專(zhuān)利名稱(chēng):上管座可拆卸的核燃料組件的制作方法
本發(fā)明一般涉及核燃料組件，具體涉及改進(jìn)的上管座與燃料組件骨架之間的連接機(jī)構(gòu)。
在大多數(shù)反應(yīng)堆中，堆芯包含大量的燃料組件，而組件是由一束束細(xì)長(zhǎng)的、支承在骨架結(jié)構(gòu)上的燃料棒構(gòu)成。細(xì)長(zhǎng)的燃料組件位于上下堆芯支承板之間，并由它們來(lái)支承。作為骨架結(jié)構(gòu)的一部分，傳統(tǒng)的燃料組件通常包括若干個(gè)控制棒導(dǎo)向套管，導(dǎo)向套管由與其相連的、在燃料組件縱向上彼此間隔開(kāi)的橫向定位隔架所固定。上下管座則卡緊在導(dǎo)向套管的兩端。
當(dāng)人們想要接觸燃料棒時(shí)，(例如檢查或更換燃料棒)必須去掉上管座，這就需要把它從導(dǎo)向套管上拆下來(lái)。已經(jīng)設(shè)計(jì)出好幾種可重新組裝的燃料組件，其中許多方案在上管座和導(dǎo)向套管的連接方式上均采用螺紋結(jié)構(gòu)(例如，美國(guó)專(zhuān)利NO.3992259及3828868)。螺紋連接結(jié)構(gòu)加工費(fèi)用高，使用時(shí)由于長(zhǎng)期遭受輻照，也會(huì)發(fā)生銹蝕，一旦銹蝕，只有用很大破壞性的力才能使螺紋結(jié)構(gòu)卸開(kāi)，這樣一來(lái)必定會(huì)損壞連接結(jié)構(gòu)，使其不能重復(fù)使用，而且，用來(lái)拆卸銹蝕的螺紋連接的破壞性的力甚至?xí)娜剂辖M件的骨架結(jié)構(gòu)，因此需要取代它。連接上管座和導(dǎo)向套管的另一種方法公布在英國(guó)專(zhuān)利1228610中，該方法是把導(dǎo)向套管的端部插到開(kāi)在上管座連接板上的通道中，然后再把導(dǎo)向套管插入部分在圓周方向上擴(kuò)張，脹到通道壁上的凹槽或類(lèi)似結(jié)構(gòu)中，上管座與導(dǎo)向套管的這種脹接式裝配優(yōu)于螺紋連接，但是，在以后拆卸上管座時(shí)它也要浪費(fèi)時(shí)間，而且不便于操作。
本發(fā)明主要目的是提供一種上管座連接機(jī)構(gòu)，它能快速而方便地拆卸和重新安裝上管座，而且不需要用散零件。
因此，本發(fā)明涉及的核燃料組件帶有一根縱向延伸的控制棒導(dǎo)向管、一個(gè)橫向延伸的定位格架、一個(gè)上管座以及把上管座可拆卸地連接在燃料組件上的一個(gè)連接機(jī)構(gòu)。連接機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)機(jī)構(gòu)第一個(gè)機(jī)構(gòu)把燃料組件上壓負(fù)荷通過(guò)上管座傳向?qū)蛱坠埽诙€(gè)機(jī)構(gòu)把燃料組件上拉負(fù)荷通過(guò)上管座和定位格架傳到導(dǎo)向套管上。
導(dǎo)向套管滑動(dòng)裝入上管座連接板上的孔隙中，上述第一個(gè)機(jī)構(gòu)包含一個(gè)套圈，它固定放置在導(dǎo)向套管上，以托住連接板并支承上管座。因此，通過(guò)壓簧作用在上管座上的壓負(fù)荷經(jīng)由套圈傳遞到導(dǎo)向套管上，導(dǎo)向套管是燃料組件骨架結(jié)構(gòu)的一部分。拉負(fù)荷傳遞機(jī)構(gòu)由定位格架向上延伸的裙板和把此裙板可拆卸地鎖定在上管座上的互鎖機(jī)構(gòu)組成，這樣就使作用在上管座上的拉負(fù)荷通過(guò)裙板傳遞到定位格架上，再通過(guò)格架傳遞到與之相連的導(dǎo)向套管上。
顯然，要取出體現(xiàn)本發(fā)明的燃料組件的上管座時(shí)，只要把裙板同與之連接的上管座松開(kāi)，就能把上管座自由地從其中提出，上管座是滑動(dòng)配合到導(dǎo)向套管中的。
現(xiàn)在，參考附圖來(lái)舉例說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施例，其中，
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的燃料組件部分剖開(kāi)的立視圖，為清楚起見(jiàn)，去掉了部分零件。
圖2是圖1中燃料組件的一部分的部分剖開(kāi)的立視圖，圖上示出最上面的定位格架與上管座之間的連接情況。
圖2A是圖2圓圈部分的放大圖。
圖3是改進(jìn)后的上管座及用來(lái)拆卸和提升上管座的組合工具的部分主視圖。
圖4是帶有改進(jìn)后的連接機(jī)構(gòu)的最上面一個(gè)定位格架的部分剖面圖。
圖5A和5B是部分剖開(kāi)的立視圖。表示出圖3的上管座的一部分、圖4的定位格架以及用來(lái)拆卸(圖5A)和提升(圖5B)上管座的組合工具。
在下列說(shuō)明中，在幾張圖上的相同的參考數(shù)字表示相同的或相應(yīng)的部件，而使用諸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”等詞僅僅為了方便，不作為限定詞。
現(xiàn)在參看附圖，特別是圖1，用參考數(shù)字10表示的燃料組件主要包括在堆芯內(nèi)下堆芯板上(未示出)用來(lái)支承組件的一個(gè)下部結(jié)構(gòu)或下管座12，從下管座12向上沿著燃料組件的縱向延伸的控制棒導(dǎo)向套管14，沿導(dǎo)向套管14間隔排列的燃料棒橫向定位格架16，有組織排列的一束橫向間隔開(kāi)的并由定位格架16支承的細(xì)長(zhǎng)的燃料棒18，一根儀表管20以及安裝在導(dǎo)向套管14上端部的一個(gè)上部結(jié)構(gòu)或上管座22(其安裝方式將在下面說(shuō)明)。
上管座22包括一個(gè)橫向連接板24，連接板24四周向上延伸的側(cè)壁26形成一個(gè)封閉腔，而側(cè)壁26的頂部有一個(gè)側(cè)向突緣28。適當(dāng)?shù)貖A在突緣28上的壓簧30(僅示出一個(gè))與上堆芯板(未示出)相配合，以防止燃料組件的水力提升(這是由于冷卻劑向上流過(guò)組件而產(chǎn)生的)，但允許燃料組件的長(zhǎng)度由于熱膨脹及類(lèi)似原因而有所變化。支承在上管座上的傳統(tǒng)的棒束型控制組件32有徑向錨鉤34，它與控制棒36的上端相連接，而控制棒36裝在導(dǎo)向套管中是可作軸向移動(dòng)的，這在技術(shù)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均采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
在裝配燃料組件10時(shí)，定位格架16在預(yù)定的軸向間隔位置連接到導(dǎo)向套管14上，在那上面，燃料棒18插到定位格架16的各個(gè)柵格中。下管座12適當(dāng)?shù)鼐o固在導(dǎo)向套管14的下端部，然后把上管座22安裝到導(dǎo)向套管14的上端部并按下述的方式固定就位。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D1、2、2a和3說(shuō)明體現(xiàn)本發(fā)明的上管座連接機(jī)構(gòu)，它基本上由用來(lái)傳遞壓負(fù)荷(由壓簧30施加的)和拉負(fù)荷(在提升整個(gè)燃料組件和取出上管座時(shí)產(chǎn)生的)的壓負(fù)荷傳遞機(jī)構(gòu)和拉負(fù)荷傳遞機(jī)構(gòu)組成，它們位于上管座22和其余的骨架結(jié)構(gòu)之間。其余的骨架結(jié)構(gòu)包括控制棒導(dǎo)向套管14、定位格架18和38以及下管座12。在將要討論的最佳實(shí)施例中，壓負(fù)荷傳遞機(jī)構(gòu)包括放在各導(dǎo)向套管上的上管座支承或者載荷套圈44，而拉負(fù)荷傳遞機(jī)構(gòu)包括最上面的定位格架38的上延部分或裙板40，裙板與上管座22互鎖且可以松開(kāi)。
從圖1、2和5可以看到，導(dǎo)向套管14可滑動(dòng)地(即有50微米的徑向間隙)插入開(kāi)在上管座22的連接板24上的通道或孔隙46中。支承上管座的每個(gè)載荷套圈44放在一個(gè)導(dǎo)向套管上，它靠近套管的上端但又與其間隔一定距離，套圈44的徑向尺寸加工成能同連接板24的下表面接合，從而支承上管座，放在各個(gè)導(dǎo)向套管上的載荷套圈44基本上處在同一個(gè)水平位置上。至少各個(gè)導(dǎo)向套管14的上端部是不銹鋼的，相應(yīng)的負(fù)荷套圈44可以用釬焊或焊接的方式連接或卡緊在套管上，最好象一個(gè)用不銹鋼做的套筒。從上面所述可以看到，上管座22是座落在載荷套圈44上的，它并沒(méi)有粘貼和固定連接在導(dǎo)向套管的端部，導(dǎo)向套管的端部是以滑動(dòng)配合形式伸進(jìn)連接板24上相應(yīng)的通道46中去的。這樣，當(dāng)人們想要接觸燃料棒18時(shí)，只要按下面講的方法松開(kāi)上管座，就可以簡(jiǎn)單地把它提高導(dǎo)向套管。在使用中，上堆芯板(未示出)壓在壓簧30上，產(chǎn)生的壓負(fù)荷通過(guò)連接板24作用到載荷套圈44上，再經(jīng)由套圈44傳遞到導(dǎo)向套管上，而導(dǎo)向套管則以傳統(tǒng)的方式(即擴(kuò)管配合)連接到定位格架18和38上，同時(shí)導(dǎo)向套管固定在下管座12上。由此形成了燃料組件的一部分骨架結(jié)構(gòu)。
如上所述，在利用上管座把整個(gè)燃料組件提升出去時(shí)，通過(guò)最上面的定位格架38的向上延伸的裙板40，把提升時(shí)產(chǎn)生的拉負(fù)荷傳遞到骨架結(jié)構(gòu)上，定位格架38是緊固在導(dǎo)向套管14上的。裙板可以有任何一種適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?，以便使其能用機(jī)械方法支承處于拉負(fù)荷下的燃料組件，并讓足夠的冷卻劑從中流過(guò)。在所說(shuō)的最佳實(shí)施例中，定位格架38有4個(gè)這樣的裙板40(僅能看到3個(gè))，它們?cè)谥苓吷弦韵嗤木嚯x彼此隔開(kāi)，每個(gè)裙板40從定位格架開(kāi)始沿著上管座22的側(cè)壁26的一個(gè)壁面向上延伸，裙板與相應(yīng)的上管座有互鎖機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是可松開(kāi)的，但又能把裙板鎖定在上管座上，其鎖定方式使定位格架38能適應(yīng)拉負(fù)荷。
如圖1到圖2A所示，與相應(yīng)的裙板40有關(guān)的互鎖機(jī)構(gòu)包括開(kāi)在裙板40上部的孔隙42，開(kāi)在上管座22的側(cè)壁26中的孔隙48以及放在上管座側(cè)壁26上的彈簧鋼柄舌50，當(dāng)上管座適當(dāng)?shù)匕惭b就位時(shí)，孔隙48與相應(yīng)的孔隙42處在軸向?qū)?zhǔn)的位置，而柄舌50覆蓋在側(cè)壁上的孔隙48的上面，在各個(gè)柄舌50與鄰近的側(cè)壁之間有足夠的間隙供相應(yīng)的裙板40插入其中。每個(gè)柄舌50帶一個(gè)銷(xiāo)釘52，銷(xiāo)釘52穿過(guò)裙板40中的孔隙42伸進(jìn)鄰近的側(cè)壁26中與之對(duì)準(zhǔn)的孔隙48中。柄舌50可以同相應(yīng)的側(cè)壁26或橫向凸緣28構(gòu)成整體或者焊在一起。
從圖2A上清楚地看到，在每個(gè)柄舌50的下邊有一個(gè)缺口54，它用來(lái)容納回拉工具58的吊鉤56(圖2)。想要取出上管座22 時(shí)，用回拉工具58把柄舌50拉回到一定位置，使它們的銷(xiāo)釘52足以離開(kāi)相應(yīng)的孔隙48和42，隨后，可以自由地把上管座從導(dǎo)向套管14中提升出去。在安裝上管座時(shí)，把上管座降下來(lái)，使導(dǎo)向套管的上端部滑進(jìn)連接板24上相應(yīng)的通道46中，同時(shí)把柄舌50拉回，直到裙板40的上邊緣滑到銷(xiāo)釘52的下面，這樣能松開(kāi)柄舌使其銷(xiāo)釘52伸進(jìn)相應(yīng)的孔隙42和48中，當(dāng)上管座座落在載荷套圈44上時(shí)，這兩個(gè)孔隙已彼此對(duì)準(zhǔn)。
現(xiàn)在，再看圖3到圖5b，這些圖說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)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有一個(gè)上部吊鉤，它設(shè)計(jì)成能與上管座鄰近側(cè)壁26上的狹槽60相匹配，由此把上管座與定位格架38互鎖。每個(gè)柄舌58上有二個(gè)向上的凸塊62，其用途將在下面顯示出來(lái)。
孔68穿過(guò)上管座的各側(cè)壁26，孔68的末端在相應(yīng)的柄舌58的后面，當(dāng)上管座就位時(shí)，松開(kāi)和提升的組合工具64象銷(xiāo)釘一樣的彎頭66可嵌在孔68中。象銷(xiāo)釘一樣的彎頭66很長(zhǎng)，當(dāng)它全部嵌入時(shí)，足以穿出孔68，從而頂開(kāi)柄舌58，使其不再同狹槽60互鎖(如圖5A所示)。因此，當(dāng)所有裙板40的柄舌58都被頂開(kāi)并不再同狹縫接合時(shí)，就能自由地把上管座從導(dǎo)向套管中提升出去。
組合工具64還包括一個(gè)柄舌抓頭70，抓頭70的下端有一個(gè)缺口72，當(dāng)需要用工具提升整個(gè)燃料組件時(shí)，它適宜于同相應(yīng)柄舌58的向上凸塊62相咬合。在圖5B中，表示柄舌抓頭70同柄舌58的凸塊62咬合在一起，這時(shí)，帶彎頭的工具向外彎的松脫裝置離開(kāi)柄舌58，但仍在鄰近的連接板側(cè)壁上橫向凸緣28的下面。因此，只要放在適當(dāng)位置，當(dāng)咬合的柄舌抓頭70使柄舌58與上管座確實(shí)互鎖時(shí)，工具64就可用來(lái)提升整個(gè)燃料組件。
權(quán)利要求
1.一種核燃料組件，有一根縱向延伸的導(dǎo)向套管，一個(gè)橫向延伸的定位格架，一個(gè)上管座以及把上管座可拆卸地連接在燃料組件上的一個(gè)連接結(jié)構(gòu)，其特征在于上述連接結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)機(jī)構(gòu)，第一個(gè)機(jī)構(gòu)(44)把燃料組件上壓負(fù)荷通過(guò)上述上管座(22)傳向?qū)蛱坠?14)，第二個(gè)機(jī)構(gòu)(40、42、48-52；40、58、60)把燃料組件上拉負(fù)荷通過(guò)上述上管座(22)及定位格架(38)傳到導(dǎo)向套管(14)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的核燃料組件，上管座包含一塊上面開(kāi)有孔隙的橫向延伸的板，其特征在于上述導(dǎo)向套管(14)是滑動(dòng)配合裝入孔隙(46)中的，上述第一個(gè)機(jī)構(gòu)由一個(gè)套圈(44)組成，它固定在導(dǎo)向套管上，并與上述橫向延伸板(24)的下側(cè)相接合，以支承上管座。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2或1的核燃料組件，其特征在于上述第二個(gè)機(jī)構(gòu)包括由上述定位格架(38)向上延伸的裙板(40)和互鎖機(jī)構(gòu)(42，48-52，58-60)，互鎖機(jī)構(gòu)把裙板(40)可松脫地鎖定在上管座上并在其間傳遞拉負(fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的核燃料組件，其特征在于上述互鎖機(jī)構(gòu)(42，48-50)由開(kāi)在裙板(40)上的孔隙(42)和放在上管座(22)的側(cè)壁(26)上的柄舌(50)組成，上述裙板延伸在柄舌及側(cè)壁之間，而柄舌(50)帶有能在上述孔隙(42)中伸進(jìn)和縮回的銷(xiāo)釘(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的核燃料組件，其特征在于側(cè)壁(26)上的孔隙(48)與裙板(40)上的孔隙(42)是對(duì)準(zhǔn)的，上述銷(xiāo)釘(52)穿過(guò)裙板上孔隙(42)延伸到側(cè)壁上孔隙(48)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4或5的核燃料組件，其特征在于柄舌(50)是用彈簧鋼做的。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3的核燃料組件，其特征在于上述互鎖機(jī)構(gòu)(58，60)由開(kāi)在上管座(22)側(cè)壁(26)上的狹槽(60)和成形在裙板(40)上的柄舌(58)組成，柄舌與狹槽(60)間的接合是可松脫的。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的核燃料組件，其特征在于在上述狹槽(60)和靠近上管座橫向凸緣(28)處有一個(gè)穿過(guò)側(cè)壁(26)的孔(68)，孔(68)用來(lái)放置工具(64)的松脫裝置(66)，當(dāng)松脫裝置(66)從孔(68)中穿出時(shí)，就把柄舌(58)從與狹槽(60)接合的位置上推開(kāi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的核燃料組件，其特征在于上述柄舌(58)有向上的凸塊(62)，當(dāng)工具(64)的松脫裝置(66)與橫向凸緣(28)相配合，以提升整個(gè)燃料組件時(shí)，凸塊(62)能同工具(64)的柄舌抓頭(70)合作，使柄舌與狹縫(60)咬合。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7、8或9的核燃料組件，其特征在于上述柄舌(58)是用彈簧鋼做的。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及的燃料組件，其上管座(22)滑動(dòng)配合裝入導(dǎo)向套管中，裝在導(dǎo)向套管上端的載荷套圈(44)把壓負(fù)荷從上管座傳遞到導(dǎo)向套管(14)，最上面的定位格架(38)向上延伸的裙板(40)被鎖定在上管座上，這可傳遞拉負(fù)荷。 把裙板(40)與上管座松脫開(kāi)，然后，提升上管座使之離開(kāi)導(dǎo)向套管，這樣就能簡(jiǎn)便地取出上管座。
文檔編號(hào)G21C3/30GK86102234SQ86102234
公開(kāi)日1986年10月8日 申請(qǐng)日期1986年4月1日
發(fā)明者戴維德·利·斯圖克 申請(qǐng)人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan