CN116913564A - 一种核电厂内插件操作套筒装置及内插件装换料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电厂装换料技术领域，尤其涉及一种核电厂内插件操作套筒装置及内插件装换料方法。核电厂内插件操作套筒装置，包括：外套筒和内套筒；所述外套筒顶部安装在核电厂转运机构底部；所述内套筒安装在所述外套筒内，并与外套筒沿轴向方向滑动连接，所述内套筒底部设置有销盘组件，所述销盘组件用于插接在燃料组件上管座上，所述内套筒内设置有导向束，所述导向束具有中心孔和用于对内插件定位的孔槽；所述内套筒的中心孔内安装自动抓具，所述内套筒能够搭接在所述自动抓具上，并能随所述自动抓具一同升降。通过本发明实现内插件的自动操作，可大幅提高操作效率，节省装换料或大修时间，提高电厂运行效益。

Description

一种核电厂内插件操作套筒装置及内插件装换料方法

技术领域

本发明涉及核电厂装换料技术领域，尤其涉及一种核电厂内插件操作套筒装置及内插件装换料方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

核电厂装换料中经常涉及内插件的装换，在乏燃料水池内，通过燃料操作机(堆内湿式贮存)或燃料抓取机(堆外湿式贮存)转运内插件，将内插件拔出或插入乏燃料贮存格架贮存腔里的燃料组件或内插件存放架中。内插件操作也由燃料操作机或燃料抓取机携带专用的内插件操作工具来完成。

这类工具为手动操作，具体步骤如下：①操作时人员站立在燃料操作机或燃料抓取机桥架走台上，通过吊钩从池壁存放架上取出对应的内插件操作工具；②燃料操作机或燃料抓取机携带工具当移动到目标对象正上方；③吊钩携带工具下降，通过人员辅助，将工具与燃料组件对准，并使工具头部配插、坐落在上管座；④通过扳动操作手柄，使工具抓头开关，并手工锁定。⑤释放过程大致相反。

上述内插件工具是纯手动操作，主要存在以下缺点或不足：

①由于钢丝绳的柔性特性，无法做到精确定位，需要人工辅助对中。工具的取放、与燃料的辅助对中、工具抓头开关、操作手柄锁定等操作步骤多，操作繁琐，手动操作效率低，一台压水堆机组寿期内总的内插件操作达上万次，导致人员工作量大，费时、费力。②工具需要人员靠近操作，反应堆厂房、辅助厂房内均为放射性环境，人员辐照剂量大。③手动操作存在误动作风险。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种核电厂内插件操作套筒装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种核电厂内插件操作套筒装置，包括：外套筒和内套筒；所述外套筒顶部安装在核电厂转运机构底部；所述内套筒安装在所述外套筒内，并与外套筒沿轴向方向滑动连接，所述内套筒底部设置有销盘组件，所述销盘组件用于插接在燃料组件上管座上，所述内套筒内设置有导向束，所述导向束具有中心孔和用于对内插件定位的孔槽；所述内套筒的中心孔内安装自动抓具，所述内套筒能够搭接在所述自动抓具上，并能随所述自动抓具一同升降。

优选地，所述外套筒包括上筒体和下筒体，所述上筒体与所述下筒体可拆卸连接，所述上筒体的内径大于所述下筒体的内径，所述上筒体顶部设置有与核电厂转运机构底部连接的法兰。

优选地，所述下筒体上开设有豁口，所述豁口处安装有导向轮组件，所述导向轮组件包括导向轮支架和导向轮，所述导向轮支架安装在所述下筒体的外壁上，所述导向轮与所述导向轮支架转动连接，所述导向轮内侧位于所述下筒体内部，所述导向轮轮廓为V型，所述内套筒沿着所述导向轮升降。

优选地，所述内套筒外轮廓为长方柱形框架，所述框架包括顶法兰、围栏和底法兰，所述围栏具有两片，两片所述围栏对称布置在所述框架的两侧，所述顶法兰和底法兰分别连接在两片围栏的两端。

优选地，所述顶法兰中间具有第一通孔，所述顶法兰的第一通孔处安装有挡板，所述挡板设置有第二通孔，所述第二通孔小于所述自动抓具的外轮廓。

优选地，所述底法兰下侧设置有销盘组件，所述销盘组件中间具有用于通过所述内插件的第三通孔，销盘组件底侧设置有盘座和导向销，所述盘座设置在所述底法兰的两个对角上，用于支撑在燃料组件上管座上，所述导向销设置在所述底法兰的另外两个对角上，用于插入燃料组件上管座的定位孔中。

优选地，所述内套筒的框架内沿长度方向设置多个导向束，多个导向束的长度大于所述内插件的长度，所述导向束包括两端的法兰板，两端法兰板中间具有第二中心管，所述法兰板上设置有对所述内插件导向的星形孔槽。

优选地，所述内套筒的围栏内侧设置有导向杆，所述导向杆沿着所述围栏的长度方向布置，所述导向杆上设置有卡槽，所述导向束的法兰板卡接在所述导向杆的卡槽内。

优选地，所述第二中心管的管壁上具有中心管槽，所述中心管槽与所述星形孔槽对齐，所述自动抓具外壁上设置有定位销，所述定位销沿着所述中心管槽滑动。

本发明实施例还提供了一种利用如上所述的核电厂内插件操作套筒装置的内插件装换料方法，包括：

S1、平移定位：转运机构通过平移行走，定位在对象燃料组件及内插件正上方；

S2、下降、对接、坐落、抓取：自动抓具带动内套筒一起下降；当内套筒通过销盘组件配插、坐落在燃料组件上管座时停止；自动抓具沿内套筒中心孔继续下降到底，直到自动抓具放置在内插件中心棒顶面上；自动抓具与中心棒内圆孔上连接锁口啮合；

S3、提升、抽出、导向：自动抓具带动内插件一起提升，逐渐将内插件从燃料组件中抽出并进入内套筒，依靠导向束及星形孔槽对内插件及棒束进行抽插导向；

S4、脱离、转移：内插件提升到位后使内插件全部进入内套筒内，此时自动抓具碰到内套筒挡板进而带动内套筒一起提升；内套筒及其销盘组件脱开燃料组件；内套筒提升到位并全部缩回到外套筒内；转运机构携带装有内插件的操作套筒装置一起进行转移。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、装换料属于大修中的主线工作，本发明的内插件操作套筒装置安装在燃料操作机或燃料抓取机上(或作为其中的一个部件)，在换料期间，通过燃料操作机或燃料抓取机平移，以及配套专用钢丝绳起升机构的升降，实现内插件的自动操作，可大幅提高操作效率，节省装换料或大修时间，提高电厂运行效益。操作人员无需进入辐射区及高空作业，避免人员遭受放射性辐照和工业安全风险。通过可靠的机械、电气联锁和保护，可以提高操作的可靠性，避免人因误操作。

2、本发明具有自动化、信息化水平高；大幅提高操作效率，节省装换料或大修时间；能实现远程操作及控制，避免工作人员高空作业和遭受放射性照射；以及装置使用可靠，易于制造维修，节省设备采购成本等优点。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是控制棒组件等内插件结构示意图；

图2是控制棒组件与上管座装配结构；

图3是本发明实施例的内插件操作套筒装置剖视图(其中，左侧是内套筒处于上工作位示意图，右侧是内套筒处于下工作位示意图)；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是本发明实施例的内套筒结构示意图；

图6是本发明实施例的导向束结构示意图；

图7是本发明实施例的内套筒配插、坐落在燃料组件上管座上的示意图；

图8是本发明实施例的自动抓具外形图；

图9是本发明实施例的内插件自动操作工艺示意图；

图中：1、外套筒；1-1、上筒体；1-2、导向轮组件；1-3、下筒体；2、内套筒；2-1、挡板；2-2、顶法兰；2-3、第一中心管；2-4、导向束；2-4-1、中心孔；2-4-2、星形孔槽；2-4-3、第二中心管；2-4-3-1、中心管槽；2-4-4、法兰板；2-4-5、倒角；2-5、导向杆；2-5-1、卡槽；2-6、围栏；2-7、底法兰；2-8、销盘组件；2-8-1、盘座；2-8-2、导向销；3、自动抓具；31、定位销；4、连接钢杆；5、内插件；6、燃料组件上管座；

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者为一体结构；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本发明的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本发明涉及核电厂装换料领域或“燃料装卸和贮存系统”，该系统用于在反应堆进行燃料组件的装卸，转运燃料组件(含内插件)，并在乏燃料水池内进行燃料组件间的内插件转运、互换等操作。

“燃料装卸和贮存系统”的主要设备是燃料操作机和燃料抓取机，燃料操作机一般位于反应堆厂房内，其主要功能是实现堆芯内燃料组件的装载和卸出。燃料操作机主要由桥架、小车、燃料操作套筒(又分为内套筒、外套筒、抓取机构等)、主起升机构、辅助单轨吊等部件组成。

压水堆机组乏燃料组件贮存分为堆内湿式贮存(反应堆厂房内乏燃料水池中的乏燃料格架中贮存)和堆外湿式贮存(辅助厂房内乏燃料水池中的乏燃料格架中贮存)两种。大多为反应堆堆外湿式贮存，转移的具体过程如下：乏燃料先通过燃料操作机从反应堆卸出，通过水下运输小车穿过反应堆厂房后到达辅助厂房，最后用燃料抓取机携带手动操作工具，将乏燃料组件放入辅助厂房内乏燃料水池中的乏燃料格架中。新燃料运输进反应堆内的操作与上述过程大致相反。

乏燃料组件在反应堆堆内燃料水池中贮存时，燃料操作机需在反应堆内完成对燃料组件和内插件的所有操作。

如图1所示，内插件主要由多根棒束悬挂在棒束头下而成，棒束头包括星型架和中心棒，中心棒中心孔有一个与自动抓具相配的连接锁口。

如图2所示，内插件配插在燃料组件中，分为控制棒组件与固定式内插件：控制棒组件一般包括黑控制棒组件和灰控制棒组件；固定式内插件一般包括可燃毒物组件、初级中子源、次级中子源和阻力塞组件。

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提出了一种核电厂内插件操作套筒装置，如图3所示，包括：外套筒1和内套筒2；所述外套筒1顶部安装在核电厂转运机构底部；所述内套筒2安装在所述外套筒1内，并与外套筒1沿轴向方向滑动连接，所述内套筒2底部设置有销盘组件2-8，所述销盘组件2-8用于插接在燃料组件上管座6上，所述内套筒2内设置有导向束2-4，所述导向束2-4具有中心孔2-4-1和用于对内插件5定位的孔槽；所述内套筒2的中心孔2-4-1内安装自动抓具3，所述内套筒2能够搭接在所述自动抓具3上，并能随所述自动抓具3一同升降。

核电厂燃料操作机一般由转运机构(桥架即大车、小车)、燃料操作套筒及主起升机构、辅助单轨吊等组成，本实施例的内插件操作套筒装置为一种套筒式结构，垂直固定在燃料操作机上。内插件操作套筒装置能够与燃料组件操作套筒垂直并列布置，整体形成一种燃料、内插件并列双操作套筒式燃料操作机。

内插件操作套筒装置为二级伸缩套筒，由外向内依次为：外套筒1、内套筒2(导向套筒)，内套筒2内安装自动抓具3(简称：自动抓具3)以及连接钢杆4。内插件操作套筒装置正上面的小车上还需要再配备一套专用的钢丝绳起升机构，通过钢丝绳的收放，控制自动抓具3及内套筒2的升降。

内插件操作套筒装置作为燃料操作机的一个部件使用，在换料期间，通过燃料操作机桥架(大车)、小车平移，以及钢丝绳起升机构的升降，实现内插件5的自动操作。

所述外套筒1垂直固定于燃料操作机或燃料抓取机小车车架上，用于内部导向套的连接、定位和升降导向。内套筒2具有中心孔2-4-1，通过轴孔配合，可以为自动抓具3提供升降导向，同时可以供棒束头的中心棒通过。

需要说明的是，自动抓具3内部的具体结构并非本发明的保护内容，可以采用现有技术中的自动抓具3，只要能实现抓取内插件5即可。本发明的目的是提出一种内插件操作套筒装置，以及通过该套筒装置与自动抓具3的配合实现内插件5的自动拆卸。

自动抓具3及连接钢杆4悬挂在专用起升机构的钢丝绳上。起升机构下放钢丝绳时，自动抓具3及连接钢杆4随之下降，反之亦然。升降行程根据内插件5高度及布置标高而定。连接钢杆4为一段或多段拼接而成，主要作用是防止钢丝绳进入内套筒2中与星形孔槽2-4-2等发生剐蹭或缠绕，同时增加自动抓具3下插重量。连接钢杆4与自动抓具3之间连接点为球铰，防止不同心导致自动抓具3与中心孔发生憋劲现象。

装换料属于大修中的主线工作，本发明的内插件操作套筒装置安装在燃料操作机或燃料抓取机上(或作为其中的一个部件)，在换料期间，通过燃料操作机或燃料抓取机平移，以及配套专用钢丝绳起升机构的升降，实现内插件5的自动操作，可大幅提高操作效率，节省装换料或大修时间，提高电厂运行效益。操作人员无需进入辐射区及高空作业，避免人员遭受放射性辐照和工业安全风险。通过可靠的机械、电气联锁和保护，可以提高操作的可靠性，避免人因误操作。

操作人员在不带放射性的控制室进行远程操作和控制，在此基础上再结合视频摄像系统等，让操作人员可以更直观的监控、观察操作情况，自动化、信息化水平更高。通过自动化及远程操控，所有操作都可以通过鼠标、按钮等来实现，大大减轻人员工作负荷。内插件5抓取接口统一化，可以采用一套装置操作所有内插件5，结构精简，能减少操作工具种类及设备采购成本。

本发明具有自动化、信息化水平高；大幅提高操作效率，节省装换料或大修时间；能实现远程操作及控制，避免工作人员高空作业和遭受放射性照射；以及装置使用可靠，易于制造维修，节省设备采购成本等优点。

如图3所示，外套筒1为长圆筒形结构，垂直悬挂于燃料操作机或燃料抓取机小车车架上，用于内部导向套的定位和升降导向。外套筒1顶部通过法兰等与燃料操作机或燃料抓取机小车连接并固定。外套筒1可以为一段或多段拼接而成，本实施例中外套筒1包括上筒体1-1和下筒体1-3，所述上筒体1-1与所述下筒体1-3可拆卸连接，所述上筒体1-1的内径大于所述下筒体1-3的内径，所述上筒体1-1顶部设置有与核电厂转运机构底部连接的法兰。具体的，上筒体1-1和下筒体1-3之间通过法兰连接，法兰根部采用三角筋板加强。

所述下筒体1-3上开设有豁口，所述豁口处安装有导向轮组件1-2，所述导向轮组件1-2包括导向轮支架和导向轮，如图4所示，所述导向轮支架安装在所述下筒体1-3的外壁上，所述导向轮与所述导向轮支架转动连接，所述导向轮内侧位于所述下筒体1-3内部，所述导向轮轮廓为V型，所述内套筒2沿着所述导向轮升降。具体的，如图7所示，本实施例中导向轮组件1-2安装有四组，为内套筒2提供升降导向，保证内、外套筒1在一个中心线上。导向轮组件1-2采用V形滚轮并对称布置，每对滚轮间距和左右位置均可以调整。

进一步的，外套筒1上配有对内套筒2的上、下止挡限位装置，用于行程硬限位，止挡限位装置可以为圆柱或块形。外套筒1上还配有对筒体内部观察或检修的长槽孔。

所述内套筒2为一个长方体的围栏2-6式结构，包括第一中心管2-3、导向束2-4、围栏2-6、导向杆2-5、顶法兰2-2、底法兰2-7、销盘组件2-8。内套筒2悬挂在自动抓具3上。内套筒2下降时可通过销盘组件2-8配插并坐落在燃料组件上管座6上，可以为自动抓具3及内插件5升降抽插升降提供导向和约束。

所述内套筒2外轮廓为长方柱形框架，所述框架包括顶法兰2-2、围栏2-6和底法兰2-7，所述围栏2-6具有两片，两片所述围栏2-6对称布置在所述框架的两侧，所述顶法兰2-2和底法兰2-7分别连接在两片围栏2-6的两端。

内套筒2由内向外依次为导向束2-4、导向杆2-5、围栏2-6，最外侧的围栏2-6有四个棱边或角，可以用作导轨与导向轮组件1-2配合。围栏2-6为槽钢形，围栏2-6长边与导向杆2-5端面贴住固定。围栏2-6两端分别与顶法兰2-2、底法兰2-7、销盘组件2-8连接固定。

所述顶法兰2-2中间具有第一通孔，所述顶法兰2-2的第一通孔处安装有挡板2-1，所述挡板2-1设置有第二通孔，所述第二通孔小于所述自动抓具3的外轮廓。所述底法兰2-7下侧设置有销盘组件2-8，所述销盘组件2-8中间具有用于通过所述内插件5的第三通孔，销盘组件2-8底侧设置有盘座2-8-1和导向销2-8-2，所述盘座2-8-1设置在所述底法兰2-7的两个对角上，用于支撑在燃料组件上管座6上，所述导向销2-8-2设置在所述底法兰2-7的另外两个对角上，用于插入燃料组件上管座6的定位孔中。

顶法兰2-2、中心管、挡板2-1构成内套筒2顶部结构。方形的顶法兰2-2起到连接作用；第一中心管2-3与导向束2-4的第二中心管2-4-3构拼接成一体；方形的挡板2-1固定在顶法兰2-2上，在自动抓具3上端面顶住挡板2-1时可以带动内套筒2一起升降，此时内套筒2悬挂在自动抓具3上。

底法兰2-7、销盘组件2-8构成内套筒2底部结构。销盘组件2-8包括盘座2-8-1和导向销2-8-2，盘座2-8-1截面为方形中心开有方孔供内插件5穿过，四个角上都有方柱，方柱上安装导向销2-8-2；销盘组件2-8用于配插并坐落在燃料组件上管座6上，方柱高度可以避让燃料组件上管座6的压紧弹簧。

所述内套筒2的框架内沿长度方向设置多个导向束2-4，多个导向束2-4的长度大于所述内插件5的长度，如图6所示，所述导向束2-4包括两端的法兰板2-4-4，两端法兰板2-4-4中间具有第二中心管2-4-3，所述法兰板2-4-4上设置有对所述内插件5导向的星形孔槽2-4-2。所述内套筒2的围栏2-6内侧设置有导向杆2-5，所述导向杆2-5沿着所述围栏2-6的长度方向布置，所述导向杆2-5上设置有卡槽2-5-1，所述导向束2-4的法兰板2-4-4卡接在所述导向杆2-5的卡槽2-5-1内。

多个导向束2-4首尾相接，导向束2-4的第二中心管2-4-3和顶部的第一中心管2-3拼接成一个细长的中心管，可以为自动抓具3提供全程导向；导向束2-4的法兰板2-4-4每隔一定间距设置配对的两个，可以为内插件5及棒束提供连续导向。法兰板2-4-4上开有与控制棒组件等内插件5星形架匹配的花形/星形孔槽结构，可以作为控制棒组件等内插件5从燃料组件中抽出或回插时的棒束导向。

导向杆2-5为长条形方块，且每隔一定间距开一个方形卡槽2-5-1。卡槽2-5-1间距与导向束2-4两侧法兰板2-4-4相同，装配时两侧法兰板2-4-4卡入/嵌入导向杆2-5上前后的卡槽2-5-1中实现固定，并与临近的另一导向束2-4法兰板2-4-4贴紧、配对。

所述第二中心管2-4-3的管壁上具有中心管槽2-4-3-1，所述中心管槽2-4-3-1与所述星形孔槽对齐，所述自动抓具3外壁上设置有定位销31，如图8所示，所述定位销31沿着所述中心管槽2-4-3-1滑动。

导向束2-4、导向杆2-5、围栏2-6构成内套筒2中部结构。其中导向束2-4的两端为法兰板2-4-4，中间由第二中心管2-4-3相连，第二中心管2-4-3周围一圈开槽。法兰板2-4-4上开有供内插件5棒束头星形架通过的星形孔槽，星形孔槽贯穿整个导向束2-4及第二中心管2-4-3，以便供内插件5行星架及棒束通过。星形孔槽略大于内插件5行星架及棒束，能为棒束连续导向且不卡阻。星形孔槽边缘开有导向用倒角2-4-5。第二中心管2-4-3中心孔2-4-1可供自动抓具3穿过，内径略大于后者，可以满足自动抓具3的导向和定位精度要求，同时不会卡住自动抓具3。第二中心管2-4-3上的开槽除了可供行星架转过，同时为自动抓具3定位销31提供导向。

所述内套筒2悬挂在自动抓具3上，自动抓具3下降时，内套筒2随之下降。当内套筒2坐落在燃料组件上管座6时，自动抓具3沿内套筒2中心孔2-4-1继续下降，直至座落到内插件5棒束头上。

所述自动抓具3可沿内套筒2中心孔2-4-1升降，当下降并坐落到内插件5棒束头后，抓头可以依靠自动抓具3自身内力(重力、弹力)开、关，自动啮合或脱开内插件5中心柱圆孔内的锁口。

所述自动抓具3携带被啮合的内插件5一起提升，一边将内插件5从燃料组件中抽出，一边利用内套筒2上的星形孔槽2-4-2对内插件5及棒束进行约束和导向。

所述自动抓具3携带被啮合的内插件5提升到位后，内插件5被包容在内套筒2内，当自动抓具3上端面顶住内套筒2的挡板2-1后，带动内套筒2一起提升，之后内套筒2脱开燃料组件上管座6并进一步缩回到外套筒1中，之后通过燃料操作机上桥架(大车)、小车的移动进行水平转移。

所述内套筒2随自动抓具3一起下降并坐落在燃料组件上管座6，自动抓具3携带被啮合的内插件5一起继续下降，利用内套筒2上的星形孔槽2-4-2对内插件5棒束进行导向，将内插件5回插到燃料组件中，从而实现释放。

由于具体使用场景可能不同，具体结构、形状和构件数量可以做相应修改，例如(包括但不限于)：

(1)视堆内或堆外贮存，内插件5自动操作装置可以装在燃料操作机、燃料抓取机上或类似燃料操作设备、吊车上。

(2)与燃料操作机燃料操作套筒组成并列双套筒，或者嵌套在一起成单套筒。

(3)内、外套筒1的长度、截面形状，提升、下降行程，导向轮组件1-2的数量等。

(4)自动抓具3可以为采用星形轮、W槽或者驼峰轴等核心动作机构。

(5)内插件5棒束的数量及位置，棒束头锁口可以为内孔凸台或者外翻边。

基于上述核电厂内插件操作套筒装置，本发明还提出了一种内插件5装换料方法，详细操作原理如图9所示，图中为一次抓取操作过程，通过不断循环可以实现连续操作，具体步骤如下：

S1、平移定位：燃料操作机桥架(大车)及小车通过平移行走，定位在对象燃料组件及内插件5正上方。此时自动抓具3及内套筒2处于上工作位，如图3左图，内套筒2悬挂在自动抓具3上并且缩回在外套筒1中。

S2、下降、对接、坐落、抓取：专用起升机构钢丝绳下放，自动抓具3带动内套筒2一起下降；当内套筒2坐落通过销盘组件2-8配插、坐落在燃料组件上管座6时停止(如图7所示)；继续下放钢丝绳，自动抓具3沿内套筒2中心孔2-4-1继续下降到底，直到自动抓具3放置在内插件5中心棒顶面上；自动抓具3抓头依靠重力自动张开并与中心棒内圆孔上连接锁口啮合。此时自动抓具3及内套筒2处于下工作位，如图3中右图。

S3、提升、抽出、导向：专用起升机构钢丝绳提升，自动抓具3带动内插件5一起提升，逐渐将内插件5从燃料组件中抽出并进入内套筒2，依靠导向束2-4及星形孔槽2-4-2对内插件5及棒束进行抽插导向。

S4、脱离、转移：内插件5提升到位后使内插件5全部进入内套筒2内，此时自动抓具3碰到内套筒2挡板2-1处的上端面带动内套筒2一起提升；内套筒2及其销盘组件2-8脱开燃料组件；内套筒2提升到位并全部缩回到外套筒1内；装换料机携带装有内插件5的操作套筒装置一起进行转移。

释放操作与抓取相反：所述内套筒2随自动抓具3一起下降并坐落在燃料组件上管座6上，自动抓具3携带被啮合的内插件5一起继续下降，同时内套筒2上的星形孔槽2-4-2对内插件5棒束进行导向，将内插件5逐渐回插到燃料组件中，从而实现释放。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，包括：外套筒和内套筒；

所述外套筒顶部安装在核电厂转运机构底部；

所述内套筒安装在所述外套筒内，并与外套筒沿轴向方向滑动连接，所述内套筒底部设置有销盘组件，所述销盘组件用于插接在燃料组件上管座上，所述内套筒内设置有导向束，所述导向束具有中心孔和用于对内插件定位的孔槽；

所述内套筒的中心孔内安装自动抓具，所述内套筒能够搭接在所述自动抓具上，并能随所述自动抓具一同升降。

2.如权利要求1所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述外套筒包括上筒体和下筒体，所述上筒体与所述下筒体可拆卸连接，所述上筒体的内径大于所述下筒体的内径，所述上筒体顶部设置有与核电厂转运机构底部连接的法兰。

3.如权利要求2所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述下筒体上开设有豁口，所述豁口处安装有导向轮组件，所述导向轮组件包括导向轮支架和导向轮，所述导向轮支架安装在所述下筒体的外壁上，所述导向轮与所述导向轮支架转动连接，所述导向轮内侧位于所述下筒体内部，所述导向轮轮廓为V型，所述内套筒沿着所述导向轮升降。

4.如权利要求1所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述内套筒外轮廓为长方柱形框架，所述框架包括顶法兰、围栏和底法兰，所述围栏具有两片，两片所述围栏对称布置在所述框架的两侧，所述顶法兰和底法兰分别连接在两片围栏的两端。

5.如权利要求4所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述顶法兰中间具有第一通孔，所述顶法兰的第一通孔处安装有挡板，所述挡板设置有第二通孔，所述第二通孔小于所述自动抓具的外轮廓。

6.如权利要求4所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述底法兰下侧设置有销盘组件，所述销盘组件中间具有用于通过所述内插件的第三通孔，销盘组件底侧设置有盘座和导向销，所述盘座设置在所述底法兰的两个对角上，用于支撑在燃料组件上管座上，所述导向销设置在所述底法兰的另外两个对角上，用于插入燃料组件上管座的定位孔中。

7.如权利要求4所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述内套筒的框架内沿长度方向设置多个导向束，多个导向束的长度大于所述内插件的长度，所述导向束包括两端的法兰板，两端法兰板中间具有第二中心管，所述法兰板上设置有对所述内插件导向的星形孔槽。

8.如权利要求7所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述内套筒的围栏内侧设置有导向杆，所述导向杆沿着所述围栏的长度方向布置，所述导向杆上设置有卡槽，所述导向束的法兰板卡接在所述导向杆的卡槽内。

9.如权利要求7所述的核电厂内插件操作套筒装置，其特征在于，所述第二中心管的管壁上具有中心管槽，所述中心管槽与所述星形孔槽对齐，所述自动抓具外壁上设置有定位销，所述定位销沿着所述中心管槽滑动。

10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的核电厂内插件操作套筒装置的内插件装换料方法，其特征在于，包括：

S1、平移定位：转运机构通过平移行走，定位在对象燃料组件及内插件正上方；

S2、下降、对接、坐落、抓取：自动抓具带动内套筒一起下降；当内套筒通过销盘组件配插、坐落在燃料组件上管座时停止；自动抓具沿内套筒中心孔继续下降到底，直到自动抓具放置在内插件中心棒顶面上；自动抓具与中心棒内圆孔上连接锁口啮合；

S3、提升、抽出、导向：自动抓具带动内插件一起提升，逐渐将内插件从燃料组件中抽出并进入内套筒，依靠导向束及星形孔槽对内插件及棒束进行抽插导向；

S4、脱离、转移：内插件提升到位后使内插件全部进入内套筒内，此时自动抓具碰到内套筒挡板进而带动内套筒一起提升；内套筒及其销盘组件脱开燃料组件；内套筒提升到位并全部缩回到外套筒内；转运机构携带装有内插件的操作套筒装置一起进行转移。