CN1806296A - 用于压水反应堆的燃料元件的校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于燃料元件(1)的校正装置(6)，该校正装置可以以相对简单而快速的方法校正压水反应堆的燃料元件(1)。为此，根据本发明，用于燃料元件(1)的校正装置(6)具有在纵向上延伸的校准本体(8)，其由侧板(14)构成的侧面从静止位置可以在垂直于纵向的方向移动，其中，在静止位置的校准本体侧面的横截面大小被选择为低于基准燃料元件的相应横截面大小的一个预定的额定值。

Description

用于压水反应堆的燃料元件的校正装置

技术领域

本发明涉及一种用于压水反应堆的燃料元件的校正装置(准直装置)。

背景技术

在核技术装置中，尤其是在核发电厂中，为了产生电能通常应用可控制核裂变的可裂变材料。此时这种可裂变材料具有多个燃料棒，在这些燃料棒中，这种材料例如是以所谓的球芯块(pellet)形式存在的，并且由合适的包封管包围。此时大量的这种类型的燃料棒通常组成了一个燃料元件。核发电厂具有大量的这种燃料元件，其形状基本上为纵向延伸的长方六面体形或者尤其也是纵向延伸的正方体形，并且位于反应堆芯中。此时这些燃料元件彼此相邻设置在反应堆芯的燃料元件的存放支架上，其中相邻的燃料元件以彼此较小的间距被定位。为了控制核反应，多个燃料元件具有控制构件，即所谓的控制棒或者调节棒，他们通过包括在燃料元件中的控制棒导向管引入到燃料元件中。在不含有控制棒的燃料元件中，控制棒导向管由所谓的节流体封闭。为了通过反应堆芯均匀地分配制冷剂流量，这一点是必需的。

在核反应堆运作时间的过程中，在燃料元件中包括的核燃料被消耗，其后果是燃料元件必须不时地被更换。为此，燃尽的燃料元件必须从反应堆芯运动到燃料元件储存槽中，而新的未消耗的或者仅仅部分消耗的燃料元件从燃料元件储存槽运动到反应堆芯。根据核发电厂的运行周期，通常是几个月、尤其是12至18个月更换燃料元件。为此，必须使核发电厂关闭并且使反应堆芯无压力。通过将压力罐的顶盖拆卸并将不同的部件拆卸，可以从上面接近反应堆芯。这是在注满(水)的反应堆槽中进行的，目的是为了获得用于暴露的反应堆芯的水屏蔽(遮蔽)。

为了在燃料元件更换中使生成能量的生产停止尽可能的低，人们努力追求在尽可能短的时间间隔中完成燃料元件的更换。为了更换燃料元件，通常使用一种所谓的燃料元件装卸机(装载机)，其设计为起重机类型的起重装置。该装卸机能够通过一个设置在反应堆槽上部的相应的起重机结构开动到要更换的燃料元件的不同位置，并且在相应设计的夹持器的帮助下，通过一个垂直向上的运动将燃料元件从燃料元件-存放支架中或者反应堆芯中取出。此时夹持器是这样形成的，即通常可能是分别单独升起并移动燃料元件和控制棒，以及可替换的也可能是燃料元件和控制棒共同被升起并移动。

但是在核技术装置尤其是在压水反应堆中的燃料元件的更换是存在问题的，即运行影响(参数)，如放射线、温度、压力以及惰性气体，对燃料棒产生影响，可能导致其变形。这种变形一方面可能以燃料元件在纵向上的弯曲的形式出现，或者也可能相对于纵轴的燃料元件的扭转以扭转的形式出现。

在更换燃料元件的时候，由于相邻的燃料元件可能彼此相碰撞，因此这种变形明显使燃料元件的更换变得困难。由此导致由于在垂直提升燃料元件时，在一些位置上的相邻燃料元件之间的必要间距由于存在燃料元件的变形而不再存在。

在燃料元件更换时，燃料元件的碰撞可能导致个别燃料元件的损坏。此外可能的是，由于相邻的燃料元件的变形，无法成功实现尤其将燃料元件安置在反应堆芯的空位上。在这种情况下，通常通过一种重复的处理方法来尝试安置燃料元件，即通过装卸机的多次旋转和侧向运动将该燃料元件安置到反应堆芯中去。由于通常要在反应堆芯中对燃料元件进行多次的安置尝试，因此这种处理方法是非常消耗时间的，并且由于同时出现的长的停产时间使得费用十分昂贵。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于上述的压水反应堆的燃料元件的校正装置，利用该校正装置可以相对简单而快速地校正燃料元件。

该目的根据本发明这样实现，即校正装置具有在纵向上延伸的校准本体，其侧面由侧板构成，并可以从静止位置开始垂直于纵向运动，其中，在静止位置的校准本体的侧面的横截面尺寸选择为比基准燃料构件的相应的横截面尺寸小一个预定的额定值。

本发明基于这样的考虑，即已变形的燃料元件利用相应的校正装置这样来校准，即通过校正装置由于燃料元件的形状校正，使得燃料元件的更换尤其是将燃料元件安置(插入)在反应堆芯空位上成为可能。因此，校正装置被定位在燃料元件-存放支架的空位上，用以校准相邻的燃料元件，以便在空位上安置新燃料元件。为了能够使得校正装置甚至在变形的相邻燃料元件的情况下简单而不与其接触地安置到空位上，校正装置的横截面应该小于相应的基准燃料元件的横截面，由此在安置到反应堆芯中时，校正装置不会由于已变形的相邻燃料元件而与其相碰撞。由于在静止位置的校正装置的校准本体的横截面限制，使得校正装置可以定位在反应堆芯的空位上。由此，为了能够校正相邻的燃料元件，校正装置设置有可运动的侧板。这样能够在其所有朝向校准本体的面上相应地校正相邻的燃料元件的变形。为此，通过两个相对设置的侧板从静止位置开始在校正装置的每一个横向上移动，使校准本体的横截面被改变，尤其是为了校准而增大。此时，当校正装置在其两个相邻的燃料元件之间通过接触位置并利用它们被包围时，校正装置在各个横向上分别在两侧被支撑。待校准的燃料元件在背离校正装置的一侧由相邻的燃料元件支撑。

为了使校正装置甚至能在燃料元件具有相对较大的变形时安置到空位上，校正装置的额定值有利地为16毫米。

为了保持校准本体的侧板可以相对于校正装置运动，有利的是为侧板配属或者说相应设置有多个滑槽导轨，通过这些滑槽导轨，侧板通过相对应的移位螺栓固定在校正装置上。滑槽导轨有利的是这样形成的，即滑槽导轨使移位螺栓在纵向上的运动转变为侧板垂直于纵向方向上的运动。

为了确保侧板在垂直于校正装置纵向轴的准确方向上的移动，并且为了确保侧壁固定在校正装置上的足够的稳定性，侧板有利的是在附加部分具有多个导槽，这些导槽垂直于侧板的纵向延伸并且与每一个相配属的移位螺栓相啮合，该移位螺栓在校正装置支架内部运动并导向。

为了保持校正装置侧板的移动以及尤其全部的侧板一起在燃料元件校准过程中的移动，配属于滑槽导轨的移位螺栓优选的是通过固定装置彼此连接，该固定装置在校正装置的纵向上液压地或者机械地移动。在这种配置中，不同侧板的校准运动可由固定装置的运动来控制。

由此燃料元件的校准过程是可重复的，并且在安置校正装置或者将校正装置从反应堆芯空位中移出时，校正装置的校准本体位于静止位置，为了避免与相邻的燃料元件的碰撞，有利的是设置有监控扩张(Spreizstellung)位置的显示装置。

为了保持校正装置的固定装置的可接近性并且尤其使得固定装置尽可能运动以完成校准过程，该固定装置有利的是与校正装置可运动的顶端连接。通过校正装置顶端的运动，校准过程可以这样被控制或者被实施。

为了能够应用装卸机，以将校正装置定位在反应堆芯中，并且为了校准过程能利用装卸机来完成，优选的是，校正装置的顶端尺寸确定为与基准燃料元件的燃料元件顶端相同。通过确定尺寸，与燃料元件相比，用于装卸机的夹持器与校正装置是相适应的。

本发明实现的优点尤其在于：用上述的校正装置可以简单并且以相对快速的方式和方法来校准压水反应堆的燃料元件、或者能够校正燃料元件上的变形，以使相对可能较快地将燃料元件安置在反应堆芯中，这是因为不会由于反应堆芯中燃料元件的徒劳的安置尝试而出现时间的损失。由此，更换所有需更换的燃料元件的时间以及进而同时核发电厂的维护周期中的停产的时间都减少。

校正装置的另一优点在于：待校准燃料元件的变形并非是必需局部化的，这是因为燃料元件能够通过校正装置在它的整个长度上校准。通过在静止位置的多次重复的扩张运动，校准过程是任意经常重复的，直到燃料元件足以被校准。校正装置可以设计为以纯机械的方式并且没有辅助能量的供给而用于其有源部件的运动。

通过将校正装置顶端的尺寸确定为与燃料元件顶端相同，燃料元件-装卸机不仅应用于校准过程的传输而且应用于该过程的完成，以使在反应堆芯或者反应堆槽中无需附加的基本构造来操作校正装置。基于其确定的尺寸，当短暂地占用燃烧元件-栅格板(Raster)中的空位时，校正装置此外通常也特别适合应用于用作占用空间类型的所谓的燃烧元件隔离体或支撑隔离体。通过相应的被确定的校正装置的横截面的尺寸，此外尤其适合于保持燃料元件与校正装置在上升与下降过程中相应的摩擦力。

附图说明

以下根据附图对本发明的实施例进行进一步说明，图中示出了：

图1：压水反应堆的反应堆芯的俯视图；

图2：校正装置的纵剖图；

图3：图2的剖视图；以及

图4：根据图2中的校正装置的横剖图。

具体实施方式

相同的部件在所有图中都用同一标号标出。

图1示意性地示出具有燃料元件1的压水反应堆的反应堆芯的俯视图，该燃料元件包括多个燃料棒2。如图1所示，燃料棒以彼此之间相对较小的距离布置，并根据长度位于反应堆芯或者说反应堆活化区中。

为了校准燃料元件1或者校正其侧壁的变形，在图2中示出用于燃料元件1的校正装置6。为了校准燃料元件1，这样确定校正装置6的尺寸，使得校正装置定位于压水反应堆的反应堆芯的空位上，尤其是甚至当相邻的燃料元件1变形时。为此，校正装置6的横截面面积这样确定尺寸，使得它在静止位置具有小于燃料元件1的横截面。如图2示出，校正装置的外部轮廓与燃料元件1很相似，它们由校准本体8、顶端10与底座12组成，以使校正装置能够定位在反应堆芯或者甚至定位在燃料元件-存放支架4上。为了能够校准燃料元件1，校正装置6的校准本体8在纵向上延伸，其中它的侧面由可以垂直于纵向并进而在侧面由静止位置开始运动的侧板14构成。因此，侧板14的尺寸被这样确定，使得在侧板14的静止位置时，选择校准本体8的侧面横截面尺寸，使其比燃料元件1的横截面尺寸小一个预定的额定值。通过侧板14的侧向运动，校准本体8的横截面随后可控制地变大。

为了使得在校准过程中校准本体8的侧板14可移动，如根据图3详细示出的那样，给侧板配属一些滑槽导轨16，通过滑槽导轨，侧板14通过相配属的移位螺栓18固定在校正装置6上，其中滑槽导轨16这样形成：它使移位螺栓18的纵向运动转化为侧板14的垂直于纵向的运动。此外，滑槽导轨16被引入到与侧板14连接的强化筋20中。

为了在校准过程中使侧板14的运动最可能直线地在垂直于校正装置6的纵向的方向上运动并使侧板14足够稳定地固定在校正装置6上，给每一个可运动的侧板14配属多个导槽19，这些导槽垂直于校准本体8的纵向延伸方向，并且各个相配属的支承螺栓17与这些导槽相啮合，每个支承螺栓17分别固定在支撑连接板22上。

为了保持校正装置6的侧板14尤其是在燃料元件1的校准过程中的全部侧板14能共同移动，用于移位螺栓18的全部支撑连接板通过驱动件(Mitnehmer)24彼此连接，该驱动件从静止位置起相对于侧板14沿校正装置6的纵向可液压地或机械地运动。这种移位尤其是这样实现的：通过顶端10在校准本体8纵向以泵或者调整运动模式的选择性运动从而形成所需的输出力。

通过顶端10上的多次重复的往复直线运动(燃料元件夹持器上升和下降)，由支撑套管和导向套管内部的可移动轴来驱动一个提升泵，该提升泵与在中央设置的起升液压缸连接。通过连接杆，该驱动件由起升液压缸驱动。操纵构件位于起升液压缸的末端位置，由此可机械地使提升运动的方向换向，以使在进一步的提升运动中重复扩张或者校准过程。

为了能够将用来使燃料元件1移动的燃料元件装卸机用于传送和控制校正装置6的校准过程，顶端10的尺寸确定为与燃料元件1的顶端的大小相同。

为了能够定位校准本体8并且甚至在燃料元件1较大变形时能够将校正装置6定位在反应堆芯的空位上，额定值为16毫米。为了更好的说明校准本体8的横截面大小，图4示出了校正装置6的剖视图。此时示出了侧板14在一系列位置上的校准本体8。而在虚线示出的图中则示出了调整后的位置，为了完成校准过程，在这个位置上侧板14以预定的额定值向外运动，以产生校准所需的横截面的增加。

符号说明

1   燃料元件               2   燃料棒

6   校正装置               8   校准本体

10  顶端                   12  底座

16  滑槽导轨               17  支承螺栓

18  移位螺栓               19  导槽

20  加强筋                 22  支撑连接板

24  驱动件

Claims (7)

1.一种用于压水反应堆的燃料元件(1)的校正装置(6)，所述校正装置具有：在纵向上延伸的校准本体(8)，其侧面由侧板(14)构成，其中，所述校准本体(8)的侧面的横截面尺寸在静止位置选择为比基准燃料元件的相应横截面尺寸小一个预定的额定值，以及其中，所述侧面可以从静止位置开始垂直于纵向运动。

2.根据权利要求1所述的校正装置(6)，其中，所述额定值预先给定为16毫米。

3.根据权利要求1或2所述的校正装置(6)，其中，所述校正装置的可移动的侧板(14)被配属一个或多个滑槽导轨(16)，通过这些滑槽导轨，所述侧板(14)通过配属的移位螺栓(18)被固定在支撑结构上，其中，所述滑槽导轨(16)这样形成，即它使得所述移位螺栓(18)在纵向上的运动转化为侧板(14)的垂直于纵向的运动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的校正装置(6)，其中，每个可移动的侧板(14)的附加部分中设置有多个导槽(19)，这些导槽垂直于校准本体(8)的纵向延伸，并且各个相配属的支承螺栓(17)啮合到所述导槽中，所述支承螺栓被固定在支架上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的校正装置(6)，其中，被配属于所述侧板(14)的一个滑槽导轨(16)的移位螺栓(18)通过固定装置彼此连接，所述固定装置从静止位置相对于侧板(14)在校正装置(6)的纵向上液压地或者机械地运动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的校正装置(6)，其特征在于，其固定装置与校正装置(6)的在纵向上移动的顶端(10)连接。

7.根据权利要求6所述的校正装置(6)，其特征在于，所述顶端(10)的尺寸被确定为与基准燃料元件的燃料元件顶端的尺寸相同。

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