权利要求3所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，标记所述乏燃料相关组件的各个单棒从1号至24号，且所述乏燃料相关组件的1号单棒至4号单棒的剪切位置相同，5号单棒至10号单棒的剪切位置相同，11号单棒至17号单棒剪切位置相同，18号单棒至22号单棒剪切位置相同，23号单棒和24号单棒剪切位置相同：

剪切时，所述剪切刀具剪切1号至4号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切5号至10号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切11号至17号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切18号至22号单棒，所述固定夹具旋转90°；

所述剪切刀具剪切23号单棒及24号单棒，所述固定夹具停止转动。

5.根据权利要求1所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括定位步骤，所述定位步骤位于所述剪切步骤之前以及所述第二转移步骤之后；

所述定位步骤包括如下步骤：

启动自动定位系统，并通过手动模式定位第一根所述单棒；

将所述自动定位系统从手动模式切换为自动模式，根据X/Y/Z坐标系自动识别各所述单棒的粗细，并定位至各个所述单棒的中心；

所述剪切刀具根据各所述单棒中心分别对各所述单棒进行剪切。

6.根据权利要求1至5任一项所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述乏燃料相关组件包括中子源组件、控制棒组件、可燃毒物组件及阻力塞组件中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述固定夹具包括中子源夹具、控制棒夹具、可燃毒物夹具及阻力塞夹具，所述中子源夹具用于固定所述中子源组件，所述控制棒夹具用于固定所述控制棒组件，所述可燃毒物夹具用于固定所述可燃毒物组件，所述阻力塞夹具用于固定阻力塞组件。

8.根据权利要求5所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法还包括安装调试步骤，所述安装调试步骤在所述第一转移步骤之前；

所述安装调试步骤包括如下步骤：

安装所述剪切平台、所述翻转架、容器托架、所述临时挂架、所述剪切刀具；

将至少两个所述贮存容器分别转移至所述容器托架，再将所述贮存容器的盖子解锁取下并转移所述乏燃料水池，控制所述容器托架带动所述贮存容器旋转至所述预设角度；

所述自动定位系统上电，验证所述剪切刀具的定位精度；

模拟所述乏燃料相关组件的剪切实验。

9.根据权利要求1所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述预设角度的范围为10°～30°。

10.根据权利要求1所述的核电站乏燃料相关组件剪切缩容方法，其特征在于，所述第一转移步骤还包括如下步骤：

将所述乏燃料相关组件先转移至临时挂架上，然后将所述乏燃料相关组件从所述临时挂架转移至所述翻转架上。