CN1249729C - 对至少一个控制棒束的下降时间进行恢复的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于恢复至少一个控制棒束(8)下降时间的方法和设备。在核反应堆经过一段时间的运行之后，在其已被停机且被冷却下来后，在核反应堆的池槽中对核反应堆已被放射化的上位内部设备的至少一根导向管进行加工，以便于在至少一个部位处对导向管(8)的引导通道(16b、16c)执行扩张(21b、21c)。优选地是，通过对沿引导通道(16b、16c)长度方向的不连续孔腔进行加工来实现该扩张处理。对导向管(8)扩大处理优选地是在上位内部设备上原位进行的，其中的上位内部设备被放置到反应堆池槽中的一存放台架上。

Description

对至少一个控制棒束的下降时间进行恢复的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于恢复至少一个控制棒束的下降时间的方法和装置，其中的控制棒束被用在轻水冷却型核反应堆中调节反应率。

背景技术

压水型核反应堆具有并置棱柱形式的燃料组件，这些组件构成了反应堆的堆芯，在堆芯内，构成所述组件的柱棒内所含的浓缩铀丸粒发生核裂变，从而产生出热量。

核反应堆输出的热量被传递到一冷却流体中，该流体是用加压水构成的，核反应堆是由一些控制棒束进行调节和停机的，每一控制棒束都是由二十四根吸收棒组成的捆束，吸收棒中含有可吸收中子的碳化硼。控制棒束中的吸收棒被插入到燃料组件的二十四孔导向管中，这些导向管被设置在组件的燃料棒阵列之中，且构成了燃料组件构架的一部分。所述构架包括固定到导向管上的格栅，从而由格栅限定了一个阵列，燃料棒和导向管被布置在该阵列中，并得到了固定。

控制棒束可在反应堆的芯部中沿垂直方向移动，从而可根据燃料棒所含丸粒内浓缩铀的损耗、以及供电网对电能的需求变动情况而对核反应堆进行调节。

利用一些控制机构来使控制棒束在燃料组件导向管的轴向上进行运动，其中的控制机构被设置在内含堆芯的反应堆壳的顶封盖上。

在堆芯的上方，控制棒束被导向管进行引导，导向管构成了反应堆内部的上位设备的一部分，且这些导向管被布置成与燃料组件对正，控制棒束被插入到该燃料组件中。

反应堆的上位内部设备中的导向管包括一些引导元件，这些元件限定了一些引导通道，引导通道的垂直轴被设置成与燃料组件的导向管的垂直轴处于同一直线上，在其中的导向管中，控制棒束的吸收棒进行移动。每一导向管都被布置在一燃料组件的正上方，用于对一控制棒束进行引导，该控制棒束被插入到该燃料组件的导向管中。

在反应堆上位内部设备的底部，设置了堆芯的上板，该上板被设计成以水平姿态坐压在反应堆壳内堆芯各燃料组件的上方。

上位内部设备的每根导向管都包括具有开口或通道的引导元件，在吸收棒的轴向行程方向上，这些引导元件与燃料组件中导向管的轴线成一线排列。

设置在导向管上部中的这些引导元件中的某些元件是由一些引导片构成的，这些引导片上洞穿地制有一些通孔，以便于控制棒束的吸收棒穿入。这些元件被称为“不连续”的引导元件。其它的引导元件则组成了“连续”引导元件，且被布置到上位设备的下部中一即被设置到内部设备上邻近堆芯上板的部分中，其中的上板将被坐压到堆芯的燃料组件上。这些连续引导元件是由一些套筒和开缝管构成的，每根套筒和开缝管分别用于引导两根吸收棒或单根吸收棒。

控制棒束具有一个十字架形式的顶部，吸收棒通过径向延伸的臂件而固定到该顶部上，臂件被设计成在套筒和开缝管内轴向运动，可从导向管的中央部位接近这些套筒和开缝管。

控制棒束的移动是频繁的，从而在经过一工作周期之后，控制棒束中吸收棒上的包覆层就会有一定量的磨损。在经过一段时间的工作之后，控制棒束中吸收棒上包覆层与引导元件之间的摩擦会导致磨损的出现，更具体来讲，这会使引导元件的孔腔发生椭圆化，各引导元件通过一些开孔而实现互通，这些开孔穿过星形架组件或“轴心体”的径向臂件，吸收棒被固定到其中的星形架或“轴心体”上。由于冷却流体的流过—尤其是在瞬态过程中，吸收棒的包覆层会在引导片中、以及连续引导元件中发生振动，在此作用下，磨损现象会被加剧，这将导致引导元件出现早期磨损。

为了能非常迅速地降低压水型核反应堆中堆芯的反应率—例如为了能对反应堆执行紧急停机，要将控制棒束在堆芯的燃料组件内下降到其完全插入位置处，可通过将连接控制棒束与位移机构的装置释放来实现控制棒束的下降。为了能确保核反应堆的安全工作，并迅速停止核反应堆堆芯内的核反应，需要更使控制棒束的下降时间尽可能地短，且在核反应堆的整个长期服役寿命期间，下降时间都能保持为此短时间。

已经发现：在某些压水型核电站的工作过程中，控制棒束的下降时间会有显著的增加，且在某些情况下，下降时间的数值会超过其最大允许阈值(例如对于900兆瓦型核反应堆，吸收棒进入到一个位于燃料组件底部的液压减震器中之前的限制时间为2.05秒，吸收棒进入到减震器中是为了对棒束进行减震，并将它们停止在完全插入位置上)。对于位于核反应堆堆芯外围、且在冷却水离开反应堆壳的出口喷口附近的控制棒束，该缺陷尤其突出。

造成控制棒束的下降时间在核反应堆工作过程中变大的其中一个可能原因在于这样一种效应：控制棒束的吸收棒受冷却水流的液压作用而被紧压到导向管中引导通道的壁面上，在上位内部设备导向管的连续引导通道中，该挤压作用会随着磨损的增大而增大。吸收棒束对连续引导通道的磨损形成了一种“磨合”效应，从而会增大将吸收棒挤压导向管上的液力作用，这将导致摩擦的增大，由此会减慢吸收棒的移动速度，速度的减慢反过来会增大控制棒束的下降时间。

对于目前建造的核反应堆，在工厂中，上位内部设备的导向管要受到这样的加工：在每一连续引导通道的长度范围内，在多个区域(例如三个区域)处对连续引导通道执行局部扩大。对连续引导通道在径向上的局部扩大可通过液压扩张来完成，此扩大用于减小或消除核反应堆工作时由于通道的磨损而将控制棒束贴压到管壁上的作用。这就可确保：在核反应堆的整个工作寿命内，与控制棒束下降时间有关的条件都能保持不变。

对于已投入运行的核电站，人们提出了用新型管道来替换上位内部设备中导向管的建议，但这项工程的成本和执行难度、以及对替换下来的放射化导向管进行运输、处理以及库存的难度使得这种替换导向管的技术对核电站的运行商并无吸引力。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种用于恢复至少一个控制棒束的下降时间的方法，其中的控制棒束被用来调节轻水型核反应堆的堆芯中的反应率，在该核反应堆中，由并置燃料组件构成的堆芯被放置到一反应堆压力容壳中，反应堆容壳带有垂直设置的导向管，其用于对控制棒束的吸收棒进行引导，反应堆包括位于堆芯上方的上位内部设备，其借助于堆芯的一块顶板而落座在堆芯中燃料组件的顶部上，顶板在水平方位上延伸，上位内部设备包括一组垂直的导向管，每一导向管都用于引导一控制棒束，控制棒束是由一捆相互平行的吸收棒组成的，导向管包括一组为吸收棒而设的相互平行的引导通道，这些通道所处的位置与一燃料组件的导向管在轴向上对正，且各通道包括接近堆芯顶板的端部，这些通道被设计成连续引导通道的形式，所述方法能使控制棒的下降时间符合核反应堆的安全工作条件一即使在核反应堆已经运行了一段时间、上位内部设备中的引导通道已经出现磨损之后，但并不需要用新的管道来替换这些导向管。

为此目的，在经过一段时间的运行之后，在核反应堆已被停机且被冷却下来后，在核反应堆的池槽中，对放射化上位内部设备的至少一根导向管的引导通道执行扩张，该扩张处理是在连续引导通道的至少一个部位处进行的。

附图说明

为了使本发明更易于理解，参照附图作了如下的描述，下文的描述既针对于压水型核反应堆中的上位内部设备，也针对于根据本发明的、用于恢复该上位内部设备的下降时间的实施方法。在附图中：

图1是对一压水型核反应堆的容壳所作的剖开轴测图；

图2是过垂直对称面对压水型核反应堆所作的剖视图；

图3是一个正视图，表示了压水型核反应堆的上位内部设备；

图4中局部剖开的正视图，表示了压水型核反应堆堆芯的燃料组件，图中的核反应堆在反应堆容壳内处于工作位置；

图5是一个正视图，表示了压水型核反应堆的上位内部设备的导向管；

图6A-6C是分别沿图5中A-A、B-B、以及C-C线对所示导向管所作的断面图；

图7与图6C类似，以放大的比例表示了连续引导元件的断面结构；

图8是对图7中部位8处的细节结构所作的放大视图，表示了吸收棒是如何被液压作用顶入到连续引导元件中的；

图9是导向管的连续导向套筒的横截面图，图中表示了对连续引导套筒执行了本发明恢复方法后的状态；

图10是一个放大的轴向剖视图，表示了图9所示连续引导套筒的其中一条引导通道；

图11是一电腐蚀加工设备的正视图，该设备用于执行本发明的方法；

图12是图11中所示加工工具部分的横剖面图，图中，加工工具处于上位内部设备的导向管中；

图13是对图11所示设备的一部分所作的侧面立视图；

图14是沿图13中的14-14线所作的剖面图；

图15是沿一垂直剖面对图11所示设备上一部分的改型实施方式所作的正视图；

图16是对图11所示设备的一细节结构所作的正视剖面图，表示了用于进给图11所示设备中电腐蚀电极的装置；

图17是一电极的局部剖开视图，该电极利用电腐蚀作用对导向管的引导通道进行加工。

具体实施方式

图1表示了压水型核反应堆的容壳，该容壳总体上用数字标号1指代。

在核反应堆的容壳1内，安装了一个堆芯2，该堆芯是由多个正棱柱形的燃料组件3以并列布置的方式构成的，并使得每一燃料组件的纵向轴线处于垂直方向。

反应堆芯2被设置在核反应堆的下位内部设备中，具体来讲，下位内部设备包括堆芯的屏蔽组件4；上位内部设备5被堆芯组件的上部借助于一堆芯上板6支撑着。

从图1、图2以及图3可看出，上位内部设备5也具有一上板7，其与堆芯上板6平行，堆芯上板6构成了上位内部设备的底部。上板7是按照一定的方式设计的，以便于将上位内部设备固定到容壳的内部，在容壳内还悬垂着一个圆筒体，其内装着反应堆的屏蔽组件4和堆芯2，并在容壳的底端上固定有为堆芯组件所设的下支撑板。

在上位内部设备的上板7的上方，上位内部设备5包括圆形断面的上导向管8a，而在上位内部设备7的上板7与堆芯的上板6之间，则包括一些导向管段8b，这些导向管段的断面基本上是方形的，但具有圆弧拐角。

每一导向管段8b都被布置成在轴向上与导向管8a对齐，上导向管8a与对应的导向管段8b一起构成了上位内部设备中的导向管8，其使用于调节核反应堆堆芯内反应率的控制棒束能进行垂直移动，所述控制棒束被连接到一悬挂位移棒上，并通过设置在容壳1封盖1a(参见图1)上的一套机构9实现在垂直方向上的移动。

在上位内部设备5的上板7与堆芯上板6之间，不仅设置了导向管8的管段8b，而且设置了间隔立柱10，它们用于保持着堆芯的上板6，并使其保持在与内部设备的上板7相互分开的状态。

图4表示了处于核反应堆堆芯内部的燃料组件3，燃料组件3通过一个位于堆芯支撑板上的底部喷口3b而落坐着，且其具有上部喷口3a，堆芯上板6通过一些片弹簧顶压着该上部喷口3a。

燃料组件3包括由多个间隔格栅3c构成的构架，各个间隔格栅3c沿燃料组件的垂直轴向分布，间隔格栅具有一些隔室，燃料组件的燃料棒穿插过这些隔室，并被保持在隔室内。

间隔格栅3c内的某些隔室用于穿设并固定一些导向管12，这些导向管的长度大于燃料棒的长度，从而燃料组件的导向管12存在有突出部分，它们从燃料组件中燃料棒捆束的上部和下部突出，这些突出部分分别被固定到上部喷口3a和底部喷口上。

这些导向管既构成了燃料组件构架的组成元件，又作为用于在垂直方向上对控制棒束的吸收棒进行引导的元件，其中的控制棒束用于调节核反应堆堆芯内的反应率。

某些芯部组件被布置成与上位内部设备的导向管成一线排列，从而可接纳由成捆吸收棒组成的控制棒束，以便于能调节核反应堆堆芯内的反应率。在燃料组件中，吸收棒由导向管12进行引导，每一导向管12都被设计成以很小的径向间隙接纳着控制棒束的吸收棒。

在上位内部设备的导向管8中，控制棒束的吸收棒被一些引导元件进行引导，这些引导元件与容纳着控制棒束的燃料组件导向管在轴向上对正。

图5表示了核反应堆上位内部设备5中的导向管8。

设置在上位内部设备5上板7上方的上导向管8a中包含有不连续的引导元件，这些引导元件是由圆形断面的板件构成的，该板件例如为图6A所示的板件13。不连续的引导板13是为用于调节核反应堆反应堆的控制棒束而设置的，每一引导板都包括一个中心孔，该中心孔带有一些径向狭槽，这些径向狭槽的内侧端开通到引导片的中心孔中。

每一径向狭槽的最远端—即距离引导片中心部分最远的端部都基本上为圆孔，导向管的轴线穿入这些圆孔中，所述圆孔用于引导某一控制棒束中的一根吸收棒。在靠近引导片13中心孔的内侧端处，某些径向狭槽—更具体来讲即每隔一个狭槽也各具有一个基本为圆形的第二引导区域，用于引导用于调节堆芯反应率的控制棒束中对应的吸收棒。

引导片具有24个狭槽，每个狭槽都用来引导一吸收棒，吸收棒按照一定的方式设置着，从而与燃料组件的导向管轴向对正。为吸收棒设置的每个引导孔都通过径向狭槽与引导片13的中心孔腔相通。

这样，一束吸收棒就可在含不连续引导片13的导向管8a中移动，所述吸收棒的一端被固定到一星形架组件或“轴心体”上，该部件具有径向臂件，控制棒束的吸收棒被固定到这些臂件上。在导向管8的轴向15上，控制棒束的轴心体和吸收棒分别在中心孔和圆形引导孔中移动。

从图6B和6C可见，导向管段8b的断面基本上为方形，该管段被设置在内部设备的上板7与堆芯上板6之间，导向管段8b具有一个上部8′b，在该上部中，与在导向管8a中相同，由引导片14为控制棒束提供了不连续的引导作用，引导片14的形式如图6B所示。每一引导片14都具有中心孔、径向狭槽、以及为引导吸收棒而设的圆孔，其中的圆孔与引导片13上的圆孔相同。然而，不连续引导片14的外形轮廓不再是圆形，而是基本上为方形，从而适于与管段8b方形的内截面相适配。

导向管8管段8b的下部8″b构成了导向管8的一个部位，在该部位中为控制棒束的吸收棒提供了连续的引导作用，该部位中固定有一些引导元件，这些引导元件是由连续的引导套筒16和开缝管17构成的。套筒16为吸收棒形成了一些引导通道，且这些引导通道以及导向管17的断面被按照一定方式设置在导向管的横断平面内，以便于能与引导片13、14中为吸收棒而设置的引导孔相对应，而其中的引导片13、14是被设置在导向管8上不进行连续引导的部分中。

对于那些用于对普通压水型核反应堆中反应率调节控制棒束进行引导的导向管8，导向管8的总长度略长于4米，而连续引导区8″b的长度约为1米。

图7详细地表示了导向管8连续引导部分的横剖面，该引导部分具有连续的引导套筒16和开缝管17。每个连续引导套筒16都具有一中央狭槽16a和两引导通道，这两个引导通道是为控制棒束中用于调节反应率的对应吸收棒而设置的，每一引导通道都为圆形截面筒体的形式。套筒16的引导通道16b和16c通过套筒的中央狭槽16a而连通起来，控制棒束的轴心体可在导向管8中央的空洞空间内移动。

各开缝管17上都具有一槽缝17a，该槽缝使导管17的内部与导向管8的中央空洞空间相通，其中，控制棒束在中央空洞空间内移动。

用于提供连续引导作用的引导套筒16分为两种不同的类型，第一种套筒的两引导通道16b、16c被布置在离导向管轴线15的一定径向距离处，该径向距离与第二种引导套筒的引导通道离轴线15的距离不同。

导向管8具有八个引导套筒，这些套筒的十六条引导通道的中轴线位于绕导向管轴线15同轴的四个圆柱面，每个圆柱面内有四条中轴线。

所有开缝管17的中轴线都位于同一个圆柱面内，该圆柱面的轴线与导向管8的轴线15重合。

从图1可看出，核反应堆容壳1具有进液喷口1b，其在堆芯上板6上方的上位内部设备的底部附近—即在上位内部设备5导向管的不连续引导区域8′b中通入到容壳的内部。

用于冷却核反应堆的水、以及从各条主环流回路流来的水经喷口1b冲入到容壳内，从而使导向管的底部受到冷却水流的作用，水流的流动方向相对于导向管基本上是在径向上。

控制棒束上由插入到图7所示导向管连续引导元件中的吸收棒构成的、并用于调节堆芯反应率的部分受到一个径向力作用，该径向力趋于将控制棒束的吸收棒20紧压到引导通道的某一部分上，吸收棒就穿行在其中的引导通道中。

从图7、以及图8的详细表示可看出：吸收棒20受到的径向力19是由核反应堆的冷却水施加的。吸收棒20被促顶向上位内部设备的中心部分，从而使吸收棒与对应引导通道的内侧表面部分相接触。

当核反应堆处于工作中时，控制棒束在导向管轴向上的移动、以及由在垂直方向上沿导向管流动的冷却水对吸收棒造成的振动会导致磨损的出现，首选地，该磨损是发生在连续引导元件的某些部分上，尤其是对于那些位于堆芯外周上、且与核反应堆容壳的进液喷口1b相对的导向管。

对于导向管中连续引导通道中的摩擦，一些引导通道内的磨损优先出现在朝向导向管内侧的部位—即靠近导向管轴线的部位处，而对于位于另一侧的其它通道，引导通道的磨损优先出现在朝向导向管外侧的部位处。

为了确保控制棒束能下降到核反应堆堆芯内的完全插入位置中一例如在需要紧急停机核反应堆的情况下，控制棒机构9受指令的控制而释放一根杆棒，控制棒束被固定到该杆棒上。在重力作用下，控制棒束会掉落到上位内部设备的导向管中，并落入到燃料组件中。

当控制棒束下降时，如果引导通道的磨损已产生了“磨合”效应，则不连续引导元件中的吸收棒被挤压到磨损区域上，这些磨损区域的形状与吸收棒外表面的形状精确地相配。

这就导致接触面积的增大，并使吸收棒与连续引导元件表面之间的摩擦增大。因而会将控制棒束下降所需的时间延长到一定程度，直至增大到超过核反应堆安全工作条件所允许的最大时长。

为了将控制棒束的下降时间恢复到原来水平，以便于符合核反应堆的安全条件，可以用新的导向管来替换上位内部设备的外周导向管，但这项维护操作的成本将是很高的。

本发明的方法在于：在沿连续引导区域的至少某些区域处(例如在连续引导段长度方向上三个相互离开的区域处)，将已成为工作故障的导向管的连续引导通道扩大。可利用机加工方法(例如电腐蚀加工)、或利用成型方法(例如液压扩张)来将引导通道扩粗。

从图9中可看到一连续引导套筒16，其引导通道16b、16c已被本发明的方法扩宽，从而可使一控制棒束的下降时间得到恢复，其中的控制棒束具有两吸收棒，它们分别在所述通道16b、16c中穿行。

本发明的方法在于：沿引导通道16b、16c内套筒16制出扩大部21b和21c，扩大部是由一圆柱面部分构成的，该圆柱面的轴线相对于对应引导通道16b、16c的原始轴线是偏移的。

可利用电腐蚀加工方法、或通过其它机加工方法来制出扩大部21b和21c，其中的其它方法适于在核反应堆上位内部设备的导向管中执行，而该核反应堆在经过一定时间的运行之后，会具有很高的放射化。

通常，是在核反应堆已被停机、并冷却下来后，并在将核反应堆的上位内部设备被作为一个整体从容壳内拆卸出来之后，才执行用于扩大引导通道的机加工。在核反应堆的池槽中充满水、并将容壳1的封盖1a打开之后，就可以拆卸并取出上位内部设备，以便于将其放置到一个位于反应堆池槽内水下的台架上，由此可在反应堆池槽内对上位内部设备进行检查和修理。

通常，在为上位内部设备所设的台架的下方，使用了一个承载架，其可在反应堆池槽的底部上活动，该承载架可能矗立在一些垫圈上，从而使加工工具在上位内部设备的导向管中可处于不同的高度上。如下文介绍的那样，可在池槽中水面的下方来执行电腐蚀加工，在导向管的底端处回收加工废渣，从而可避免将反应堆池槽内的水污染。

一般来讲，如图9所示，在压水型核反应堆的上位内部设备的连续引导通道内，可执行多处扩大，所述扩大部为圆柱面的形式，这些扩大部例如是由电腐蚀方法加工出的扩大部21b和21c，它们的半径为5.5毫米，且中心偏离对应引导通道16b或16c的原始中心约3mm。

沿着长度接近于1米的连续引导通道，设置了三处重新经过加工的区域，这些区域在轴向上的间隔距离是均匀的。

图10放大地表示了位于套筒16外端处的引导通道16b的扩大部21b。

图10中表示出了套筒16外引导通道横截面的起始轮廓，吸收棒20(图中表示了其截面)将承压在该引导通道上，该附图表示出了引导通道尚未出现任何磨损的新内部设备的圆周面。吸收棒20横截面的直径略小于引导通道16b的原始直径，图中的虚线表示了在新设备的状态下、原始支承表面的截面形状。

对于直径约为10mm的吸收棒，对应引导通道的直径稍大于11mm。如图10所示，在核反应堆的工作过程中，对于内部设备中那些靠近堆芯外侧、并与反应堆冷却水入口相对的导向管套筒内的引导通道，吸收棒20被紧压到引导通道16b的内侧上，从而使引导通道内接近导向管内侧的壁面出现磨损。此时吸收棒20所处的位置为20′，该位置向内偏离其由引导通道16b确定的原始位置。与此同时，类似于“磨合”形状的磨损表面使吸收棒能更好地陷压到引导通道的内侧表面上。吸收棒与引导通道之间接触面积的增大会导致摩擦的增大，因而，当将控制棒下降时，如果其所带有的吸收棒20′等吸收棒与磨损面相接触，则控制棒的下降时间就会增大。

一般来讲，在直径方向上，可接受的向内磨耗量必须不能超过2mm。

一旦磨损量达到了该数值，则或者可以将其引导通道达到最大磨损的导向管更换掉，或者可执行本发明的方法，本发明的方法是通过在导向管的内侧上加工出圆柱面形式的部分21b来实现的。例如，可这样来进行加工：制得两个半径接近于5.5mm的圆柱面部分，它们扩大了引导通道的内表面。在已执行了根据本发明的加工之后，吸收棒就不再与能使摩擦增大的磨耗面相接触。因而可恢复控制棒的下降时间。

可利用图11到图17所示的加工工具来对导向管的引导通道进行加工，以此来实施根据本发明方法的、对控制棒束下降时间进行恢复的处理。

图11表示了一种能实施本发明方法的设备22，其通过对压水型核反应堆上位内部设备中导向管的引导通道执行电腐蚀加工来执行本发明方法。

在反应堆池槽中的水面以下使用该设备22，上位内部设备(图中用堆芯的上板6代表)坐压在一维修台架上，该台架位于反应堆池槽的底部。

在核反应堆已被停机、并冷却下来之后，在执行本发明的方法之前，先要将封盖从反应堆容壳上拆下，并将其放置到反应堆池槽底部中一检查/修理台架上。

从中拆出上位内部设备，并将其放置到为上位内部设备所设的、位于池槽底部中的修理台架上，该台架可具有举升装置。

在该存放状态中，堆芯上板6在池槽底部上方的一定距离处，因而可以对上位内部设备进行处理—例如通过将加工工具22等工具从堆芯上板6的下面插入到上位内部设备的任一导向管中来执行加工，其中的堆芯上板6具有一些开孔(通常为方形孔)，这些开孔与各个燃料组件对准，尤其是与这样一些燃料组件对准：在这些燃料组件中，用于调节反应率的控制棒束上下移动。

利用一个能在池槽的底部上、沿两个相互垂直方向移动的承载架23，可使工具在上位内部设备的下方移动，从而可将其布置到上位内部设备的任意一根导向管中，这样就能将工具22等加工工具位于任意一个开孔的正下方，其中的开孔穿通堆芯的上板6。

用于执行本发明方法的、且利用电腐蚀进行加工的设备22包括一管状外壳24，在外壳24轴向上依次的三个位置处，其外表面上固定了三组套件25，套件25是由四片引导翼板25a、25b、25c等组成的，这些翼板被设置在工具22管状外壳24的轴向平面内，且相互之间存在90°的间隔角。设备22上翼板20的组数可以是任意值，例如可以是两组或更多组，这取决于沿连续引导长度段要对多少个区域进行加工。

为了在图7所示导向管的连续引导元件中执行电腐蚀加工，将工具22沿其连续引导部分将被进行加工的导向管的轴线15方向、并与导向管同轴地插入，例如可采用举升装置来执行该插入，举升装置被固定到一操作轴心体26上，该轴心体被固定到工具22外壳24的顶端上。

工具22可在导向管8中移动，从而使其管状外壳可在导向管的中央空洞空间内移动，且翼板组25的引导翼板能被插入到由套筒16构成的连续引导元件中，并在其中移动，或者在径向上向内与导向管17的槽缝对准。

这样，就按照一定的方式布置了一组翼板中的各个翼板—如翼板25a、25b、25c，使得它们可同时插入到绕导向管的轴线15以90°分布的四个连续引导套筒16中，或者从内侧与四根开缝管17的槽缝对正，类似地，这四根开缝管17也绕着导向管的轴线15相互之间成90°的夹角。

在实际工作中，必须要使用三种不同类型的工具22。

其中一种工具被用来加工四个相互之间成90°夹角的引导套筒16的引导通道，第二种工具被用来加工导向管中以90°间隔类似地分布着的另外四根套筒，与此同时，第三种工具用于对四根开缝管27进行加工。在相互成90°间隔角的第一组套筒16与第二组套筒16之间，引导通道与导向管轴线之间的径向距离并不相同。因而不可能只使用同一工具、并通过将其转过45°就能依次对导向管的第一组套筒和第二组套筒进行加工。但是，可以采用同一工具来依次加工第一组相互之间成90°间隔角的四个开缝管、以及类似地以90°间隔设置的第二组开缝管。

还可以考虑采用这样的工具22，其具有三组翼板，每组包括八个引导翼板，这样就可以同时对导向管的八个开缝管进行加工。

如下文介绍的那样，25a、25b、25c等的每个引导翼板都起到对一电极支撑件进行引导的作用，在每一电极支撑件上固定了两个用于在上位内部设备导向管的引导通道内加工出圆柱面扩大部的电极。

因而，当对四个引导套筒进行加工时，利用24个具有合适形状的电极在四个引导套筒的八条引导通道内、在沿引导通道轴向长度分离开的三个区域处同时执行24个加工操作。

本发明的设备22还具有进给装置，其能将24个利用电腐蚀作用进行加工的电极能同时进入到引导通道的内部—即朝向导向管的轴线15移动。

用于使24个利用电腐蚀作用执行加工(尤其是对引导套筒进行加工)的电极同时进给的装置包括一操作棒27，其沿着工具22管状外壳24的轴线布置，并能沿所述轴线移动，从而可向电极施加进给运动。

当工具22处于其工作位置时，在位于堆芯上板6的底部处，操作棒27的一端被连接到一位移装置28上，该位移装置例如是一作动器，器被安装到工具22的头部29上，头部被固定到一支撑件30上，在该支撑件上，工具22管状外壳24的底端被固定到一通孔上。

如下文参照图16所描述的那样，操作棒27包括一些管状段，这些管状段与一些驱动十字架31相连接，各个十字架31被间置在操作棒27两段相邻的管状段之间。三个驱动十字架31中的每一十字架都被布置成基本上与四个一组的引导翼板对准，从而可同时驱动四个电极支撑架，这些电极支撑架被引导翼板进行引导。

从图12中可看到一个十字架31，其可在工具22的管状体24中移动，用于同时使四个电极支撑架进动，支撑架被安装到一引导翼板的开孔中，并能在径向上移动，引导翼板则被插入到引导套筒16的中间槽缝16a中。

十字架31具有四个相互之间成90°间隔角的分支，用于同时驱动安装在四个翼板上的电极支撑架，从而使它们产生移动，这四个翼板属于工具22的同一组引导翼板，相互之间的间隔角为90°。

十字架31的每一分支都被制成叉架的形式，叉架中安装有一操作杆32。

从图13和图14可看出，每个电极支撑架33的形状都基本上为平板状，其具有两相互平行的分支33a和33b，它们位于一开孔34的两侧，各个电极35以平行的姿态固定在此开孔34中。

电极支撑架33具有这样的装置：在电极35已被使用了一段时间之后，能对电极35进行更换和安装。

在孔腔34的外侧，电极支撑架33的两分支33a和33b上各安装了用电绝缘材料制成的滑轨36a和36b。

两分支33a和33b被可滑动地安装到对应的引导滑轨36a和36b中，滑轨36a、36b被夹置到构架25上，并位于引导翼板25上开孔的两侧，而电极支撑架33则被设置到其中的开孔中。因而，电极支撑架33被安装成可在对应的翼板25中径向移动—即在套筒16中间槽缝16a的纵向上移动，引导翼板25被插入到中央槽缝16a中，该槽缝将套筒16的引导通道16b和16c连通。

从图13可看出，在电极支撑架33上与分支33a、33b成一直线的内侧端上，具有一线性的长孔40，该长孔相对于操作棒27和工具22共同的纵向轴线略微倾斜。窄孔40的宽度基本上与十字架31其中一分支的动作杆32的直径相等。当十字架31沿工具22的轴线在某一方向或另一方向上移动时，动作杆32会使电极支撑架33或者向内移动—即朝向工具22的纵向轴线移动、或者向外移动—即在相反的方向上移动，此时，动作杆32被同轴地设置在导向管中。

如图13和图16所示，由于窄孔40略微向外倾斜地向上延伸，所以如将操作棒27和十字架31向上移动将会造成电极支撑架和电极向内移动。当电极支撑架33和电极35按照这种方式向内移动时，就对引导通道执行了加工。

从图16可看出，每个十字架31上都安装有两组活塞一弹簧复位系统39，每组系统中包括两个活塞，每一系统39的作用都在于：当操作棒27和十字架31向下移动时，将两个相互成180°的电极支撑架向外侧方向复位。

这些复位装置39中的每个装置都包括一螺旋弹簧41和两个活塞42和42′，两活塞被安装成可在十字架31中加工出的一个空腔内移动，两活塞相互成一线排列，且都指向一个电极支撑架33的端部，从而使两活塞42、42与电极支撑架33的端部相接触，由此通过向端部施加推力而将电极支撑架向外复位。

从图17中可看到一电极支撑架33，该支撑架上安装了两个电极35，这两个电极用于在上位内部设备引导套筒16的两引导通道内同时加工出扩大部，这些扩大部是由一些圆柱面部分限定而成的。

用于扩大四个引导套筒16中引导通道的工具的每一组翼板25都具有对四个由一个十字架同时进行驱动的电极支撑架进行引导的装置。

这样，就可以按照快速的自动化方式，对导向管执行二次加工，从而可恢复控制棒束在导向管内的下降时间。

然而，为了能对导向管执行二次加工，就必须要依次使用三种不同的工具，以便于能对两组互为90°间隔的套筒16、以及一组开缝管17进行加工。

因而，本发明的方法能使控制棒束的下降时间得以恢复，而且无需拆卸和更换上位内部设备的导向管。

当核反应堆停机时，在其已被冷却下来之后，将反应堆的池槽中充满水，并将封盖打开，从而可将上位内部设备从压力容壳中提出，并将其放置到池槽内的存放台架上。

然后，对引导通道—尤其是连续引导通道的形状和尺寸进行检查，以评价通道的磨损情况，并准备用本发明的方法对其进行处理。适于用在池槽中对构成上位内部设备组成部件的导向管的引导通道进行检查的设备是公知的。

在上位内部设备已在池槽底部的存放台架上就位之后，用普通类型的检查设备对上位内部设备导向管的连续引导通道的形状进行检查。这将判断出是否需要执行本发明的方法，并判断出上位内部设备中的那一根导向管需要按照这种方式进行处理。

因而，为扩大引导通道而需要采取的加工量将被局限在那些必须要执行此操作的导向管内。

此后，使用用来托举工具的升降支承架，该支撑架将支撑件30定位在与堆芯上板6相顶接的位置上，在存放台架的下方，支承架在池槽的底面上移动，并利用一升降机从上位内部设备的上方施加作用，从以便于将加工设备在各条导向管中提高。

这样，就可以将加工设备依次定位到各根需要进行加工的导向管中。

当利用电腐蚀方法执行加工时，被电火花剥落下来的金属颗粒掉落到上位内部设备的底部中，并经一些开孔而穿过堆芯上板6，工具22即是从这些开孔中插入的。

从图11可看出，在工具22的支承架30上设置了一个碎屑回收箱43，其包括一密封圈，以便于能实现与上板6底面的紧密接触，这样，回收箱就包围着工具22所穿过的开孔。金属碎屑被一高流量的抽吸管45所回收。

少部分碎屑掉落到工具22的管状体24中，利用一小流量的抽吸管46产生的抽吸作用将这些碎屑从管状体中回收出去。

图15表示了用于回收并过滤导向管8加工颗粒的装置的一种改型实施方式，导向管的底部在所述开孔的周围被固定到堆芯的上板6上，用于对导向管内部执行电腐蚀加工的工具被从所述开孔中穿过。

该装置包括一回收漏斗47，其以水密的方式固定到堆芯上板6上通孔的内部。该回收漏斗47被连接到一过滤回路上，该回路包括一泵48和一过滤器49。如图中的箭头50所示，从过滤器排出的水被去除掉。

本发明并不仅限于上述的特定实施方式。

因而，可采用与电腐蚀工艺不同的加工方法来对属于上位内部设备的导向管的连续引导通道执行扩粗处理。

例如，可考虑采用电化学加工的方法，这样的方法涉及锂基的电解液，这种电解液与用在核反应堆冷却水中的添加剂相容。尽管如此，通常情况下，对放置在池槽内存放台架上、且未被解体的上位内部设备执行电化学加工是不可能的。

为了在采用电化学加工时、能实现将导向管的连续引导通道扩大的方法，导向管底部的连续引导部分要被拆解下来，并将导向管的所述底部放置到一夹具中，该夹具至少包围着用于执行连续引导的上面部位。夹具被布置成可遮盖着一个用于执行电化学加工的容器，该容器被放置到池槽内的水面下，并位于用于存放上位内部设备的台架附近。这样就可以对导向管的引导通道执行电化学加工。还可以在导向管被拆解下来之后，再利用相同的电腐蚀加工技术对连续引导通道进行处理。

还可以采用机械加工等其它加工方法，这样的方法可在核反应堆池槽内的水面下进行。

还可以采用与现有技术中制造新内部设备所用工艺相同的方法来扩大连续引导通道—即用液压扩张的方法进行进行加工。

也可以不在几个不连续的部位(这些部位也被称为“鼓桶段”)处执行由圆柱面(这些圆柱面不与引导通道同轴)限定的扩大操作，而是通过加工或成型的方法制出不连续的扩大部，这些扩大部为环形的沟槽形式，并与通道同轴，或者也可制出真正的扩大件，它们为连续的螺旋槽形式，这些螺旋槽位于导向管所述引导通道的内部。

还可以通过沿每一通道的长度方向、在多于三个的部位处执行加工或成型而同时对导向管的一组引导通道进行扩粗，或者也可仅在两个区域处执行加工或成型。例如，当采用电腐蚀加工电极时，如果通过同时移动电极支承架来执行加工，则就能同步地送进加工电极，在其中的电极支承架上固定了一个或多个电极。

通常，可利用任何成型或加工方法来实现连续引导通道的内部扩大，这将使吸收棒在导向管连续引导部分中所能获得的横截面得以增大。

由于某些控制棒束在上位内部设备中那些与冷却水进入反应堆压力壳的入口相对的导向管中移动，所以某些导向管的连续引导通道就会产生朝向导向管内侧的磨损，而另一些通道则产生朝向导向管外侧的磨损。但是，对连续引导通道执行二次加工就能增大吸收棒在引导通道内所能获得的通行截面，从而缩短这些控制棒束的下降时间。

总体上讲，对于所有的水冷型核反应堆，只要其具有用于调节核反应堆堆芯中反应率的控制棒束，且该控制棒束可利用重力作用、经过带有连续引导通道的导向管而下降插入到反应堆堆芯内的最大插入位置中，则就适于应用本发明。

Claims (17)

1.用于恢复至少一个控制棒束(8)的下降时间的方法，其中的控制棒束被用来调节一轻水冷却型核反应堆的堆芯(2)中的反应率，所述堆芯(2)由并置的燃料组件(3)构成，所述燃料组件被放置到所述核反应堆的一容壳(1)中，并具有垂直设置的管型导向件(12)，用于对所述控制棒束的吸收棒(20)进行引导，

所述反应堆在所述堆芯上方包括上位内部设备(5)，其借助于所述堆芯的一顶板(6)而落座在所述堆芯(2)中燃料组件(3)的顶部上，所述顶板在水平方位上延伸，所述上位内部设备包括一组垂直的导向管(8)，每一导向管都用于引导一控制棒束，所述控制棒束是由一捆相互平行的吸收棒(20、20′)组成的，所述导向管包括一组相互平行的吸收棒(20、20′)的引导通道(16b、16c、17)，这些通道所处的位置与一燃料组件(3)的导向管(12)在轴向上对正，且所述通道包括一接近所述堆芯顶板(6)的端部，制成一连续引导通道的形式(16b、16c、17)，

所述方法的特征在于：在经过一段时间的运行之后，在所述核反应堆已被停机且被冷却下来后，在所述核反应堆的池槽中，在放射化的上位内部设备(5)的至少一根导向管(8)上，实现所述导向管(8)的引导通道(16b、16c、17)的扩大，该扩大是在连续引导通道(16b、16c、17)的至少一个区域内进行的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述反应堆的上位内部设备(5)的至少一导向管(8)的引导通道所执行的扩大处理是在内部设备处于未拆解状态、且被放置到所述反应堆池槽中一检修台架上的情况下进行的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述引导通道(16b、16c、17)的扩大是利用如下的一种方法来实现：电腐蚀加工、机械加工、以及液压成型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：至少导向管(8)被从所述上位内部设备(5)上拆卸下来；并在所述反应堆池槽中水面以下、在一加工部位处，对所述导向管(8)的连续引导部分的底部执行加工。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：利用如下的一种方法对连续引导通道(16b、16c、17)执行加工来实现扩张：电腐蚀加工、电化学加工、机械加工、以及液压成型。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述导向管(8)的引导通道(16b、16c、17)以扩大区的形式实施一不连续的扩大，所述扩大区包括不与所述引导通道同轴的圆柱壁面，称为鼓桶面。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过加工出一些与引导通道同轴的不连续环形区域而实现所述扩大处理，所述环形区域为沟槽的形式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过沿各条连续引导通道(16b、16c)加工出至少一条连续的螺旋形沟槽，实现了对所述引导通道(16b、16c)的扩大处理。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在每一连续引导通道(16b、16c、17)内部，都制出三个扩大部分，这三个扩大部分沿连续引导通道(16b、16c、17)的轴向方向相互分离开。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在沿各条连续引导通道(16b、16c、17)长度方向的至少两个相互分开的区域中，对导向管(18)的一组连续引导通道(16b、16c、17)同时执行扩大处理。

11.用于恢复至少一个控制棒束(8)的下降时间的设备，其中的控制棒束被用来调节一轻水冷却型核反应堆的堆芯(2)中的反应率，所述堆芯(2)由并置的燃料组件(3)构成，被放置到所述核反应堆的一容壳(1)中，并具有导向管(12)，用于对垂直设置的控制棒束的吸收棒(12)进行引导，

所述反应堆在堆芯上方包括上位内部设备(5)，其借助于所述堆芯的一顶板(6)而落座在所述堆芯(2)中燃料组件(3)的顶部上，所述顶板在水平方位上延伸，所述上位内部设备包括一组垂直的导向管(8)，每一导向管都用于引导一控制棒束，所述控制棒束是由一捆相互平行的吸收棒(20、20′)组成的，所述导向管包括一组为相互平行的吸收棒(20、20′)的引导通道(16b、16c、17)，这些通道所处的位置与一燃料组件(3)的导向管(12)在轴向上对正，且各通道包括一接近所述堆芯顶板(6)的端部，这些通道制成一连续引导通道的形式(16b、16c、17)，

所述设备的特征在于：其包括一加工工具(22)、用于将所述加工工具(22)定位插入到处于加工状态的上位内部设备(5)的导向管(8)的连续引导通道(16b、16c、17)中的装置(23、26)、以及用于远程控制加工装置(35)的装置，以便于能在所述连续引导通道(16b、16c、17)的至少一个区域处，对所述导向管(8)的引导通道(16b、16c、17)实施扩大。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：所述加工工具(22)是一电腐蚀加工工具，其包括一管状体(24)，其外表面上固定有引导翼板(25a、25b)，用于在垂直于所述工具(22)的管状体(24)轴线的径向上引导至少一个电腐蚀电极(35)，其中的工具(22)按一同轴布置方式放置在所述导向管内部；并且，所述用于控制电腐蚀加工的工具(22)的装置包括一操作棒(27)，其被安装成可在所述工具(22)的管状体(24)的轴向上移动，在所述操作棒上固定了至少一个用于使至少一电腐蚀电极(35)径向移动的装置(31)，从而，当对所述导向管(8)的连续引导通道(16b、16c、17)执行扩大处理时，可实现所述电腐蚀电极(35)的一径向移动，并保证电腐蚀加工的进行。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于：用于执行电腐蚀加工的至少一个电极(35)被固定到一电极支撑架(33)上，所述支撑架(33)包括一直线孔，其相对于所述工具(22)的管状体(24)的轴线是倾斜的；并且，用于操纵所述操作棒(27)的装置(31)包括至少一驱动杆(32)，其可在所述工具(22)的轴向上移动，并接合到所述电极支撑架(33)的开孔(40)中。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于：所述工具(22)包括至少两组引导翼板(25a、25b、25c)，各组翼板沿所述工具(22)的管状体的轴向方向相互分离开，且在每一翼板中在径向方向上活动安装了至少一个用于执行电腐蚀加工的电极(35)。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于：所述工具(22)的每一组(25)都包括四个引导翼板(25a、25b、25c)，这些翼板沿所述工具(22)的轴向平面相互成90°角地布置，每组翼板(25)中的每一引导翼板(25a、25b、25c)可引导由同一电极支撑架(33)支承的两相互平行的电极(35)，从而能在至少两个、优选为三个区域处对至少八条连续引导通道(16b、16c、17)同时执行引导截面扩大处理，所述的区域沿所述的连续引导通道(16b、16c、17)的长度方向相互分离开。

16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：其还包括用于在反应堆池槽内部将所述工具(22)在所述上位内部设备(5)的任一导向管(8)内放置就位的装置(23、26)，其中的上位内部设备被放置到所述反应堆池槽中的一检修台架上。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于：用于将所述工具(22)放入到所述上位内部设备(5)的导向管(8)中的装置包括：一升降支承架(23)，其可在所述反应堆池槽的底面上移动；和一升降装置(26)，其用于沿所述导向管(8)的垂直轴向(15)升降所述工具(22)。

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