CN86102234A - 上管座可拆卸的核燃料组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的燃料组件，其上管座(22)滑动配合装入导向套管中，装在导向套管上端的载荷套圈(44)把压负荷从上管座传递到导向套管(14)，最上面的定位格架(38)向上延伸的裙板(40)被锁定在上管座上，这可传递拉负荷。

把裙板(40)与上管座松脱开，然后，提升上管座使之离开导向套管，这样就能简便地取出上管座。

Description

本发明一般涉及核燃料组件，具体涉及改进的上管座与燃料组件骨架之间的连接机构。

在大多数反应堆中，堆芯包含大量的燃料组件，而组件是由一束束细长的、支承在骨架结构上的燃料棒构成。细长的燃料组件位于上下堆芯支承板之间，并由它们来支承。作为骨架结构的一部分，传统的燃料组件通常包括若干个控制棒导向套管，导向套管由与其相连的、在燃料组件纵向上彼此间隔开的横向定位隔架所固定。上下管座则卡紧在导向套管的两端。

当人们想要接触燃料棒时，(例如检查或更换燃料棒)必须去掉上管座，这就需要把它从导向套管上拆下来。已经设计出好几种可重新组装的燃料组件，其中许多方案在上管座和导向套管的连接方式上均采用螺纹结构(例如，美国专利NO.3992259及3828868)。螺纹连接结构加工费用高，使用时由于长期遭受辐照，也会发生锈蚀，一旦锈蚀，只有用很大破坏性的力才能使螺纹结构卸开，这样一来必定会损坏连接结构，使其不能重复使用，而且，用来拆卸锈蚀的螺纹连接的破坏性的力甚至会毁坏燃料组件的骨架结构，因此需要取代它。连接上管座和导向套管的另一种方法公布在英国专利1228610中，该方法是把导向套管的端部插到开在上管座连接板上的通道中，然后再把导向套管插入部分在圆周方向上扩张，胀到通道壁上的凹槽或类似结构中，上管座与导向套管的这种胀接式装配优于螺纹连接，但是，在以后拆卸上管座时它也要浪费时间，而且不便于操作。

本发明主要目的是提供一种上管座连接机构，它能快速而方便地拆卸和重新安装上管座，而且不需要用散零件。

因此，本发明涉及的核燃料组件带有一根纵向延伸的控制棒导向管、一个横向延伸的定位格架、一个上管座以及把上管座可拆卸地连接在燃料组件上的一个连接机构。连接机构包括两个机构：第一个机构把燃料组件上压负荷通过上管座传向导向套管，第二个机构把燃料组件上拉负荷通过上管座和定位格架传到导向套管上。

导向套管滑动装入上管座连接板上的孔隙中，上述第一个机构包含一个套圈，它固定放置在导向套管上，以托住连接板并支承上管座。因此，通过压簧作用在上管座上的压负荷经由套圈传递到导向套管上，导向套管是燃料组件骨架结构的一部分。拉负荷传递机构由定位格架向上延伸的裙板和把此裙板可拆卸地锁定在上管座上的互锁机构组成，这样就使作用在上管座上的拉负荷通过裙板传递到定位格架上，再通过格架传递到与之相连的导向套管上。

显然，要取出体现本发明的燃料组件的上管座时，只要把裙板同与之连接的上管座松开，就能把上管座自由地从其中提出，上管座是滑动配合到导向套管中的。

现在，参考附图来举例说明本发明的最佳实施例，其中，

图1是体现本发明的燃料组件部分剖开的立视图，为清楚起见，去掉了部分零件。

图2是图1中燃料组件的一部分的部分剖开的立视图，图上示出最上面的定位格架与上管座之间的连接情况。

图2A是图2圆圈部分的放大图。

图3是改进后的上管座及用来拆卸和提升上管座的组合工具的部分主视图。

图4是带有改进后的连接机构的最上面一个定位格架的部分剖面图。

图5A和5B是部分剖开的立视图。表示出图3的上管座的一部分、图4的定位格架以及用来拆卸(图5A)和提升(图5B)上管座的组合工具。

在下列说明中，在几张图上的相同的参考数字表示相同的或相应的部件，而使用诸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”等词仅仅为了方便，不作为限定词。

现在参看附图，特别是图1，用参考数字10表示的燃料组件主要包括：在堆芯内下堆芯板上(未示出)用来支承组件的一个下部结构或下管座12，从下管座12向上沿着燃料组件的纵向延伸的控制棒导向套管14，沿导向套管14间隔排列的燃料棒横向定位格架16，有组织排列的一束横向间隔开的并由定位格架16支承的细长的燃料棒18，一根仪表管20以及安装在导向套管14上端部的一个上部结构或上管座22(其安装方式将在下面说明)。

上管座22包括一个横向连接板24，连接板24四周向上延伸的侧壁26形成一个封闭腔，而侧壁26的顶部有一个侧向突缘28。适当地夹在突缘28上的压簧30(仅示出一个)与上堆芯板(未示出)相配合，以防止燃料组件的水力提升(这是由于冷却剂向上流过组件而产生的)，但允许燃料组件的长度由于热膨胀及类似原因而有所变化。支承在上管座上的传统的棒束型控制组件32有径向锚钩34，它与控制棒36的上端相连接，而控制棒36装在导向套管中是可作轴向移动的，这在技术上是熟知的，除了最上面的定位格架38以外，其余的定位格架16均采用传统的设计。

在装配燃料组件10时，定位格架16在预定的轴向间隔位置连接到导向套管14上，在那上面，燃料棒18插到定位格架16的各个栅格中。下管座12适当地紧固在导向套管14的下端部，然后把上管座22安装到导向套管14的上端部并按下述的方式固定就位。

现在，参照图1、2、2a和3说明体现本发明的上管座连接机构，它基本上由用来传递压负荷(由压簧30施加的)和拉负荷(在提升整个燃料组件和取出上管座时产生的)的压负荷传递机构和拉负荷传递机构组成，它们位于上管座22和其余的骨架结构之间。其余的骨架结构包括控制棒导向套管14、定位格架18和38以及下管座12。在将要讨论的最佳实施例中，压负荷传递机构包括放在各导向套管上的上管座支承或者载荷套圈44，而拉负荷传递机构包括最上面的定位格架38的上延部分或裙板40，裙板与上管座22互锁且可以松开。

从图1、2和5可以看到，导向套管14可滑动地(即有50微米的径向间隙)插入开在上管座22的连接板24上的通道或孔隙46中。支承上管座的每个载荷套圈44放在一个导向套管上，它靠近套管的上端但又与其间隔一定距离，套圈44的径向尺寸加工成能同连接板24的下表面接合，从而支承上管座，放在各个导向套管上的载荷套圈44基本上处在同一个水平位置上。至少各个导向套管14的上端部是不锈钢的，相应的负荷套圈44可以用钎焊或焊接的方式连接或卡紧在套管上，最好象一个用不锈钢做的套筒。从上面所述可以看到，上管座22是座落在载荷套圈44上的，它并没有粘贴和固定连接在导向套管的端部，导向套管的端部是以滑动配合形式伸进连接板24上相应的通道46中去的。这样，当人们想要接触燃料棒18时，只要按下面讲的方法松开上管座，就可以简单地把它提高导向套管。在使用中，上堆芯板(未示出)压在压簧30上，产生的压负荷通过连接板24作用到载荷套圈44上，再经由套圈44传递到导向套管上，而导向套管则以传统的方式(即扩管配合)连接到定位格架18和38上，同时导向套管固定在下管座12上。由此形成了燃料组件的一部分骨架结构。

如上所述，在利用上管座把整个燃料组件提升出去时，通过最上面的定位格架38的向上延伸的裙板40，把提升时产生的拉负荷传递到骨架结构上，定位格架38是紧固在导向套管14上的。裙板可以有任何一种适当的几何形状，以便使其能用机械方法支承处于拉负荷下的燃料组件，并让足够的冷却剂从中流过。在所说的最佳实施例中，定位格架38有4个这样的裙板40(仅能看到3个)，它们在周边上以相同的距离彼此隔开，每个裙板40从定位格架开始沿着上管座22的侧壁26的一个壁面向上延伸，裙板与相应的上管座有互锁机构，该机构是可松开的，但又能把裙板锁定在上管座上，其锁定方式使定位格架38能适应拉负荷。

如图1到图2A所示，与相应的裙板40有关的互锁机构包括：开在裙板40上部的孔隙42，开在上管座22的侧壁26中的孔隙48以及放在上管座侧壁26上的弹簧钢柄舌50，当上管座适当地安装就位时，孔隙48与相应的孔隙42处在轴向对准的位置，而柄舌50覆盖在侧壁上的孔隙48的上面，在各个柄舌50与邻近的侧壁之间有足够的间隙供相应的裙板40插入其中。每个柄舌50带一个销钉52，销钉52穿过裙板40中的孔隙42伸进邻近的侧壁26中与之对准的孔隙48中。柄舌50可以同相应的侧壁26或横向凸缘28构成整体或者焊在一起。

从图2A上清楚地看到，在每个柄舌50的下边有一个缺口54，它用来容纳回拉工具58的吊钩56(图2)。想要取出上管座22时，用回拉工具58把柄舌50拉回到一定位置，使它们的销钉52足以离开相应的孔隙48和42，随后，可以自由地把上管座从导向套管14中提升出去。在安装上管座时，把上管座降下来，使导向套管的上端部滑进连接板24上相应的通道46中，同时把柄舌50拉回，直到裙板40的上边缘滑到销钉52的下面，这样能松开柄舌使其销钉52伸进相应的孔隙42和48中，当上管座座落在载荷套圈44上时，这两个孔隙已彼此对准。

现在，再看图3到图5b，这些图说明本发明的另一个实施例，其中，定位格架38的上延部分(或者叫裙板)40的末端是柄舌58，柄舌58有一个上部吊钩，它设计成能与上管座邻近侧壁26上的狭槽60相匹配，由此把上管座与定位格架38互锁。每个柄舌58上有二个向上的凸块62，其用途将在下面显示出来。

孔68穿过上管座的各侧壁26，孔68的末端在相应的柄舌58的后面，当上管座就位时，松开和提升的组合工具64象销钉一样的弯头66可嵌在孔68中。象销钉一样的弯头66很长，当它全部嵌入时，足以穿出孔68，从而顶开柄舌58，使其不再同狭槽60互锁(如图5A所示)。因此，当所有裙板40的柄舌58都被顶开并不再同狭缝接合时，就能自由地把上管座从导向套管中提升出去。

组合工具64还包括一个柄舌抓头70，抓头70的下端有一个缺口72，当需要用工具提升整个燃料组件时，它适宜于同相应柄舌58的向上凸块62相咬合。在图5B中，表示柄舌抓头70同柄舌58的凸块62咬合在一起，这时，带弯头的工具向外弯的松脱装置离开柄舌58，但仍在邻近的连接板侧壁上横向凸缘28的下面。因此，只要放在适当位置，当咬合的柄舌抓头70使柄舌58与上管座确实互锁时，工具64就可用来提升整个燃料组件。

Claims (10)

1.一种核燃料组件，有一根纵向延伸的导向套管，一个横向延伸的定位格架，一个上管座以及把上管座可拆卸地连接在燃料组件上的一个连接结构，其特征在于：上述连接结构包括两个机构，第一个机构(44)把燃料组件上压负荷通过上述上管座(22)传向导向套管(14)，第二个机构(40、42、48-52；40、58、60)把燃料组件上拉负荷通过上述上管座(22)及定位格架(38)传到导向套管(14)上。

2.根据权利要求1的核燃料组件，上管座包含一块上面开有孔隙的横向延伸的板，其特征在于：上述导向套管(14)是滑动配合装入孔隙(46)中的，上述第一个机构由一个套圈(44)组成，它固定在导向套管上，并与上述横向延伸板(24)的下侧相接合，以支承上管座。

3.根据权利要求2或1的核燃料组件，其特征在于：上述第二个机构包括由上述定位格架(38)向上延伸的裙板(40)和互锁机构(42，48-52，58-60)，互锁机构把裙板(40)可松脱地锁定在上管座上并在其间传递拉负荷。

4.根据权利要求3的核燃料组件，其特征在于：上述互锁机构(42，48-50)由开在裙板(40)上的孔隙(42)和放在上管座(22)的侧壁(26)上的柄舌(50)组成，上述裙板延伸在柄舌及侧壁之间，而柄舌(50)带有能在上述孔隙(42)中伸进和缩回的销钉(52)。

5.根据权利要求4的核燃料组件，其特征在于：侧壁(26)上的孔隙(48)与裙板(40)上的孔隙(42)是对准的，上述销钉(52)穿过裙板上孔隙(42)延伸到侧壁上孔隙(48)中。

6.根据权利要求4或5的核燃料组件，其特征在于：柄舌(50)是用弹簧钢做的。

7.根据权利要求3的核燃料组件，其特征在于：上述互锁机构(58，60)由开在上管座(22)侧壁(26)上的狭槽(60)和成形在裙板(40)上的柄舌(58)组成，柄舌与狭槽(60)间的接合是可松脱的。

8.根据权利要求7的核燃料组件，其特征在于：在上述狭槽(60)和靠近上管座横向凸缘(28)处有一个穿过侧壁(26)的孔(68)，孔(68)用来放置工具(64)的松脱装置(66)，当松脱装置(66)从孔(68)中穿出时，就把柄舌(58)从与狭槽(60)接合的位置上推开。

9.根据权利要求8的核燃料组件，其特征在于：上述柄舌(58)有向上的凸块(62)，当工具(64)的松脱装置(66)与横向凸缘(28)相配合，以提升整个燃料组件时，凸块(62)能同工具(64)的柄舌抓头(70)合作，使柄舌与狭缝(60)咬合。

10.根据权利要求7、8或9的核燃料组件，其特征在于：上述柄舌(58)是用弹簧钢做的。

Images