CN1144234C - 用于将燃料棒装入核燃料组件的装置 - Google Patents
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Abstract
用于装载核燃料组件的装置，包括一确定平行的位置的骨架结构，用于接收被分布成层的燃料棒，所述装置包括一接收骨架结构的刚性结构、一接收燃料棒的接收箱(16)，燃料棒在接收箱(16)中的位置对应于在组件中位置和一拉工作台(26)，其包括一拉元件块，确保多个燃料棒同时从接收箱滑动到骨架结构中。接收骨架结构的刚性结构包括一工作台，工作台确保多组夹具中对应于特定类型组件的一组夹具以可移动方式被致动器所闭合的快速连接和拆卸装置所固定。拉工作台(26)从多个拉元件块中选择一个块，每个块上拉元件的位置对应于棒的具体的导向分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于装载核燃料组件的装置，即将燃料棒插入一个骨架结构的装置。
背景技术
现有组件的结构彼此不相同。用于加压水反应堆的组件通常包括由将底部喷嘴连接到顶部喷嘴并携带栅格的导向管组成的骨架，所述栅格用于保持燃料棒处于规则的排列。用于沸水反应堆的燃料组件具有多种结构。通常它们包含具有中央管的骨架结构，所述中央管连接两个喷嘴管并携带栅格，所述栅格被安装成能在纵向上在中央管上微小程度地“浮动”。在另一种情况下，骨架结构包括多个连接两个喷嘴的纵向结构管，每个管被分布在一个正方形的区段上，所述区段被一束燃料棒所占据。还有别的组件具有六边形横截面。
众所周知，具有众多的用于装载核燃料组件的装置，这些装置具有确定平行的燃料棒的接收位置的骨架结构，所述接收位置安排成层状。这种装置包括：
一用于在水平位置接收骨架结构的刚性结构；
一用于接收要被装载的棒的接收箱，棒被设置的位置与要被装载的组件中的棒的位置一致；
一用于拉或推棒的工作台，使棒一个接着一个地从接收箱到接收骨架结构。
法国专利FR-A-2 709 202所介绍类型的装置能够将棒装入用于加压水反应堆的燃料组件的骨架。这种装置给予满意的结果，但是当希望从装载一种指定类型的组件转换到装载具有不同的燃料棒分布的组件时，例如间距不同和/或燃料棒和导向管在排列中具有不同的分布，需对装置进行重大的调整和装置有可观的停机时间。
别的类型的现有的装置也具有上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将核燃料棒装入核燃料组件的装置，无论何时期望从制造一种类型的组件转换到制造另一种类型的组件，能够在较短的装置停机时间内，构成连续的用于轻水反应堆的燃料组件批量，因此，在使用中具有较高的灵活性。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于装载核燃料组件的装置，每个组件包括一确定平行的位置的骨架结构，用于接收被分布在平面层上的燃料棒，所述装置包括：一用于在水平位置接收骨架结构的刚性的骨架结构接收结构；一用于接收棒的棒接收箱，将棒装载在这样的位置，使它与棒在组件中的位置一致；一拉工作台，其包括一拉元件块，确保多个燃料棒同时从接收箱滑动到骨架结构中；所述的装置的特征在于：所述的骨架结构接收结构包括一工作台，确保从多组夹具中所选用的一组夹具以可移动方式被致动器所闭合的快速连接和拆卸装置所固定，所述多组夹具中的每一组夹具对应于特定类型的组件，其中，拉工作台被设计从多个块中接收用于选择拉元件的块，在每个块上，拉元件的位置对应于具体的导向分布。
优选地，所述组件的骨架结构包括骨架，骨架具有连接支承栅格的管，每个夹具至少包括一部分可被致动器控制，以便相对于结构锁定组件的栅格，各夹具的所述致动器可以被同时操纵。
优选地，所述夹具可彼此独立地操作，并携带用于锁定骨架结构的栅格的导板。
优选地，用于在可调整位置固定夹具支座的纵向滑道设在刚性的骨架接收结构上。
优选地，棒接收箱被一支承滑车所携带，并被一具有U形横截面的生物保护罩所覆盖，所述生物保护罩支承在滑车的上表面上。
优选地，用于接收组件骨架结构的刚性结构被设计成接受一包括多个元件的生物保护罩，所述元件能够在并排放置位置和重叠放置位置之间彼此相对地滑动，在所述的并排放置位置，所述的多个元件覆盖了整个骨架结构，在所述的重叠放置位置，所述的多个元件减少了占据的纵向空间。
优选地，用于接收组件的刚性结构的工作台包括一个整体的梁，所述梁的横截面从转动轴线位置向外逐渐变小，便于在水平位置和垂直位置之间把梁竖起。
优选地，每个拉元件是一个杆，所述的杆与位移致动器和测力器的连接。
优选地，每个夹具配置有导板，在致动器的驱动下，用于夹持骨架结构的栅格。
优选地，拉工作台设成根据需要接收多组元件中的一组元件，所述一组元件用于选择拉元件，每组元件包括：一配置有致动器和测力器的拉块，致动器和测力器的数量等于用于接收要被装载的组件的平面层中的棒的凹槽的数量，所述块上配置有电缆，所述电缆具有用于电和气连接的端子连接器，所述电缆包括所有与致动器和探测器相关的导线；一组管状导向器，被安装在工作台上；设在工作台上的选择块，面向支承结构并具有孔，所述孔再现要被装载的骨架结构上的用于接收棒的凹槽的排列。
优选地，所述棒接收箱包括配备有用于接收多组导向板中任一组的元件的外壳，每组导向板对应于具体的排列，该排列与组件上的棒的排列相同。
通过仅仅更换少数元件，能够使设备适用于不同的棒的分布间距，适用于排列中不同的棒的数量，和/或适用于排列中空位置的不同分布。
使用燃料组件变得越来越普遍，其中至少一些棒不仅包括氧化铀，而且包括氧化钚，甚至包括别的超铀元素氧化物。与仅包括氧化铀的燃料棒相比，这种燃料棒具有更高的伽马和中子射线。
为了降低操作者暴露在射线下的危险性，本发明提出一种装置，其中被支承滑车所携带的接收箱被一U型横截面的生物保护罩所覆盖，所述生物保护罩支承在滑车的上表面上。组件的骨架结构的刚性接收结构也可以被设计接收生物屏蔽罩，经常采用可以被分别移动的多个元件的形式。因此，任何关闭所必需的干扰不引起小剂量的辐射。
为了进一步减少操作者干预，整个操作程序可以被中央程控计算机和控制元件所控制，所述控制元件能够储存多种程序，每种程序对应于不同的组件类型。另一种方案包括提供致动器，例如可以被遥控的电动或气动致动器。
在两种情况下，仅仅在做调整时，即从一种制造类型转换到另一种类型，需要操作者靠近装置。当装置内不包含任何核燃料时，进行上述操作。
通过下文对本发明优选实施例所进行的描述，上述特点和别的特点将更加清楚，所推荐的实例并不是限制性实例。下面结合附图进行说明，附图中：
附图说明
图1是一顶视图，显示了各部件如何在装载装置中分布，从燃料棒输送到组件交货；
图2是一立视图，显示了图1所示装置的拉工作台的组成部分；
图3是图2所示拉工作台框架的立视图；
图4是一立视图，显示了图2所示拉工作台的滑车；
图5是一前视图，显示了固定在拉工作台上的可移动的拉杆选择块；
图6是一立视图，显示了用于接收组件骨架结构的刚性结构；
图7是一立视图，显示了图2所示倒置工作台的梁和它的倒置机械；
图8是一剖面图，显示了用于摆动工作台的生物保护罩；
图9是一沿图8中IX-IX线的断面图，从图8左侧看到的生物保护罩；
图10是一立视图，显示了一具有插入物的接受箱，被放置在倒置工作台上，在拉工作台和要接收棒的骨架结构之间；
图11是一从图6左侧所看到的视图，显示了用于确定适用于沸水反应堆(BWR)的组件的棒排列的栅格和用于确保它们被安装到位的夹具；
图12类似于图11，显示了栅格和夹具，用于装载适用于加压水反应堆(PWR)的组件；
图13显示了可移动臂，用于确定棒没有被拉的太远。
具体实施方式
将在下文介绍的装置可以与法国专利申请92/05321或美国专利US5,317,609所介绍的结构相比较的是一种通用结构，这些文件可以引用作为参考。因此，下文只介绍装置的那些新颖的元件。
通过将设备安置在一具有传送装置例如在单轨铁路上的绞车的厂房内而构成完整的装置。装置包括用于输送空骨架结构(图中未示)的设施，也包括用于输送包含要被装载的棒的容器的设施。当所输送的棒具有放射性时，这些容器具有生物保护装置，所述生物保护装置被特别应用于被称作“金属氧化物”(MOX)棒，这些棒包含氧化铀小球和氧化钚小球。棒从“瀑布”滑车被传送，一个跟着一个通过曲折的路径。“瀑布”滑车能够将棒带到棒接收箱，棒在棒接收箱所处位置与棒在要被装载的组件中的位置一致。棒被输送到瀑布滑车的顺序可以布置成使得根据棒在组件中的最终位置，接收箱接收不同类型的棒。
图1显示当具有生物屏蔽的瀑布滑车10用于接收MOX棒时的位置，它位于输入辊道12的旁边，一清洁空间将所述输入辊道12与被来自滑车10的棒所填充的接收箱的索引机器14隔开。在一优选的实施例中，接收箱包括一其内具有多组沟槽的细长的容器，每组沟槽用于接受特定的多孔板，所述多孔板对应于用于装载的组件内的棒的预定排列。
沿方向18移动的天车将支架20上的接收箱16放置到点划线所示位置。
装置也具有用于轮流接收每种骨架结构的刚性结构，所述刚性结构由摆动工作台22构成，当装置处理包含MOX燃料的棒时，摆动工作台22被设计用于接收生物保护罩24。工作台可以是静止的或被安装在轨道上，确保它与接收箱16和拉工作台26对准，所述拉工作台26可在轨道28上横向移动，通过沿双向箭头30所示方向的运动确保能到达虚线所表示的位置。
可以利用滑车32将用于装载的骨架结构带到摆动工作台22上。
最后，额外的区域确保在完整的组件上进行检查和清洁操作，吊装设施可以在虚线箭头34所示方向在垂直位置移动。
下文将按顺序介绍装置的基本设备。
拉工作台(图2～5)
拉工作台26用于将棒插入连续的薄板插入组件的骨架结构，同时骨架结构被水平地支承。
可以认为工作台包括框架36、可沿框架移动的滑车38和一用于选择拉元件的可移动块40。这个块从对应于组件上不同分布的棒的多个块中选择出来。工作台26也具有可移动的安全臂42，它的功能将在下文中被介绍。
框架36包括一在y方向通过电动机48驱动齿轮而移动的吊架44。拉工作台可以从图1中实线所示的工作位置被移到虚线所示的休息位置。在吊架上，安装一携带滑车的臂50。电动机52驱动致动器54用于垂直地(z方向)移动臂50，用于调整拉元件56(由杆构成)的高度，使它们与要被装载的各棒的层对齐。
滑车38通过轴承被安装在臂50上，确保它沿工作台(x方向)移动。这些运动通过转动一驱动螺杆58而被驱动，通过电动机驱动所述驱动螺杆。
被滑车所携带的拉元件被分配用于占据一完整的水平层。为了确保本发明被实现，通过连接元件，拉元件被连接到滑车38上：
在拉方向上，也就是当滑车打算将棒从接收箱拉向骨架结构时，用于通过一机械支座提供一必然联系；
在推方向上，仅用于执行弹性锁定，也就是利用一啮合在拉元件上的凹槽内的弹簧偏压球。
为了安全的原因，一测力器可以被安装在拉元件和刚性连接件的机械支座之间，以便测量拉力。
此外，滑车上设置一种机械，确保拉元件的端部夹具被打开和封闭。图4显示这种传送机械的一个双臂曲柄60，这种传送机械可以是通用的。利用类似于上述美国专利US5,316,609所描述的机械，夹具可以被打开和关闭。
用于选择拉元件的可移动块40(图5)具有一排通孔，所述通孔的位置与拉元件的位置相同。选择块上的每个孔配备有一可伸缩的盖61，当利用一气动致动器例如62使可伸缩的盖61面向孔而放置时，用于阻止相应的拉元件前进。当滑车向包含棒的接收箱运动以便握住棒时，这些与盖对准的元件临时与滑车分离并停止运动。
当所有要被装载的组件具有相同的棒分布间距，这种配置很容易执行，即使棒被不同的部位上别的元件替代也如此。
相反如果用于装载具有不同间距的组件的措施被制定，必须在适当的间距提供多个不同的连接元件，或者确保拉元件非常灵活。
摆动工作台(图6和7)
在棒被插入时，在底部喷嘴和顶部喷嘴被安装和导管被固定在喷嘴上时，摆动工作台22保持用于装载的组件的骨架结构。它也将装载后的组件从水平位置摆动到垂直位置，以确保组件被传送装置例如天车抓住和输送，同时没有变形。
可以认为摆动工作台22包括框架64和一可竖立的梁66。梁被设计用于接收用于装载的组件的骨架结构68，在图6中用栅格70和可视外壳或PWR组件的拉杆的轮廓72表示。梁也携带一插入物接受箱74和一用于拔出插入物的系统76。它们可以是普通结构，具体地说，可以是上述美国专利US5,316,609中所描述的结构，它们被设计以便根据要被组成的组件的特性可轻易地更换，例如，使用偏心夹持装置固定它们。
框架64通常被刚性地紧固在地面。通常被制成全焊接结构。梁66围绕水平轴线78相对于框架64枢转。为了减少它的重量，梁最好由全焊接结构组成或整体的被机加工的元件组成，所述结构上的应力均衡，可以利用有限元计算技术来设计。一个致动器80也就是一电致动器被用于将梁66从图7中实线所示的水平位置移动到点划线所示垂直位置。当致动器被延伸同时梁处于水平位置时，梁的端部靠在支柱82上，所述支柱82通常被固定在地面上。当梁处于垂直位置时，它确保绞车(图中未示)握住组件的顶部喷嘴，并用最小的应力移动它。
为了向需要临时地进入场地的操作者提供生物屏蔽，摆动工作台22设有一生物保护罩24。为了便于梁的搬运和竖立，所述生物保护罩由多个可以彼此相对滑动的零件组成，所述滑动发生在图8所示位置即所述零件并排放置位置和所述零件重叠放置的位置之间。在图8和图9所示实施例中，生物保护罩由底部内元件84、顶部内元件86和中间外元件90组成。每个内元件都携带一被悬挂在连杆94上的闭合舱口盖92，它可以被电动机96垂直地移动。这些元件上设置有轮子98，所述轮子停靠在地面上的导轨上。在保护罩的连接元件上设置起吊环，确保它们被起重机升起。
接受箱16也可以被生物保护罩100(图8)所覆盖，所述保护罩可以被舱口盖102所封闭。
插入物接受箱74(图10)的结构与美国专利US5,317,609中所描述的结构类似。然而，对于各种要被装载的组件，提供一种特殊类型接受箱。它包含一具有被通道穿过的端壁的容器110，所述通道所形成的排列的分布与要被装载的用作接收插入物的棒的分布排列相同。为了确保快速地拆卸，容器110具有支座111，所述支座与通过螺栓而固定在可竖立的梁66上的承座啮合。被固定在可竖立的梁66上的对中销钉112与容器的外壳结合，用于确保准确地装配，压力螺栓112使容器保持平衡。
容器110和滑道(图中未示)平行，保持一多孔的封口板114，所述封口板可以被一气动致动器116在封闭通道的位置和开启通道的位置之间移动。
插入接收箱74位于拉工作台和骨架结构之间，用于使插入物与拉杆结合，并引导插入物通过骨架结构的栅格。当插入物与拉杆结合时，插入物被封口板保持在接收箱内。在板上的一个位置，插入物被锁定，在别的位置，与插入物结合的拉杆可以自由地通过插入接收箱。
摆动工作台的夹持骨架结构(图11和12)
为了能很快地从装载一种类型的组件转换到装载另一种类型的组件，倒置工作台设计成使得不同的夹持装置可以被很快地设置和拆卸。这些夹持装置将骨架保持在准确的位置。
图12显示了其中一个夹具118，例如通过同时夹持栅格，用于锁定一PWR组件骨架。当夹具闭合时，用实线显示夹具的移动元件所占据的位置，当夹具松开时，用点划线表示它们所占据的位置。
可以认为夹具包括一夹具垫片120，夹具垫片120上装配有用于很快地将其安装在可竖立的梁上的元件，该元件例如由被啮合在梁的底板的下面的杆122所构成和通过螺栓而被夹持。所述夹具垫片的一个侧面携带致动器124，用于致动横向导板126，将栅格压向夹具垫片别的侧面。而另一侧面携带一销钉128，在所述销钉上，盖130可在关闭位置和打开位置之间枢转，在打开位置，盖向上延伸夹具垫片的臂。在这个位置，骨架可以被插入所述垫片，盖130所携带的另一个致动器134确保栅格被向下压向垫片的底部，确保它在垂直方向准确地对中，在水平方向，其对中由致动器124所完成。
用于夹持沸水反应堆组件骨架结构的装置可以具有图11所示结构。
为了使每个夹具被设置在合适的位置，以便组装，夹具被可锁定地安装在滑道136上的滑块135上，所述滑道被刚性地安装在倒置梁上。利用偏心装置锁定滑块。可以认为夹具具有两个夹具垫片，在其上悬挂两个臂138和140。双致动气动致动器142确保两个臂在两个位置之间枢转，在一个位置，它们夹持骨架结构，在另一个位置(图11中用点划线表示)，它们放开骨架结构。臂138构成接收空间的一个侧壁，臂140构成另一侧壁和盖。每个臂具有类似于图12所示导板126的导板，用于锁定骨架结构。
每个夹具的每个枢转臂可以设有用于将其锁定在封闭位置的元件，气动致动器驱动该元件。探测器确定是否夹具被闭合。可以在夹具上设置销钉，用于在轴向位置保持骨架结构。
虽然，如图12所示，所有夹具的致动器可以被一单独的气动分配器所控制，在图11所示实例中，通常为每个致动器配备一单独的分配器。为了确保通过电动和/或气动使致动器具有能量，确保探测器所发出的对应于夹具条件的信号被传递，夹具上通常具有电缆，电缆的终端与一连接器相连，用于与梁下的总输送电缆相连。框架36也可以具有一电缆路径，电磁阀和用于移动拉或推元件的致动器之间的电动和/或气动连接以及输送电信号的总线通过该路径。
此外，对于别的类型的组件，例如六边形横截面的组件，可以提供与图11和12所示类型不同的夹具。
此外，拉工作台26可以配备有可移动的安全臂42，在棒被拉的同时，确保棒不被拉的太远。图13显示了两个安装在护面块体40上的可移动臂42。这些臂可以被设置在水平工作位置(图13中用实线表示)或垂直缩回位置。可移动臂上携带一光电探测器144，所述探测器被设置在拉元件和棒的路径上，位于插入物接收箱74和骨架结构之间的位置。在拉操作期间，臂处于水平状态，如果在拉操作期间棒到达光电探测器的位置，则提供一个报警信号。
Claims (11)
1.一种用于装载核燃料组件的装置，每个组件包括一确定平行的位置的骨架结构，用于接收被分布在平面层上的燃料棒，所述装置包括：
一用于在水平位置接收骨架结构的刚性的骨架结构接收结构；
一用于接收棒的棒接收箱，将棒装载在这样的位置，使它与棒在组件中的位置一致；
一拉工作台，其包括一拉元件块，确保多个燃料棒同时从接收箱滑动到骨架结构中；
所述的装置的特征在于：所述的骨架结构接收结构包括一工作台，确保从多组夹具中所选用的一组夹具以可移动方式被致动器所闭合的快速连接和拆卸装置所固定，所述多组夹具中的每一组夹具对应于特定类型的组件，其中，拉工作台被设计从多个块中接收用于选择拉元件的块，在每个块上，拉元件的位置对应于具体的导向分布。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述组件的骨架结构包括骨架，骨架具有连接支承栅格的管，每个夹具至少包括一部分可被致动器控制，以便相对于结构锁定组件的栅格，各夹具的所述致动器可以被同时操纵。
3.按照权利要求1的所述装置，其特征在于：所述夹具可彼此独立地操作，并携带用于锁定骨架结构的栅格的导板。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于：用于在可调整位置固定夹具支座的纵向滑道设在刚性的骨架接收结构上。
5.按照权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：棒接收箱被一支承滑车所携带，并被一具有U形横截面的生物保护罩所覆盖，所述生物保护罩支承在滑车的上表面上。
6.按照权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：用于接收组件骨架结构的刚性结构被设计成接受一包括多个元件的生物保护罩，所述元件能够在并排放置位置和重叠放置位置之间彼此相对地滑动，在所述的并排放置位置，所述的多个元件覆盖了整个骨架结构，在所述的重叠放置位置，所述的多个元件减少了占据的纵向空间。
7.按照上述权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：用于接收组件的刚性结构的工作台包括一个整体的梁，所述梁的横截面从转动轴线位置向外逐渐变小，便于在水平位置和垂直位置之间把梁竖起。
8.按照上述权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：每个拉元件是一个杆，所述的杆与位移致动器和测力器的连接。
9.按照权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：每个夹具配置有导板，在致动器的驱动下，用于夹持骨架结构的栅格。
10.按照上述权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：拉工作台设成根据需要接收多组元件中的一组元件，所述一组元件用于选择拉元件，每组元件包括：
一配置有致动器和测力器的拉块，致动器和测力器的数量等于用于接收要被装载的组件的平面层中的棒的凹槽的数量，所述块上配置有电缆，所述电缆具有用于电和气连接的端子连接器，所述电缆包括所有与致动器和探测器相关的导线；
一组管状导向器，被安装在工作台上；
设在工作台上的选择块，面向支承结构并具有孔，所述孔再现要被装载的骨架结构上的用于接收棒的凹槽的排列。
11.按照上述权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：所述棒接收箱包括配备有用于接收多组导向板中任一组的元件的外壳，每组导向板对应于具体的排列，该排列与组件上的棒的排列相同。
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