專利名稱:用于核反應(yīng)堆的裝有可換控制元件的控制組件的制作方法
本發(fā)明論述了控制核反應(yīng)堆用的控制元件束或控制組件，這種形式的控制組件包括一個(gè)具有許多圍繞垂直軸按角度配置的翼板的星形架，每個(gè)翼板至少有一個(gè)劃定垂直孔界限的垂直套管，控制組件還包括許多控制元件，每個(gè)控制元件有一縱軸和一個(gè)上端塞，每個(gè)端塞帶有一個(gè)縱向向外延伸并伸入上述相應(yīng)孔中的柄，控制元件還有用來縱向緊靠套管的臺肩。本發(fā)明還論述了一種更換上述形式組件中的控制元件的方法。
本發(fā)明特別適用于(但并不僅僅適用于)可插入到輕水冷卻和慢化的反應(yīng)堆特別是壓水堆的燃料組件中去的控制組件。在這些反應(yīng)堆中，每個(gè)控制組件包括一束具有高中子吸收截面的棒。棒束是用一個(gè)稱之為星形架的上部部件支撐的。舉例來說，某些組件在反應(yīng)堆正常運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)核燃料組件的反應(yīng)性，特別是控制反應(yīng)堆的熱功率輸出。其它一些組件包含有可燃的吸收中子材料，并且僅在反應(yīng)堆運(yùn)行的燃料循環(huán)起始階段裝入堆芯;在另一些組件中，棒或控制元件只是不起作用的塞子，用來填塞燃料組件中的導(dǎo)向管，從而限制了在燃料棒周圍流動(dòng)的冷卻劑流量;最后，組件一般用來通過改變反應(yīng)堆堆芯中慢化劑的體積來改變堆芯的中子譜。
上述形式的控制組件已經(jīng)是眾所共知的，文件FR-A-2439457論述了一種組件和一種更換在星形架中控制元件的方法，上述控制元件有一個(gè)從十字頭或星形架的一端伸出的在縱向向外延伸的柄，文件說明了一種裝置，在這種裝置中，控制元件或棒的柄被裝配在星形架上貫通的孔內(nèi)。固緊件將柄夾持在孔內(nèi)并通過變形固定在星形架上，這種裝配對向下縱向運(yùn)動(dòng)具有預(yù)定的阻力。通過在縱向向下施加一個(gè)較大的力以克服夾持力，棒將被從孔中拉出而卸下。更確切地說，棒在星形架上的固定是通過柄的端部的變形使其緊貼孔的上部表面(它比上述孔的下部有更大的截面)來實(shí)現(xiàn)的。
為了松脫要更換的棒，柄的端部要進(jìn)一步變形使其能再通過較狹窄的孔的下部。
這種形式的組件及其更換棒的方法有某些缺點(diǎn)。
在裝棒或拔棒時(shí)，應(yīng)在星形架上的孔上施加一個(gè)推力。這可能引起孔本身的變形。因此，當(dāng)對同一孔更換棒的次數(shù)事先沒有限定時(shí)，就可能有必要修理星形架。這種輻射活化(活化由于星形架處在核反應(yīng)堆堆芯中時(shí)中子轟擊所引起的)的組件的修理總是應(yīng)該避免的，而這一點(diǎn)用上述采用先前技術(shù)的裝置是不可能實(shí)現(xiàn)的。
因?yàn)樵谧冃螘r(shí)所加的力常常是不能確切知道的，所以還要擔(dān)心由柄的端部的變形所造成的擠壓會(huì)削弱這個(gè)端部;這種削弱甚至可能在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)造成棒和星形架之間的不希望有的分離等。
在反應(yīng)堆運(yùn)行期間，即使棒束組件在垂直方向不動(dòng)時(shí)，棒遭受反復(fù)的振動(dòng)或其它橫向運(yùn)動(dòng)，使棒反復(fù)地與組件中的導(dǎo)向部件相接觸，因而棒跌落的危險(xiǎn)比起用擰緊固定的情況要大。
最后，為了在更換時(shí)將棒從套管中拉出，必須施加相當(dāng)大的力使柄穿過孔。假定不是用會(huì)使棒損傷的沖擊方法將柄打出的，因?yàn)閾?dān)心在孔內(nèi)沖擊滯停可能會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊波而使得由于輻照已經(jīng)顯著削弱了的棒有龜裂或其它損傷的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的是需提供一種改進(jìn)的組件和一種改進(jìn)的用這種組件更換棒或控制元件的方法。更詳細(xì)地說，目的是要提供一種組件-它允許從在若干個(gè)輻照循環(huán)期間輻照過的組件上容易地更換棒，-它允許將每個(gè)翼板和它相應(yīng)的套管制成整體部件，從而消除了在這些零件之間的釬焊連接，-它允許采用螺紋連接，拆卸時(shí)不包含擰松動(dòng)作，這樣可以通過施加精確知道的擰緊力矩進(jìn)行擰緊來得到可靠的緊固，而在拆卸時(shí)不會(huì)發(fā)生不銹鋼與不銹鋼接觸所遇到的咬住問題。
-它允許在控制元件拆卸后無需更換星形架而可重復(fù)使用，-它允許對星形架的同一套管中更換棒的次數(shù)沒有事先限定。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種能容易地更換損壞的控制元件的方法。振動(dòng)力和橫向運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合作用使得與組件的導(dǎo)向元件相接觸的棒的外表面產(chǎn)生磨損，從而損壞了棒，能夠容易地更換這些棒可大大增加組件的其余控制元件的壽命或使用時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)較特殊的目的是要提供一種控制核反應(yīng)堆的包含有星形架的控制組件，這個(gè)星形架具有-多個(gè)圍繞垂直軸按角度配置的并基本上是徑向指向的翼板，每個(gè)翼板至少包括一個(gè)劃定預(yù)定內(nèi)徑的垂直孔的界限的垂直套管，該垂直孔有一個(gè)下端面，一個(gè)上端面和一個(gè)最初預(yù)定的長度。
-多個(gè)控制元件，每個(gè)元件有一個(gè)帶縱向向外延伸的柄的上端塞，該柄伸入并不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在相應(yīng)上述孔內(nèi)，每個(gè)柄具有用來緊靠上述垂直孔下端面的臺肩，每個(gè)控制元件的上端塞的上述柄包含了兩個(gè)彼此隔開的在徑向增大的部分，它們與上述相應(yīng)孔滑配合，柄的長度大于最初預(yù)定的長度，使得在上述臺肩與上述下端面緊靠時(shí)柄有一部分伸出垂直孔，上述伸出相應(yīng)垂直孔的柄的部分有一個(gè)車有螺紋的部分，它們?nèi)侩x垂直孔的上端面有一定距離，-許多車有螺紋的固緊件，每個(gè)固緊件擰在相應(yīng)控制元件的柄的有螺紋的部分上，用來在上述柄上加上夾緊力，使上述控制元件鎖緊并支撐在相應(yīng)翼板上。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種控制組件，在這種控制組件中，每個(gè)控制元件的柄包含一個(gè)可變形的上端部以與相應(yīng)固緊件的臺肩緊靠接觸，用來阻止上述固緊件的轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外本發(fā)明提供了一種具有以下特點(diǎn)的控制組件-攻有內(nèi)螺紋的固緊件有一個(gè)這樣形狀的頂部槽，使得可用常規(guī)改錐來擰緊，-利用鎖定裝置將柄防旋轉(zhuǎn)地連接在相應(yīng)孔中，該鎖定裝置由位于相應(yīng)套管下端部的向下突出的平面和位于要保持在該套管內(nèi)的控制元件上的相應(yīng)平面組成，上述向下突出的平面與上述相應(yīng)平面互相緊靠接觸。
-當(dāng)攻有內(nèi)螺紋的固緊件鎖定在上述柄上時(shí)，每個(gè)孔的上端面與相應(yīng)柄的有螺紋部分之間的距離是在3-10厘米之間。
本發(fā)明的又一目的是要提供一種更換控制核反應(yīng)堆的控制組件中的控制元件的方法，這種控制組件包含一個(gè)星形架，該星形架包括許多圍繞垂直軸按角度配置并基本上是徑向指向的翼板，上述每個(gè)翼板至少包含一個(gè)劃定預(yù)定內(nèi)徑的垂直孔的界限的垂直套管，該垂直孔有一個(gè)下端面，一個(gè)上端面和一個(gè)最初預(yù)定的長度。
許多控制元件，每個(gè)控制元件有一個(gè)帶縱向向外延伸的柄的上端塞，該柄伸入并不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在上述垂直孔中，上述每個(gè)控制元件具有用來緊靠上述相應(yīng)垂直孔的下端面的臺肩，上述柄的全長大于最初預(yù)定長度，使得在上述臺肩與上述下端面緊靠時(shí)一部分柄伸出上述垂直孔，上述伸出相應(yīng)套管的柄的部分有一個(gè)車有螺紋的部分，它們?nèi)侩x相應(yīng)垂直孔的上表面有一定距離，許多車有螺紋的固緊件，每個(gè)固緊件擰在相應(yīng)控制元件的柄的有螺紋的部分上。
上述方法包括以下幾步-在垂直孔的上端面和上述柄的有螺紋部分之間，將要拆出的控制元件的柄和擰在上述柄上的攻有螺紋的固緊件一起切斷，以便松脫控制元件，-從相應(yīng)翼板的一側(cè)取出控制元件，從上述翼板的另一側(cè)取出被切下的擰在柄的有螺紋部分上的固緊件，-將一個(gè)新控制元件的柄插入上述相應(yīng)垂直孔中，并將上述新控制元件向上推直至上述新控制元件在縱向緊靠在上述垂直孔的下端面上，-在上述新控制元件的柄的有螺紋部分?jǐn)Q上一個(gè)新的攻有螺紋的固緊件，用以在上述下端面和上述新的攻有螺紋的固緊件之間的柄上施加一個(gè)夾緊力。
更換的方法包括更換按權(quán)利要求
7做出的組件中的控制元件的方法，即是每個(gè)控制元件的柄有一個(gè)可變形的上端部，通過變形使其與設(shè)置在相應(yīng)固緊件上的臺肩緊靠接觸，其更換方法還要包括下面這一步
-通過使上述上端部變形緊貼在上述固緊件的臺肩上使柄鎖定在固緊件上。
圖的簡短描述如下通過閱讀一種特定具體裝置的下述描述將能更好地了解本發(fā)明，它只作為一個(gè)非限定的例子給出，說明參照了附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明得出的組件的星形架的頂視圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明得出的組件的一個(gè)翼板和兩個(gè)控制元件的上部的正視圖(局部取剖面)，圖3是圖2的頂視圖，圖4、5、6、7和8表示了按本發(fā)明所述方法更換控制元件中的各步驟。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述如下圖1表示了一個(gè)通常所說的控制組件的不銹鋼星形架的頂視圖，它包括許多圍繞垂直軸按角度配置的翼板1，每個(gè)翼板至少有一個(gè)由孔3從一側(cè)到另一側(cè)貫通的垂直套管2，每個(gè)孔準(zhǔn)備安裝一根包含中子吸收材料的控制棒，中心部分4剛性地固定著翼板，并允許組件在垂直方向移動(dòng)使控制元件移出或插入堆芯。
圖2較精確地表示了棒或控制元件5和固定棒的翼板1之間的連接。棒5的未端是進(jìn)個(gè)端塞6，它延伸出柄7，柄7插入套管2中所形成的孔3內(nèi)(表示在圖2的剖面中)。柄包含彼此隔開的構(gòu)件8，其直徑與孔3的直徑相應(yīng)，以便滑配合進(jìn)入該孔。柄在套管2以上伸出的部分包括一個(gè)車有螺紋的部分9，位于翼板1上相距一定距離的地方。翼板1和棒5包含有鎖定裝置10，用來阻止相對轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置包括一個(gè)在棒5上的平面，它準(zhǔn)備與位于套管2上，從套管2或孔3的下端面向下伸出的下突出面12緊靠接觸。
柄7上彼此隔開的，其直徑與孔3直徑相應(yīng)的部件8是由與柄同軸并與其形成一體的園柱體構(gòu)成。棒的柄的上端是一個(gè)薄的套管13。為了將棒5鎖緊或鎖定在固定位置上，如圖2所示，攻有內(nèi)螺紋(標(biāo)號15)的固緊件被擰在相應(yīng)柄的車有螺紋的部分9上，并被支撐在翼板1的孔3的上端面16上。使套管13徑向變形并緊靠在固緊件14的臺肩17上，以避免后者的任何旋松。固緊件14有一端槽18，允許用一改錐(圖中未表示出)很容易地將其擰緊達(dá)到一個(gè)預(yù)定的擰緊力矩。
當(dāng)棒緊靠在套管2上時(shí)，翼板1的孔3的上表面16離柄7上有螺紋部分9有一定距離。
圖3是從圖2上方看去的部分側(cè)圖。圖中表示了在柄7的套管13上形成的變形19，它能阻止固靠件14轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖4到圖8表示了在本發(fā)明所述的更換方法的各步驟中，棒和相應(yīng)翼板1上部的狀況。
圖4說明了方法的第一步，棒5是利用攻有螺紋的固緊件14擰到棒5端部柄7的有螺紋部分9上而固定到翼板上的，用任何適當(dāng)?shù)姆椒?，在翼?和柄7的有螺紋部分9之間將柄7和固緊件14切斷(見圖4中所示的箭頭)。
要特別采用的切割方法包括熱切割方法或等離子切割方法，它們防止了輻射活化不銹鋼粉屑或碎片的產(chǎn)生。
圖5表示第二步驟棒5從翼板1中松脫并被向下取出。向上取出分成兩塊的固緊件14，其中一塊仍然擰在柄7的上部。然后將新棒(圖6)就位并插入翼板1上的套管2的孔3中，直至它與孔3的下端面緊靠。于是，通過位于棒5端塞6上的平面11和位于套管2下端的向下突出的平面12的緊靠接觸防止了轉(zhuǎn)動(dòng)。柄7從翼板的另一側(cè)伸出，利用插入固緊件端槽18中的改錐將新的攻有螺紋的固緊件擰上(圖7)。
最后一步是利用有槽套管在固緊件14的臺肩17上的變形來產(chǎn)生該套管的擴(kuò)展(圖8)，這一操作防止了上述固緊件任何無意的旋松，它可用水壓機(jī)來很好地完成。
本發(fā)明決不只限于已描述過的具體裝置，而是包括了所有它的改進(jìn)。
特別是下述情況-更換棒的操作完全是自動(dòng)或半自動(dòng)地完成的，-柄不包括用來在孔內(nèi)引導(dǎo)柄并盡量減小滑動(dòng)摩擦的彼此分開的部件，而是在其全長上與孔相接觸，-固緊件不包括端槽，而是系用具有任何形狀的便于擰緊的端頭，例如方形或+字形槽。
權(quán)利要求
1.用于控制核反應(yīng)堆的包含有一個(gè)星形架的控制組件，該星形架包括--許多圍繞垂直軸按角度配置并基本上是徑向指向的翼板，上述每個(gè)翼板至少包含一個(gè)劃定子定直徑垂直孔的界限的垂直套管，每個(gè)孔有一個(gè)下端面，一個(gè)上端面和一個(gè)最初子定的長度。--許多控制元件，每個(gè)控制元件有一個(gè)帶縱向向外延伸的柄的上端塞，該柄伸入并不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在相應(yīng)的上述垂直孔內(nèi)，每個(gè)控制元件還包含用來緊靠上述垂直孔下端面的臺肩，每個(gè)控制元件上端塞的上述柄包括有分隔開的徑向加大了的部分，它們與上述相應(yīng)垂直孔滑配合，上述柄的全長大于最初預(yù)定的長度，當(dāng)上述臺肩與上述下端面緊靠時(shí)，柄有一部分伸出上述相應(yīng)垂直孔，上述伸出垂直孔的柄的部分有一個(gè)車有螺紋的部分，它們?nèi)课挥陔x上述垂直孔的上端面有一定距離的地方。--許多攻有螺紋的固緊件，每個(gè)固緊件擰在相應(yīng)控制元件的柄的有螺紋部分上，用來在上述柄上加上夾緊力，將上述相應(yīng)控制元件鎖緊和支撐在相應(yīng)的翼板上。
2.按照權(quán)利要求
1所述的控制組件，其中每個(gè)控制元件的柄有一個(gè)可變形的端部以與相應(yīng)固緊件的臺肩緊靠接觸，用來阻止上述固緊件的轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求
1所述的控制組件，其中，每個(gè)柄的彼此隔開并在徑向加大了的部分是園柱體形狀的。
4.按照權(quán)利要求
1所述的控制組件，其中，攻有內(nèi)螺紋的固緊件有一個(gè)這樣形狀的頂部槽，使得能用一個(gè)常規(guī)的改錐來進(jìn)行擰緊。
5.按照權(quán)利要求
1所述的控制組件，其中，上述柄通過鎖定裝置防旋轉(zhuǎn)地被連接在相應(yīng)的孔中，該鎖定裝置包括位于相應(yīng)套管下端部上的向下突出的平面和位于要保持在上述相應(yīng)套管中的每個(gè)控制元件上的相應(yīng)平面，上述向下突出的平面與上述相應(yīng)平面互相緊靠接觸。
6.按照權(quán)利要求
1所述的控制組件，其中，每個(gè)上端面離相應(yīng)柄的有螺紋部分的距離在3-10厘米范圍內(nèi)。
7.一種用于更換控制核反應(yīng)堆的控制組件中的控制元件的方法，這種控制組件包含一個(gè)星形架，該星形架包括許多圍繞垂直軸按角度配置并基本上是徑向指向的翼板，上述每個(gè)翼板至少包含一個(gè)劃定預(yù)定內(nèi)徑垂直孔的界限的垂直套管，每個(gè)孔有一個(gè)下端面，一個(gè)上端面和一個(gè)最初預(yù)定的長度，許多控制元件，每個(gè)控制元件有一個(gè)帶縱向向外延伸的柄的上端塞，該柄伸入并不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在上述相應(yīng)的垂直孔內(nèi)，上述每個(gè)控制元件包含有用來緊靠上述相應(yīng)垂直孔的下端面的臺肩，上述柄的全長大于最初預(yù)定長度，以致當(dāng)上述臺肩與上述下端面緊靠時(shí)，該柄有一部分伸出上述相應(yīng)垂直孔，上述伸出套管的柄的部分有一個(gè)車有螺紋的部分，它們?nèi)侩x上述相應(yīng)垂直孔的上端面有一定距離，許多車有螺紋的固緊件，每個(gè)固緊件擰在相應(yīng)控制元件的柄的有螺紋部分上。上述方法包括以下各步-在相應(yīng)垂直孔的上端面與上述柄的有螺紋部分之間將要拆卸的控制元件的柄和相應(yīng)擰在上述柄上的刻有螺紋的緊固件一起切斷，-從相應(yīng)翼板的一側(cè)取出控制元件，從上述翼板的另一側(cè)取出被切下的擰在柄的有螺紋部分上的固緊件，-將新控制元件的柄插入上述垂直孔，并向上推上述新控制元件直至它在縱向緊靠上述相應(yīng)垂直孔的下端面，-將一個(gè)新的固緊件擰在上述新控制元件的柄的有螺紋部分上，給在上述下端面和上述車有螺紋的固緊件之間的上述柄加上一個(gè)夾緊力。
8.一種用來更換按權(quán)利要求
7所述的組件中的控制元件的方法，每個(gè)控制元件的柄有一個(gè)可變形的上端部，通過變形使其與設(shè)置在相應(yīng)固緊件上的臺肩緊靠接觸，這里還要再包括下面這一步-通過上端部在上述相應(yīng)固緊件的上述臺肩上的變形將柄鎖緊在固緊件上。
專利摘要
控制組件和更換控制組件中的控制元件的方法。這種控制組件包括許多翼板和許多帶有穿過翼板的柄的控制元件。每個(gè)柄設(shè)有車有螺紋的部分，它們?nèi)课挥谝戆逡陨嫌幸欢ň嚯x的地方。在有螺紋部分上擰上一個(gè)固緊件，使控制元件緊靠翼板鎖緊。在更換時(shí)，在翼板和有螺紋的部分之間切斷柄和固緊件，從而使要拆卸的棒松脫。
文檔編號G21C7/117GK87104114SQ87104114
公開日1987年12月23日 申請日期1987年6月9日
發(fā)明者布魯諾·穆埃加, 布魯諾·拉杜瑟 申請人:法瑪通合股公司, 核物質(zhì)總公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan