CN114730642A - 轻水堆核燃料棒加载力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻水堆核燃料棒加载力测量装置，更具体地，涉及一种能够在与核燃料棒加载环境相同的环境下，通过对作用于支撑格栅的各单元的核燃料棒的加载力进行测量，从而提供能够优化核燃料组件工艺的数据基础的轻水堆核燃料棒加载力测量装置。根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，设于核燃料棒加载装置，该核燃料棒加载装置包括格栅支架和加载动力装置，该加载动力装置设有向所述格栅支架往复移动的牵引模块，该轻水堆核燃料棒加载力测量装置包括：中空的包壳管样本，位于支撑格栅的一侧，具有与核燃料棒包壳管相同的直径；拉杆，一端部通过支撑格栅的单元并结合到包壳管样本，另一端部与牵引模块结合；以及测量机构，设于所述拉杆，用于测量牵引模块牵引拉杆的力。

Description

轻水堆核燃料棒加载力测量装置

技术领域

本发明涉及一种轻水堆核燃料棒加载力测量装置，更具体地，涉及一种能够在提供与核燃料棒加载环境相同的环境的状态下，通过对作用于支撑格栅的各单元的核燃料棒的加载力进行测量，从而获得用于优化核燃料组件工艺和建立改进方案的数据的轻水堆核燃料棒加载力测量装置。

背景技术

轻水堆核电通常使用铀-235的比例提高至2～5％的浓缩铀，为了加工成核反应堆使用的核燃料，进行成型加工将铀制成重约5g的圆柱形芯块(Pellet)。另外，通过核燃料提供用于核裂变的能源。

排列在核反应堆内部的核燃料以如图1所示的核燃料组件10为单元构成，核燃料组件10由骨架和核燃料棒20构成，所述骨架由上端固定体11、下端固定体12、支撑格栅13构成，核燃料棒20被加载到所述支撑格栅13内且被形成于所述支撑格栅13内的弹簧和浅凹支撑。其中，每个核燃料棒20包括作为一个芯块单元的多个芯块21中的铀、以及用于保护铀和防止放射能泄漏的锆合金包壳管22，并被设置成长条(bar)状。

通过图2所示的核燃料棒加载装置30，执行将核燃料棒20加载至这种核燃料组件10的过程。核燃料棒加载装置30包括：核燃料棒支架31，用于配置核燃料棒；格栅支架32，设置于核燃料棒支架31的一侧，用于配置核燃料组件10的支撑格栅13；以及加载动力装置33，设置于格栅支架32的一侧，朝向格栅支架32进行直线往复移动，并被配置为利用加载杆将核燃料棒支架31上的核燃料棒牵引至支撑格栅13，从而将核燃料棒加载于图3所示的支撑格栅13的单元(cell)13a中。其中，核燃料棒以柱状单元依次加载于支撑格栅13。

另外，虽然会按照检查标准对将核燃料棒加载到核燃料组件10的支撑格栅13的过程中发生的核燃料棒的表面损伤和核燃料组件的变化进行管理，但目前还没有关于不同的核燃料棒加载条件对核燃料棒和核燃料组件的影响的技术资料。在核燃料组件的组装工序中，由于缺乏核燃料棒加载力、加载速度等主要工艺变量相关的试验数据和技术数据，因此难以优化工艺和建立改进方案。因此，为了了解在不同的核燃料棒加载条件下核燃料组件的变形趋势，需要通过向支撑格栅加载核燃料棒的试验，构建核燃料棒加载数据。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国公开专利第10-2019-0091716号

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是为解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够利用现有的核燃料棒加载装置，在支撑格栅的单元之间加载试验用核燃料棒，并测量作用于支撑格栅的单元的核燃料棒加载力。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种轻水堆核燃料棒加载力测量装置，设于核燃料棒加载装置，所述核燃料棒加载装置包括格栅支架和加载动力装置，所述加载动力装置设有向所述格栅支架往复移动的牵引模块，所述轻水堆核燃料棒加载力测量装置包括：中空的包壳管样本，位于支撑格栅的一侧，具有与核燃料棒包壳管相同的直径；拉杆，一端部通过所述支撑格栅的单元并结合于所述包壳管样本，另一端部结合于所述牵引模块；以及测量机构，设于所述拉杆，用于测量所述牵引模块牵引所述拉杆的力。

在此，优选地，所述牵引模块设有导板，所述导板形成有两侧贯通的通孔，所述拉杆的另一端部通过所述导板的通孔一侧，并在所述导板的通孔的另一侧与所述测量机构螺合。

并且，优选地，所述拉杆包括用于与所述包壳管样本结合的保持器，所述保持器的一端部与所述拉杆的一端部螺合，所述保持器的另一端部通过所述包壳管样本并与保持器帽结合，从而结合于所述包壳管样本。

在此，优选地，在与所述包壳管样本的一侧对应的所述保持器帽、以及与所述包壳管样本的另一侧对应的所述保持器上，形成有支撑所述包壳管样本的台阶。

发明的效果

根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够利用现有的核燃料棒加载装置，因而不需要用于测量核燃料棒加载力的另外的附加设备，具有能够提高经济性的效果。

并且，根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够提供与核燃料棒加载相同的环境，因而具有能够提高向支撑格栅加载核燃料棒的加载力的测量可靠性的效果。

并且，根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够通过构建支撑格栅的加载力数据而优化核燃料组件工艺，具有能够有效建立改进方案的效果。

附图说明

图1为轻水堆核燃料组件与核燃料棒的示意图。

图2为轻水堆核燃料组件的核燃料棒加载装置的示意图。

图3为本发明的优选实施例的轻水堆核燃料棒加载力测量装置的分解示意图。

图4为本发明的优选实施例的轻水堆核燃料棒加载力测量装置的示意图。

图5为本发明的优选实施例的轻水堆核燃料棒加载力测量装置安装于核燃料组件的核燃料棒加载装置的状态下的示意图。

具体实施方式

本说明书和请求范围中使用的术语或单词并不限于词典上的含义解释，应立足于发明人为了通过最佳方法说明自己的发明而可适当地定义术语的概念的原则，解释为符合本发明的技术思想的含义及概念。

下面，参照随附的图3至图5，对本发明的优选实施例的轻水堆核燃料棒加载力测量装置进行说明。

根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够利用现有的核燃料棒加载装置，在与核燃料棒加载作业环境相同的环境下，测量作用于支撑格栅的各单元的加载力。在通过轻水堆核燃料棒加载力测量装置测量支撑格栅的各单元的加载力的情况下，能够将与核燃料棒加载条件对应的支撑格栅的各单元的加载力数据化，因此能够获得可优化核燃料组件工艺的技术资料。

如图3和图4所示，根据本发明的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，包括：包壳管样本100、拉杆200、以及测量机构300。

包壳管样本100用于测量支撑格栅13的各单元13a的加载力，并被构成为具有与核燃料棒的锆包壳管20相同的直径和材质。包壳管样本100构成为两侧贯通的中空形态。操作人员通过将核燃料棒20替换为包壳管样本100，从而同样地将核燃料棒的加载条件应用于支撑格栅13，由此提高对支撑格栅13的各单元13a的加载力的测量的可靠度。包壳管样本100被设置为通过结合于拉杆200而受到牵引。

拉杆200设于包壳管样本100与测量机构300之间，通过牵引模块40(参照图5)起到牵引包壳管样本100的介质机构的作用。拉杆200具有与加载棒对应的杆(bar)的形态，拉杆200的一端部结合于包壳管样本100，拉杆200的另一端部结合于测量机构300。其中，优选地，拉杆200与测量机构300构成为可相互螺合。拉杆200与测量机构300构成为相互分离，因此能够以下述牵引模块40的导板41为基准，在两侧配置拉杆与测量机构，从而提高测量机构300的维护保养的效率性。如图3所示，拉杆200的另一端部形成有螺栓M，测量机构300上形成有结合棒，该结合棒形成有螺母F。

拉杆200的一端部还包括用于与包壳管样本100结合的保持器210和保持器帽220。

保持器210为用于将中空的包壳管样本100拆装到拉杆200的介质机构，两端部形成有用于螺合的螺栓M。拉杆200的一端部形成有用于与保持器210螺合的螺母F。保持器210被形成为具有能够通过包壳管样本100的内部的直径，保持器210的外周面形成有台阶211，使得保持器210不完全通过包壳管样本100。优选地，保持器210的台阶211的外径等于包壳管样本100的外径。通过具有保持器210的台阶211的结构，如图4所示，可在保持器210上引导包壳管样本100的位置。保持器210具有通过包壳管样本100且保持器210的另一端部能够露出到包壳管样本100的外部的长度。

保持器帽220起到与保持器210一起固定包壳管样本100的作用。保持器帽220被设置为能够与露出到包壳管样本100外部的保持器210的螺栓M螺合。保持器帽220形成有能够与保持器210的螺栓M螺合的螺母F。保持器帽220也形成有台阶221。保持器帽220被形成为外径与包壳管样本100的外径相同，使得在包壳管样本100加载到支撑格栅13的单元13a内时，能够防止发生干涉，同时构成为具有段差，使得保持器帽220的部分外径能够位于包壳管样本100的内部，这样保持器帽220形成有台阶221，通过构成这种保持器帽220的台阶221，保持器帽220能够与包壳管样本100紧贴，从而能够使得结合力更加牢固。

测量机构300用于在拉杆200通过牵引模块40牵引包壳管样本100时，测量作用于支撑格栅13的单元13a的加载力。为了使得牵引模块40牵引拉杆200的过程中，牵引模块40的作用力能够直接作用于测量机构300，测量机构300沿着朝向牵引模块40移动的方向设于拉杆200。如图4所示，测量机构300被设于牵引模块40的导板41卡住并支撑。如图5所示，导板41上形成有两侧贯通的通孔41a，测量机构300被设置为直径大于通孔41a，从而能够被导板41的表面卡住并支撑。优选地，测量机构300为杆状单元。测量机构300可拆卸地设于拉杆200，如图4所示，测量机构300包括结合棒310与保护销320。结合棒310为可拆装于拉杆200的构件，且被形成为直径小于导板41的通孔41a的直径。结合棒310的一端部被设置为能够螺合于拉杆200的端部，结合棒310的另一端部被设置为能够螺合于测量机构300。保护销320用于在测量机构300被牵引模块40牵引移动时，防止测量机构300碰撞到一侧的构件，并且保护销320结合于测量机构300。

下面，对由上述构件构成的轻水堆核燃料棒加载力测量装置的加载力的测量过程进行说明。

操作人员将轻水堆核燃料棒加载力测量装置安装于支撑格栅13与加载动力装置33的牵引模块40之间。为此，操作人员在拉杆200的一端部与结合棒310分离的状态下，在结合棒310从导板41的通孔41a的一侧通过之后，将结合棒310螺合于拉杆200的端部。此时，测量机构300被导板41的一个表面卡住并支撑。其中，导板41的一个表面是指牵引模块40牵引包壳管样本100的方向的表面。

操作人员在将拉杆200从支撑格栅13的一侧穿过到另一侧后，将包壳管样本100结合到露出到支撑格栅13的另一侧的拉杆200的保持器210上。此时，包壳管样本100的端部被保持器210的台阶211卡住，因而其位置受到引导。

操作人员在露出到包壳管样本100外部的保持器210的端部螺合保持器帽220，如图5所示，从而使得包壳管样本100成为在支撑格栅13的另一侧结合于拉杆200的状态。

操作人员启动加载动力装置33使得牵引模块40向图中的右侧移动。设于牵引模块40的拉杆200与牵引模块40一起移动，随着拉杆200的移动，包壳管样本100被加载到支撑格栅13的单元13a内。在此，包壳管样本100由于支撑格栅13的单元13a的抵抗而产生加载力，该加载力通过拉杆200而传递至测量机构300。即、在牵引模块41牵引拉杆200的过程中，作用于导板41的力被原封不动地传递至测量机构300，因而轻水堆核燃料棒加载力测量装置，能够测量待测量单元13a的核燃料棒的加载力。

通过上述操作对支撑格栅13的特定的单元13a的加载力进行测量之后，操作人员从拉杆200上取下包壳管样本100并进行测试设置工作，以使包壳管样本100能够通过支撑格栅13的其他单元。然后，执行上述一系列操作，以测量对其他单元的加载力。

如上，操作人员测量对支撑格栅13的所有单元13a的加载力，并使其数据化，因此能够优化核燃料组件工艺及有效构建改进方案。

本发明在上面对所记载的具体例进行了详细说明，但是在不超出本发明的技术思想的范围可进行多种变形和修改，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员是显而易见的，而且显然这些变形记修改术语所附权利要求范围。

附图标记说明

100：包壳管样本 200：拉杆

210：保持器 211、221：台阶

220：保持器帽 300：测量机构

310：结合棒 320：保护销

M：螺栓 F：螺母

Claims (4)

1.一种轻水堆核燃料棒加载力测量装置，其特征在于，设于核燃料棒加载装置，所述核燃料棒加载装置包括格栅支架和加载动力装置，所述加载动力装置设有向所述格栅支架往复移动的牵引模块，

所述轻水堆核燃料棒加载力测量装置包括：

中空的包壳管样本，位于支撑格栅的一侧，具有与核燃料棒包壳管相同的直径；

拉杆，一端部通过所述支撑格栅的单元并结合于所述包壳管样本，另一端部结合于所述牵引模块；以及

测量机构，设于所述拉杆，用于测量所述牵引模块牵引所述拉杆的力。

2.根据权利要求1所述的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，其特征在于，所述牵引模块设有导板，所述导板形成有两侧贯通的通孔，所述拉杆的另一端部通过所述导板的通孔的一侧，并在所述导板的通孔的另一侧与所述测量机构螺合。

3.根据权利要求1或2所述的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，其特征在于，所述拉杆包括用于与所述包壳管样本结合的保持器，所述保持器的一端部与所述拉杆的一端部螺合，所述保持器的另一端部通过所述包壳管样本并与保持器帽结合，从而结合于所述包壳管样本。

4.根据权利要求3所述的轻水堆核燃料棒加载力测量装置，其特征在于，在与所述包壳管样本的一侧对应的所述保持器帽、以及与所述包壳管样本的另一侧对应的所述保持器上，形成有支撑所述包壳管样本的台阶。

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