TWI427643B - 核反應器啟動中子源抓取裝置 - Google Patents

Description

核反應器啟動中子源抓取裝置

本發明係有關於一種核反應器啟動中子源抓取裝置，尤指涉及一種可令彈性爪形結構因彈性變形而改變其內徑尺寸，特別係指可使中子源僅因重力穩固緊靠於彈性爪形結構上而非依賴機械力施加應力於中子源本體，達到可在施行核電廠中子源從專用運輸容器中移出之操作時，使中子源無外力受損及鬆脫掉落之虞者。

新建核電廠執行爐燃料裝填作業時，需有材料為鉲之中子源，作為連鎖反應之啟動裝置。在國外運送中子源時，係保存於專用運輸容器中，當由該專用運輸容器取出中子源並放置於核反應器爐心內指定地方時，抓取中子源之裝置就扮演了一個重要角色，不良之設計有可能會造成中子源破損或掉落而造成嚴重之後果。

一般而言，因中子源具有相當強之輻射線，所以抓取中子源裝置主要使用長距離之機械夾持，惟以機械夾持直接施於中子源上，其力量控制不易，有可能會導致中子源破損而引發中子源材料鉲外洩，其後果有可能會造成新核能發電廠啟動時發生不可預期之問題，例如核燃料之連鎖反應無法如預期地分佈等，且不適當之核反應器啟動中子源抓取裝置，有可能於中子源取出作業時不慎掉落中子源於燃料池內。所以一般使用之裝置皆有上述之問題而有使用上之疑慮。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需，為解決 上述問題，設計與開發夾取中子源之抓取裝置實有其必要。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種可使中子源僅因重力穩固緊靠於彈性爪形結構上而非依賴機械力施加應力於中子源本體，達到可在施行核電廠中子源從專用運輸容器中移出之操作時，使中子源無外力受損及鬆脫掉落之虞者。

為達以上之目的，本發明係一種核反應器啟動中子源抓取裝置，係至少包含一外部結構、一彈性爪形結構、一內部結構、一柱塞部件及一環形部件所構成。當運用時，俾令前端外套筒之彈性爪形結構因彈性變形而改變其內徑尺寸；當未變形前，該中子源任一端係可輕易放入該彈性爪形結構內，當該內部結構相對於該外部結構做拉動，使該彈性爪形結構因該外部結構之推擠而相對於該外套筒向後滑動，由該外套筒之限制令該彈性爪形結構前端鉤爪夾頭上之各鉤爪向內收歛，透過該彈性爪形結構內徑縮小後之尺寸亦大於該中子源之頸部，能讓放入之中子源一端被該彈性爪形結構限制而無法退出，俾使中子源因重力於其中穩固緊靠而無外力受損之使用為其特徵者。

請參閱『第1圖~第4圖』所示，係分別為本發明裝置之半剖面示意圖、本發明之彈性爪形結構前視示意圖、第2圖之A-A線段剖面示意圖及本發明裝置之作動平面示意圖。 如圖所示：本發明係一種核反應器啟動中子源抓取裝置100，其至少包含一外部結構1、一彈性爪形結構2、一內部結構3、一柱塞部件4及一環形部件5所構成，適用於核電廠中子源從專用運輸容器中移出之操作者。

上述所提之外部結構1係包含一第一外管11、一第二外管12及一外套筒13，且至少一部分外套筒13係套設於該第二外管12中而與該第二外管12連動。

該彈性爪形結構2係為一圓形中空管體，於前端稍為擴大成一鉤爪夾頭20，並開設數條軸縫21形成複數鉤爪22，各鉤爪22前端係設有扣鉤23，且至少一部分彈性爪形結構2係在該外套筒13中，透過該彈性爪形結構2為可撓性材質，其鉤爪22可在該外套筒13中前、後滑行移位，使其鉤爪夾頭20內徑可依變化作增、減，俾令該扣鉤23於抓取一中子源6時，可頂掣於該外套筒13其筒緣邊之壁面上固定該中子源6。

該內部結構3係配設於該外部結構1中，包含有一內管31及一內套筒32，且該內套筒32兩端至少一部分係各別套設於該內管31及該彈性爪形結構2中，俾以相對該外部結構1拉動該彈性爪形結構2。

該柱塞部件4係包含一可拉動且連接至該內管31一端之第一柱塞41、一可拉動之第二柱塞42、及一可轉動並與該第二柱塞42連接之第三柱塞43，且至少一部分第一、二柱塞41、42係各別套設於該第一外管11兩端，而相對於連接該第二柱塞42之第三柱塞43另一端係內縮成一環溝431套設於該第二外管12中，俾以軸向之向前 及向後移動該內管31，再以徑向之旋轉鎖固(Interlock)該第一、二柱塞41、42與該第一外管11(請同時參閱第5A、5B圖及第6A、6B圖)。其中該第一、二柱塞41、42係為軸向柱塞，而該第三柱塞43係為徑向柱塞。

該環形部件5係卡套於該第三柱塞43與該第二外管12之間之環溝431上，作為該第三柱塞43之限制機構，其包含有一外環51及一內環52，且至少一部分外環51係外露於該第三柱塞43與該第二外管12之間，其中該外環51係與該第三柱塞43縫隙配合而與該第二外管12緊密配合，該內環52則與該第三柱塞43緊密配合而與該第二外管12縫隙配合，俾使該第三柱塞43局限於轉動而無軸向運動。

本發明之彈性爪形結構2前端之鉤爪夾頭20，其鉤爪22內緣外形係與該中子源6之兩端外緣相似，可配合該中子源6外型進行抓取，且該彈性爪形結構2前端之鉤爪夾頭20之外徑尺寸係比管體之外徑尺寸大，透過該彈性爪形結構2為可撓性材質，其中空管體部分外徑尺寸係可與該外套筒13內徑尺寸配合，使該鉤爪22可在該外套筒13中前、後滑行移位，若該彈性爪形結構2相對於該外套筒13向後滑動，因該外套筒13之限制使該彈性爪形結構2前端鉤爪夾頭20彈性變形內徑尺寸縮小，經計算該彈性爪形結構2前端鉤爪夾頭20變形前與變形後之最小處內徑尺寸，變形前該中子源兩端任一頭部係係可輕易進入該彈性爪形結構2內，變形後之最小處內徑尺寸則會比該中子源6兩端任一頭部小但比頸部大，使已放進該彈性爪形結構2內之中子 源6無法退出，俾以防止操作時不慎掉落。

請參閱『第5A圖~第5D圖及第6A圖~第6D圖』所示，係分別為本發明尚未作動之後端結構立體示意圖、第5A圖中A部分之局部放大示意圖、本發明尚未作動之前端結構立體示意圖、本發明尚未作動之前端結構剖面示意圖、本發明已作動之後端結構立體示意圖、第6A圖中B部分之局部放大示意圖、本發明已作動之前端結構立體示意圖、及本發明已作動之前端結構剖面示意圖。如圖所示：當本發明於運用時，於一尚未抓取中子源6之較佳實施例中，如第5A圖~第5D圖所示，該核反應器啟動中子源抓取裝置100前端外套筒13之彈性爪形結構2，尚未進入該外套筒13內，故該彈性爪形結構2還未變形，可使該中子源6任一端頭部輕易進入於其內。

於一已抓取中子源6之較佳實施例中，如第6A圖~第6D圖所示，將上述核反應器啟動中子源抓取裝置100內部結構3以內管31與內套筒32及彈性爪形結構2，相對於該外部結構1之第一、二外管11、12及外套筒13做拉動，其中第一柱塞41、第一外管11及第二柱塞42係藉著該內管31與該彈性爪形結構2連動，而該第二外管12係與該外套筒13連動。當操作時，一手拉動該第一柱塞41、第一外管11與第二柱塞42，另一手則握住該第二外管12使之保持不動，使前端之彈性爪形結構2被第一柱塞41、第一外管11及第二柱塞42藉著內管31拉動而向後作動，於其中，因該外套筒13係與該第二外管12連動，故該外套筒13亦相對保持不動。

當上述彈性爪形結構2已拉至定位而進入該外套筒13內，代表該彈性爪形結構2已產生變形，可以第三柱塞43作為一安全機構，旋轉該第三柱塞43以產生鎖固之效果，不僅可使該中子源6無法自該彈性爪形結構2內退出，更可避免操作人員不小心壓到第一柱塞41、第一外管11及第二柱塞42而造成中子源6掉落之問題。

藉此，本發明核反應器啟動中子源抓取裝置其前端外套筒之彈性爪形結構，係可因彈性變形而改變其內徑尺寸。當未變形前，該中子源任一端係可輕易放入該彈性爪形結構內，當該內部結構相對於該外部結構做拉動，使該彈性爪形結構因該外部結構之推擠而相對於該外套筒向後滑動，由該外套筒之限制令該彈性爪形結構前端鉤爪夾頭上之各鉤爪向內收歛，能讓放入之中子源一端被該彈性爪形結構限制而無法退出，俾以防止操作時不慎掉落；並且，透過該彈性爪形結構內徑縮小後之尺寸仍大於該中子源之頸部，可使中子源僅因重力穩固緊靠於該彈性爪形結構上而非依賴機械力施加應力於中子源本體，當施行核電廠中子源從專用運輸容器中移出之操作時，即可使中子源無外力受損及鬆脫掉落之虞。

綜上所述，本發明係一種核反應器啟動中子源抓取裝置，可有效改善習用之種種缺點，係令本裝置前端外套筒之彈性爪形結構可因彈性變形而改變其內徑尺寸，當未變形前，中子源任一端係可輕易放入彈性爪形結構內，當其內部結構相對於外部結構做拉動，使該彈性爪形結構因該外部結構之推擠而作彈性變形使其內徑縮小，讓放入之中子源一端被該彈性爪形結構限制而無法退出，俾使中子源因重力於其 中穩固緊靠而非依賴機械力施加應力於中子源本體，達到可在施行核電廠中子源從專用運輸容器中移出之操作時，使中子源無外力受損及鬆脫掉落之虞，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧核反應器啟動中子源抓取裝置

1‧‧‧外部結構

11‧‧‧第一外管

12‧‧‧第二外管

13‧‧‧外套筒

2‧‧‧彈性爪形結構

20‧‧‧鉤爪夾頭

21‧‧‧軸縫

22‧‧‧鉤爪

23‧‧‧扣鉤

3‧‧‧內部結構

31‧‧‧內管

32‧‧‧內套筒

4‧‧‧柱塞部件

41‧‧‧第一柱塞

42‧‧‧第二柱塞

43‧‧‧第三柱塞

431‧‧‧環溝

5‧‧‧環形部件

51‧‧‧外環

52‧‧‧內環

6‧‧‧中子源

第1圖，係本發明裝置之半剖面示意圖。

第2圖，係本發明之彈性爪形結構前視示意圖。

第3圖，係第2圖之A-A線段剖面示意圖。

第4圖，係本發明裝置之作動平面示意圖。

第5A圖，係本發明尚未作動之後端結構立體示意圖。

第5B圖，係第5A圖中A部分之局部放大示意圖。

第5C圖，係本發明尚未作動之前端結構立體示意圖。

第5D圖，係本發明尚未作動之前端結構剖面示意圖。

第6A圖，係本發明已作動之後端結構立體示意圖。

第6B圖，係第6A圖中B部分之局部放大示意圖。

第6C圖，係本發明已作動之前端結構立體示意圖。

第6D圖，係本發明已作動之前端結構剖面示意圖。

1‧‧‧外部結構

11‧‧‧第一外管

12‧‧‧第二外管

13‧‧‧外套筒

2‧‧‧彈性爪形結構

31‧‧‧內管

32‧‧‧內套筒

41‧‧‧第一柱塞

42‧‧‧第二柱塞

43‧‧‧第三柱塞

5‧‧‧環形部件

51‧‧‧外環

52‧‧‧內環

Claims (9)

1. 一種核反應器啟動中子源抓取裝置，係包括：一外部結構，係包含一第一外管、一第二外管及一外套筒，且至少一部分外套筒係套設於該第二外管中而與該第二外管連動；一彈性爪形結構，係為一圓形中空管體，於前端稍為擴大成一鉤爪夾頭，並開設數條軸縫形成複數鉤爪，各鉤爪前端係設有扣鉤，且至少一部分彈性爪形結構係在該外套筒中，用以抓取固定一中子源；一內部結構，係配設於該外部結構中，包含有一內管及一內套筒，且該內套筒兩端至少一部分係各別套設於該內管及該彈性爪形結構中，俾以相對該外部結構拉動該彈性爪形結構；一柱塞部件，係包含一可拉動且連接至該內管一端之第一柱塞、一可拉動之第二柱塞、及一可轉動並與該第二柱塞連接之第三柱塞，且至少一部分第一、二柱塞係各別套設於該第一外管兩端，而相對於連接該第二柱塞之第三柱塞另一端係內縮成一環溝套設於該第二外管中，俾以軸向之向前及向後移動該內管，再以徑向之旋轉鎖固(Interlock)該第一、二柱塞與該第一外管；以及一環形部件，係卡套於該第三柱塞與該第二外管之間之環溝上，作為該第三柱塞之限制機構，其包含有一外環及一內環，該外環係與該第三柱塞縫隙配合而與該第二外管緊密配合，該內環則與該第三柱塞緊密配合而與該第二外管縫隙配合，俾使該第三柱塞局限於轉動而無軸向運動； 藉上述諸元件組合，俾令前端外套筒之彈性爪形結構因彈性變形而改變其內徑尺寸；當未變形前，該中子源任一端係可輕易放入該彈性爪形結構內，當該內部結構相對於該外部結構做拉動，使該彈性爪形結構因該外部結構之推擠而相對於該外套筒向後滑動，由該外套筒之限制令該彈性爪形結構前端鉤爪夾頭上之各鉤爪向內收歛，透過該彈性爪形結構內徑縮小後之尺寸亦大於該中子源之頸部，能讓放入之中子源一端被該彈性爪形結構限制而無法退出，俾使中子源因重力於其中穩固緊靠而無外力受損之使用為其特徵者。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該彈性爪形結構係為可撓性，其鉤爪可在該外套筒中前、後滑行移位，以該扣鉤頂掣於該外套筒其筒緣邊之壁面上。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該第一、二柱塞係為軸向柱塞。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該第三柱塞係為徑向柱塞。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，至少一部分外環係外露於該第三柱塞與該第二外管之間。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該彈性爪形結構前端之鉤爪夾頭，其內緣外形係相似於該中子源之兩端外緣。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該些鉤爪做前、後滑行移位時，該鉤爪夾頭內徑 係可變化為增、減。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該內部結構係以內管與內套筒及彈性爪形結構，相對於該外部結構之第一、二外管及外套筒做拉動。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之核反應器啟動中子源抓取裝置，其中，該彈性爪形結構前端之鉤爪夾頭變形後，其最小處內徑尺寸係比該中子源兩端頭部小但比頸部大。