專利名稱:從可以重新組裝的燃料組件上緊扣和拆卸頂部管嘴分組件用的裝置和方法
本發(fā)明一般涉及核反應堆用的燃料組件，而更為詳細地涉及一種從一個可以重新組裝的燃料組件上緊扣和拆卸一個作為分組件單元的頂部管嘴的裝置和方法。
在大多數(shù)核反應堆中，反應堆堆芯是由大量的細長的燃料組件組成的，這些組件被支承和準直于橫向擴展的上下堆芯支承板中。這些燃料組件的常規(guī)設計包括許多燃料棒和控制棒導向套管，它們被通過許多個沿燃料組件縱向間隔設置并固定于控制棒導向套管上的格架保持在一個排列有序的陣列中。在燃料組件相對兩端上的上管座和下管座被緊固到導向套管上構成一個整體的燃料組件。導向套管稍微伸出燃料棒兩端的上部和下部。燃料組件也利用壓緊裝置來防止冷卻劑向上流動的力將燃料組件抬高到與堆芯上支承板發(fā)生有害的接觸，同時允許燃料組件的長度由于堆芯引起的熱膨脹等原因而發(fā)生變化。
在此種燃料組件于核反應堆中運行期間，一些燃料棒可能主要由于內應力而偶然地產生裂紋，使得放射性裂變產物有可能泄漏或者進入反應堆的主冷卻劑。這種裂變產物也可能在換裝燃料的操作期間逸入水淹的反應堆腔或逸入通過貯存已用過的燃料組件的水池進行循環(huán)的冷卻劑。因為燃料棒是固定于上和下管座的導向套管整體組件的一部分，所以很難檢測和拆去出故障的燃料棒。
考慮到替換燃料組件的費用很高，為了盡可能降低運行和維修費用，對可以重新組裝的燃料組件產生了很大的興趣。制造一種可以重新組裝的燃料組件的通常方法是給它提供一種可以拆卸的上管座。在1985年4月24日公布的歐洲專利公報NO0138606中，描述了一種帶有上管座分組件的可以重新組裝的燃料組件，在上管座分組件中包括一個作為整體部分的壓緊裝置?；旧?，上管座分組件是由一個下部配接板、一個上部壓緊板和多個螺旋彈簧構成的，螺旋彈簧安置在導向套管上端部的周圍并夾在上下兩板之間。下部配接板可以滑動地安裝在導向套管上，它的向下滑動受到導向套管上的止動器的限制。上部壓緊板具有與每個導向套管匹配的通道，通道的下部有一個內突緣。導向套管進入通道，使得壓緊板安裝在套管上，可以沿套管滑動。一個上止動器被固定在導向套管的上端部，并安置在壓緊板通道的內部。上止動器與通道的內突緣相配合，限制壓緊板沿導向套管向上移動。結構是這樣的，使得導向套管的上端連同上止動器一起能夠在壓緊板通道內部往復移動，從而適應導向套管的熱膨脹。螺旋彈簧被夾在下部配接板和上部壓緊板之間，保持部分壓縮狀態(tài)。
本發(fā)明的主要目的是提供一種裝置，這種裝置能使一個可以重新組裝的燃料組件的上部管座分組件以一種簡便的方式被拆除和重新安裝。
因此本發(fā)明提供一種裝置，該裝置的操作首先將壓緊板壓下，使壓緊板和所有壓緊彈簧保持下壓狀態(tài)，直到所有的導向套管發(fā)生斷裂，然后裝置的操作被調整到允許彈簧以受控狀態(tài)逐漸地膨脹到它們的自由(即沒有壓縮的)長度。本裝置包括一個機構，它保證所有的上止動器在斷裂之后可以大體上都在同樣的情況下很容易地從導向套管上卸去。本裝置能適應于將上部管座分組件作為一個單元緊扣住并將它從燃料組件上卸去。此外，通過遙控來操縱裝置是相當容易的，并且本裝置還利用了在上部管座壓緊板和配接板中預先存在的零件來實現(xiàn)本裝置的性能。
更詳細地說，本發(fā)明屬于一種從可以重新組裝的燃料組件的組成部件導向套管上端部分上緊扣和拆卸上部管座分組件的裝置，該上部管座分組件包括一個下部配接板，一個在其上面加工了冷卻劑液流開孔的上部壓緊板，以及許多個在配接板和壓緊板之間保持部分壓縮狀態(tài)的壓縮彈簧，上述配接板和壓緊板可以滑動地安裝在導向套管上端部分上，而后者包括可以與配接板互相配合以限制配接板向下滑動的下止動機構和可以與壓緊板互相配合以限制壓緊板向上滑動的上止動機構，其特征在于(a)有一個中央十字形架，它可以配接而疊合放置在上述上部壓緊板上;(b)有許多個定位凸柄，它們從上述十字形架上徑向向外設置，并被排列成與上述上部壓緊板的冷卻劑液流開孔相準直而可插入開孔中，每個上述定位凸柄有一個貫穿通過其間的軸孔;(c)有許多個連接到上述十字形架上的軸環(huán)，每個軸環(huán)具有一個與其連接的上述定位凸柄，而當定位凸柄插入與其相應的液流開孔中時，軸環(huán)相適應而支承在上述壓緊板上;(d)有許多個在各自的定位凸柄的軸孔中貫穿通過并可以轉動的細長構件，該細長構件可以與配接板螺紋嚙合，使得細長構件沿一個方向的轉動造成壓緊板向著配接板的移動，從而進一步壓縮壓緊彈簧而解脫對導向套管上端部分的壓力，準備使導向套管上端部分在上止動機構的緊下方位置上發(fā)生斷裂，而在發(fā)生上述斷裂后，細長構件沿相反方向的轉動使壓緊板能夠在上述壓緊彈簧的作用下離開配接板而移動，并使壓緊板脫離留在斷裂位置下面的導向套管上端部分的其余部分。
中心十字形架包括一個具有上端部和下端部的細長的中心輪軸，許多個具有內端和外端的輻條，每根輻條的內端連接到中心輪軸的下端，從那里徑向向外延伸，其外端被連接到一個軸環(huán)上，還包括一個連接到中心輪軸上端部的把手。
緊扣和拆卸裝置還包括一個安裝在中心十字形架輪軸上的傳送沖擊的棒和一個載帶在棒上的機構，傳送沖擊的棒可以移向或離開上部壓緊板，棒的下端可以固定在壓緊板上，棒上載帶的機構可以被驅動而通過棒傳遞一個方向向上的傳動力到上壓緊板上，以便使壓緊板強制性地脫離沒有斷裂的導向套管上端部分。更詳細地說，可以驅動的機構包括一個產生沖擊的圓塊和一個接受沖擊的砧板。圓塊有一個中心孔，傳送沖擊的棒通過該中心孔延伸而裝上圓塊，以使圓塊可以沿著棒滑動，砧座固定在傳送沖擊的棒上，與圓塊沿著棒滑動的路徑正交。
現(xiàn)在僅僅作為例子參考附圖描述本發(fā)明的一個最佳實施例，附圖中
圖1是一種可以重新組裝的燃料組件的部分剖面立視圖，這種燃料組件有一個可以對它應用本發(fā)明的緊扣和拆卸裝置的上管座分組件，此圖為清楚起見截去了幾部分;
圖2是沿圖1的2-2線見到的燃料組件的放大頂視平面圖;
圖3是沿圖1的3-3線截取的燃料組件的放大剖視圖;
圖4是體現(xiàn)本發(fā)明的緊扣和拆卸裝置的不連續(xù)的透視圖;
圖5是沿圖2的5-5線截取的上部管座和表示已經就位而還沒有鎖定在上部管座分組件上的緊扣和拆卸裝置的較小比例的剖視圖;
圖6是與圖5相似但表示裝置處于操作位置并從導管上提升出上部管座分組件之后的剖視圖。
在下列描述中，相同的參考號標示全部附圖中相同的或相應的部件，而諸如“向前”、“向后”、“向左”、“向右”、“向上”、“向下”之類用語是為了方便而使用的，不要解釋為限制性的用語。
現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1，通常用參考號10標示的可以重新組裝的燃料組件包括一個用來將組件支承在反應堆堆芯區(qū)域(未圖示)中的下堆芯板(未圖示)上的下端部構造成下部管座14，從下部管座14向上縱向延伸的控制棒導管或套管16，一個由沿燃料組件縱向間隔放置并附著于導向套管16上的橫向格架20使之彼此隔開地保持住的燃料棒18的排列有序的陣列，一個位于燃料組件10中心的儀表管22，以及一個附著于導向套管16上端的上端部構造成上部管座24，導向套管16與下部管座14和上部管座24一起組成一個整體的組件，能夠經受常規(guī)的裝置而不損傷組件的部件。
為了組成燃料組件10，橫向格架20附著于導向套管16的預定的軸向位置上，而燃料棒18從下部通過格架20插入。而后將下管座14通過機械螺桿26之類適當?shù)剡B接到導向套管的下端上。最后，在上部管座24連接到導向套管16的上端部分28上，可以在燃料組件10的控制棒導向套管16中往復移動的控制棒(未圖示)，用來控制裂變過程。
現(xiàn)在參考圖1至圖3，上部管座分組件24包括一個下部配接板30和一個上部壓緊板32。如圖3中所見，下部配接板30是由許多個形成冷卻劑液流開孔36的交叉連接的帶或條34構成的，它有許多個其數(shù)目與導向套管上端部分28相對應的通孔38。條34疊放在燃料棒18的上端部的上面，使得燃料棒在下部管座14和上部管座24之間被軸向地箝制或固定住。通孔38具有足夠的尺寸大小，其分布圖形與導向套管16的排列相匹配，使得配接板30能夠被可以滑動地安裝在導向套管上端部分28的上面。配接板30的向下移動受到許多個環(huán)形的下止動器40的限制，這些下止動器40設置在相應的導向套管16上，其位置軸向地安置在燃料棒18的上端部之上。
上部壓緊板32(圖2)也被可以滑動地安裝在導向套管上管部分28上。它有許多個通道42，每個通道的下部有一個內突緣44。每個通道42有一個通常恒定的直徑較大的上段和一個通常恒定的直徑較小的下段，后者形成內突緣44，并且可以與導向套管上端部分28可以滑動地嚙合。如圖2中所見，壓緊板32也具有許多個相當大的冷卻劑液流開孔46和若干個較小的冷卻劑液流開孔48，它們位于壓緊板32的預定位置上。另一個上止動器50放置在下止動器40的軸向上方，上止動器安裝在每個導向套管的上端部分28上，并設置在相應通道42的上段內。上止動器50為軸環(huán)形狀，在其上部有一個內環(huán)槽52，它通過將導向套管上端部分28的周壁凸脹入上止動器50的內環(huán)槽52的辦法固定到導向套管16的上端部54上。固定的上止動器50與內突緣44配合，限制壓緊板32沿導向套管上端部分28的向上移動。
上部管座分組件24還包括一個螺旋彈簧56，它被安置在每個導向套管的上端部分28上，并被放置在上部壓緊板32的上表面和下部配接板30的上表面之間。最好是，螺旋彈簧56在上部壓緊板32和下部配接板30之間保持壓縮狀態(tài)，以對燃料組件10進行預壓。為了恰當?shù)販手甭菪龔椈?6和防止它們接觸各自的導向套管16，在每個螺旋彈簧56的下端部有一個彈簧座58，設置在形成于下部配接板30的上表面中的凹口內。為了形成一個包封，以使冷卻劑液流在燃料組件10的上部區(qū)域向上流動，在下部配接板30的周緣上安裝了直立的側壁60。上部壓緊板32可以在包封側壁60內沿導向套管上端部分28滑動。
現(xiàn)在轉到圖4至圖6，圖中顯示一種裝置，通常用12標示，用來將上部管座24作為一個分組件從可以重新組裝的燃料組件10的導向套管的上端部分28上扣緊和拆卸下來。裝置12利用了在下部配接板30上形成于冷卻劑液流開孔36和導向套管孔38之間的許多個內螺紋錨孔62(圖2和圖3)，和在上部壓緊板32上形成于通道42之間并與錨孔62垂直準直的許多個大的冷卻劑液流開孔46。
緊扣和拆卸裝置12基本上包括一個中心十字形架64，許多個從十字形架64徑向向外設置的定位凸柄66，許多個附著在定位凸柄66上并連接中心十字形架64的軸環(huán)68，以及許多個與定位凸柄66相連結的細長的彈簧壓縮螺桿70。中心十字形架64在使用期間(如圖5和圖6中所見)被疊放在上部壓緊板32上，它包括一個具有上端部74和下端部76的細長的中心輪軸72(圖4)，許多個其內端被連接到中心輪軸72的下端部76上的輻條78，輻條從中心輪軸徑向向外延伸，其外端被連接到軸環(huán)68上，還包括一個連接到中心輪軸72的上端部74上以用來操縱裝置12的把手80。
定位凸柄66的尺寸和位置可以準直而插入上部壓緊板32中的大的冷卻劑液流開孔46中。同樣，每個定位凸柄66及其上面的軸環(huán)68具有細長的中心孔82和84，它們互相準直，并且當凸柄66插入其相應的液流開孔46時與下部配接板30中的一個錨孔62準直。如從圖5和圖6中可以清楚地見到的，疊置在一個定位凸柄66上的每個軸環(huán)68其直徑大于其相應的凸柄66和插入凸柄的液流開孔46，因此，當軸環(huán)的凸柄插入其相應的液流開孔時，軸環(huán)將覆蓋液流開口，并支承在壓緊板32的上表面86上。
緊扣和拆卸裝置12的細長的彈簧壓縮螺桿70，被插入通過定位凸柄66和軸環(huán)68的相應的準直中心孔82和84內并可以在其中轉動。每個螺桿70在其上端部上有一個螺桿帽88，用來握住它以轉動螺桿。螺桿帽88疊置和支承在一個插入安裝螺桿70的定位凸柄66的相應軸環(huán)上。每個螺桿70在其下端也有一段外螺紋90，它使螺桿與下部配接板30中的一個內螺紋錨孔62產生螺紋嚙合。
當十字形架64被安裝在上部管座24上而其定位凸柄66被插入上部壓緊板32中相應的大的冷卻劑液流開孔46中時，沿一個預定的方向轉動每個螺桿70，將使其螺紋端90旋入一個錨孔62中，而當螺桿帽88支承在壓緊板32的上表面86上時，繼續(xù)將螺桿旋入配接板會導致配接板和上部壓緊板的相向移動。板30和32的這種移動，加強了置于兩板之間的壓緊彈簧56的壓縮，同時解脫了通過壓緊板通道42中的突緣而加在上止動器50上的壓力。隨著對上止動器50的壓力的這種解脫，現(xiàn)在可以通過例如在上面交叉參考過的第三項申請中說明和描述過的方法，使導向套管上端部分在上止動器50的緊下方位置上發(fā)生斷裂。
一當導向套管16發(fā)生斷裂，就使螺桿70沿預定的相反方向轉動，這導致每根螺桿從它的錨孔62中反旋出來，從而減小了壓緊彈簧56的壓縮，這一點而后又導致下部配接板30和上部壓緊板32互相移開。由于這種移動，壓緊板32的突緣44將咬住斷裂的上止動器50，通常會使上止動器脫離其余的未斷裂的導向套管上端部分28。
但是，如果上止動器50和導向套管斷裂位置緊下方上頂端之間的壓配合足夠緊密。則上止動器可能不脫離，因而需要一種較為強制的方法以保證除去上止動器。為了滿足這種需要，裝置12還包括一個安裝在中央十字形架輪軸72上的傳送沖擊的棒92，它可以移向或離開上部壓緊板32。棒92的下端94的外部攻了螺紋，以便旋入壓緊板上表面86中的內螺紋不通孔96中。棒92上載帶的形式為產生沖擊的圓塊98和接受沖擊的砧座100的機構可以一起驅動，以便通過棒92傳遞一個方向向上的傳動力到上壓緊板32上，保證上止動器50從沒有斷裂的導向套管上端部分28上強制性地脫離。明確地說，產生沖擊的圓塊98有一個中心孔102，棒92通過中心孔延伸而裝上圓塊，以使圓塊可以沿著棒滑動。接受沖擊的砧座100固定在傳送沖擊的棒92上，與棒92正交。因此，當圓塊98打擊靜止的砧座100時，沖擊力通過中間連接棒92從砧座傳送到壓緊板32上。
總結一下裝置12的操作，該裝置首先下降到上部管座24上，到達圖5中見到的位置，在那里定位凸柄66被插入上部壓緊板32中的大的冷卻劑液流開孔46中，而后，用一個與螺桿上的螺桿帽88相嚙合的長把套筒扳手將四個彈簧壓縮螺桿70旋入下部配接板30上的內螺紋錨孔62中。而后將螺桿70向下充分旋緊，以解脫加在導向套管上端部分28和固定在其上面的上止動器50上的壓力負載，而后導向套管16剛巧在凸脹部104(圖1)的下面斷裂，這應當使得上部管座分組件脫離燃料組件骨架。松開彈簧壓縮螺桿70，以便讓壓縮彈簧56舉起壓緊板32，后者會把上止動器50拉離導向套管16的沒有斷裂的上端部分28。如果上止動器50沒有脫離，那么將沖擊棒92旋入上部壓緊板32上的96中，并利用沖擊圓塊98沿向上方向通過棒92和砧座100像錘子一樣沖擊板32。然后這一步將會使上止動器脫離導向套管上端部分28，并如圖6中所見，允許使用把手80或連接在把手上的起重機將上部管座分組件24舉起離開燃料組件骨架。
權利要求
1、一種從可以重新組裝的燃料組件的組成部件導向套管上端部分上緊扣和拆卸上部管座分組件的裝置，該上部管座分組件包括一個下部配接板，一個在其上面加工了冷卻劑液流開孔的上部壓緊板，以及許多個在配接板和壓緊板之間保持部分壓縮狀態(tài)的壓縮彈簧，上述配接板和壓緊板可以滑動地安裝在導向套管上端部分上，而后者包括可以與配接板互相配合以限制配接板向下滑動的下止動機構和可以與壓緊板互相配合以限制壓緊板向上滑動的上止動機構，其特征在于
(a)有一個中央十字形架(64)，它可以配接而疊合放置在上述上部壓緊板(32)上；
(b)有許多個定位凸柄(66)，它們從上述十字形架(64)上徑向向外設置，并被排列成與上述上部壓緊板(32)的冷卻劑液流開孔(46)相準直而可插入開孔中，每個上述定位凸柄(66)有一個貫穿通過其間的軸孔(82)；
(c)有許多個連接到上述十字形架(64)上的軸環(huán)(68)每個軸環(huán)(68)具有一個與其連接的上述定位凸柄(66)，而當定位凸柄(66)插入與其相應的液流開孔(45)中時，軸環(huán)相適應而支承在上述壓緊板(32)上；
(d)有許多個在各自的定位凸柄(66)的軸孔(82)中貫穿通過并可以轉動的細長構件(70)，該細長構件(70)可以與配接板(30)螺紋嚙合，使得細長構件沿一個方向的轉動造成壓緊板(32)向著配接板(30)的移動，從而進一步壓縮壓緊彈簧(56)而解脫對導向套管上端部分(28)的壓力，準備使導向套管上端部分在上止動機構(50)的緊下方位置上發(fā)生斷裂，而在發(fā)生上述斷裂后，細長構件(70)沿相反方向的轉動使壓緊板(32)能夠在上述壓緊彈簧的作用下離開配接板(30)而移動，并使壓緊板脫離留在斷裂位置下面的導向套管上端部分(28)的其余部分。
2、一種根據(jù)權利要求
1所述的緊扣和拆卸裝置，其特征在于上述中心十字形架(64)包括一個細長的直立的中心輪軸(72)，在中心輪軸靠近其上端(74)的部位連接了一個把手(80)，而在中心輪軸靠近其下端(76)的部位連接了許多個輻條(78)，輻條由此徑向向外延伸，每個上述輻條有一個固定于其上的上述軸環(huán)(68)。
3、一種根據(jù)權利要求
1或2所述的緊扣和拆卸裝置，其特征在于上述中心十字形架(64)支承了一個傳送沖擊的棒(92)，該棒可以向著或離開上部壓緊板(32)而移動，上述傳送沖擊的棒(92)的下端(94)可以連接到上述壓緊板(32)上，而棒上載帶的產生沖擊的機構(98、100)可以操作而將方向向上的傳動沖擊傳遞到傳送沖擊的棒上，并通過后者傳遞到壓緊板(32)上，此傳動沖擊使壓緊板(32)強制性地脫離上述導向套管上端部分(28)的其余部分。
4、一種根據(jù)權利要求
3所述的緊扣和拆卸裝置，其特征在于產生沖擊的機械(98，100)包括一個定置在傳送沖擊的棒(92)上的剛性砧座(100)和一個可以滑動地安裝在傳送沖擊的棒上因而可以在棒上相對于砧座(100)產生軸向移動的圓塊(98)。
5、一種根據(jù)權利要求
1、2、3或4所述的緊扣和拆卸裝置，其特征在于每個上述軸環(huán)(68)有一個軸孔(84)與相應的定位凸柄(66)的軸孔(82)相準直，每個上述細長構件(70)貫穿通過相應的軸環(huán)(68)和定位凸柄(66)的軸孔。
6、一種根據(jù)權利要求
5所述的緊扣和拆卸裝置，其特征在于每個上述細長構件(70)的上端之上有一個螺桿帽(88)，用來與旋轉工具相嚙合，該螺桿帽(88)的位置接近并支承于相連結的相應軸環(huán)(68)的上表面。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種從核燃料組件的導向套管延伸管上緊扣和拆卸上部管座的裝置，它有一個帶輻條的中心十字形架，每根輻條上帶一個可插入上管座上冷卻液孔的定位凸柄、一個可支承在壓緊板頂面上的軸環(huán)和一個穿過凸柄和軸環(huán)中心孔并與上管座的配接板螺紋嚙合的彈簧壓縮棒。使用時，光轉動棒壓下壓緊板和壓緊彈簧以解脫對導向套管延伸管的壓力，而后反方向轉動棒使壓緊彈簧上推壓緊板而從斷去上止動器的導向套管延伸管上拆卸掉上管座，必要時利用砧座和沖擊滑塊施加沖擊力幫助拆卸。
文檔編號G21C3/334GK86101874SQ86101874
公開日1986年11月5日 申請日期1986年3月24日
發(fā)明者約翰·弗朗西斯·威爾遜, 羅伯特·肯尼思·吉特森 申請人:西屋電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan