專利名稱:在可重新組裝的燃料組件中由導(dǎo)向套管鎖位的鎖緊管的制作方法
本發(fā)明概括地論述了核反應(yīng)堆的燃料組件，比較詳細(xì)地論述了將燃料組件的上管嘴可拆式地鎖緊在控制棒導(dǎo)向套管上端的改進(jìn)措施。
在大多數(shù)核反應(yīng)堆中，堆芯由許多細(xì)長的燃料組件組成，每根燃料組件包含許多燃料棒和控制棒導(dǎo)向套管，它們利用沿著燃料組件長度間隔配置的並固定在控制棒導(dǎo)向套管上的格架構(gòu)成排列有序的陣列。在燃料組件兩端的上管嘴和下管嘴固定在伸出燃料棒的導(dǎo)向套管的端部。在燃料組件的頂端，導(dǎo)向套管伸入上管嘴配接板的孔道中，並在那里固定到上管嘴上。每根導(dǎo)向套管可以包含有一個(gè)用來固定到上管嘴上去的上部套管。
這種燃料組件在核反應(yīng)堆中運(yùn)行時(shí)，主要由于內(nèi)應(yīng)力，某些燃料棒有時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。放射性裂變產(chǎn)物可能通過裂紋進(jìn)入反應(yīng)堆一次冷卻劑中去。這種裂變產(chǎn)物也可能在換料操作時(shí)釋放到注水的反應(yīng)堆換料水池中或進(jìn)入乏燃料組件貯存水池的循環(huán)冷卻水中。因?yàn)槿剂习羰沁B接到上管嘴和下管嘴的導(dǎo)向套管整體組件的一個(gè)部分，所以探測和取出損壞的燃料棒是困難的。
直到最近，為了可以接近這些棒，需要從核反應(yīng)堆堆芯中取出有損傷的組件，然后斷開把管嘴固定到導(dǎo)向套管上去的焊縫。這樣做時(shí)，由于破壞性的操作對(duì)導(dǎo)向套管和禁止重新焊接的管嘴造成的損傷，常常使得燃料組件不適宜再用于反應(yīng)堆中。
考慮到更換燃料組件費(fèi)用很高，並且為了使運(yùn)行和維修費(fèi)用減至最小，已對(duì)能重新組裝的燃料組件產(chǎn)生了很大的興趣。使燃料組件能重新組裝的一般方法是為它設(shè)置一個(gè)可拆卸的上管嘴。一種可重新組裝的燃料組件披露在1985.5.8公布的申請(qǐng)人的EPC出版物NO.0140588中。
這種固定結(jié)構(gòu)包括有許多在上管嘴的配接板中限定的外管套，許多在每個(gè)導(dǎo)向套管上端部形成的內(nèi)管套，以及許多插入內(nèi)管套使它們與外管套保持鎖緊嚙合的可取出的鎖緊管。每個(gè)外管套是穿過配接板並有著環(huán)形凹槽的孔道，每個(gè)內(nèi)管套是有著環(huán)形凸起的導(dǎo)向套管的空心上端部。當(dāng)導(dǎo)向套管端部插入到配接板的孔道中去時(shí)，環(huán)形凸起就坐落在環(huán)形凹槽中。在導(dǎo)向套管的上端部設(shè)有許多細(xì)長的軸向切槽，使得切槽的部分可以向內(nèi)彈性壓縮，這樣可使較大直徑的凸起插入和脫離配接板孔道中的圓環(huán)形凹槽。
鎖緊管從上管嘴上面插入到構(gòu)成內(nèi)管套的導(dǎo)向套管空心上端部中的鎖緊位置上。當(dāng)插入到其鎖緊位置上時(shí)，鎖緊管使內(nèi)管套的凸起脹開與環(huán)形凹槽保持鎖緊嚙合，防止內(nèi)管套移到可使其從外管套中拔出的受壓縮的脫開位置上。如此，鎖緊管使內(nèi)管套與外管套保持鎖緊嚙合，從而將上管嘴固定在導(dǎo)向套管的上端。
為了防止鎖緊管由于振動(dòng)和其它類似原因而意外脫落，眾知周知，要把鎖緊管固定在其鎖緊位置上。因此，在鎖緊管插入到導(dǎo)向套管上端部的內(nèi)管套中的鎖緊位置上后，在每個(gè)鎖緊管的上段作出兩個(gè)凸起。這些凸起與導(dǎo)向套管上端部上的圓周凸起相嚙合，以此構(gòu)成壓緊配合。
當(dāng)重新組裝燃料組件時(shí)，必須首先從上管嘴取出鎖緊管，于是它們成為要分別處理的“散開零件”，在進(jìn)行水下燃料組件重新組裝工作期間，要求進(jìn)行貯存，滯留和登記數(shù)目。在取出和更換損壞的燃料棒以及重新裝上上管嘴后，再次要求操作脫開的鎖緊管，那時(shí)必須將原來的鎖緊管或替換管插入並固定到導(dǎo)向套管的上端部。
這種做法有一些缺點(diǎn)。首先，它要求裝拆大量的鎖緊管並要保持很大的鎖緊管的庫存量。其次，必須采取措施以處置廢棄的輻照過的鎖緊管。第三，為了在每根管子上形成凸起，在每次插入鎖緊管后，必須遙控進(jìn)行變形操作。第四，必須遙控地對(duì)凸起進(jìn)行檢查以確定凸起是否具有正確的尺寸。
本發(fā)明的基本目的是要清除這些缺點(diǎn)，本發(fā)明歸結(jié)于一種用來將可重新組裝的燃料組件的上管嘴可拆式地固定到伸入上管嘴配接板孔道中的導(dǎo)向管上端部的裝置，其特點(diǎn)是裝在導(dǎo)向套管上端部內(nèi)的鎖緊管可在上部鎖緊位置(在該位置上，鎖緊管使導(dǎo)向套管上端部與上述配接板保持鎖緊嚙合)和下部松開位置(在該位置上可使配接板與上述導(dǎo)向套管上端部脫開)之間軸向滑動(dòng);以及在上述鎖緊管和上述導(dǎo)向套管上端部上做有相配合的裝置用來將導(dǎo)向套管上端部內(nèi)的上述鎖緊管保持在上述上部和下部位置上。
因此，本發(fā)明提出了一種推下的概念，按這種概念，在水下重新組裝時(shí)，鎖緊管被進(jìn)一步推入到導(dǎo)向套管端部中去，而不是從燃料組件導(dǎo)向管中取出。這種推下概念在幾個(gè)方面改進(jìn)了重新組裝的操作。首先，在重新組裝操作中，不需要跟蹤分離的零件。其次，由于在重新裝上上管嘴后避免了鎖緊管的變形操作，從而減少了重新組裝所需要的時(shí)間。第三，由于將鎖緊管保留在導(dǎo)向套管內(nèi)並重復(fù)使用，從而不必要設(shè)置為操作和處理輻照過的鎖緊管的設(shè)施?？偟恼f來，由于本發(fā)明設(shè)想的鎖緊管概念上的設(shè)計(jì)改變，在重新組裝時(shí)，可比較容易地、更為安全可靠地取出和重新裝上上管嘴，從而導(dǎo)致了比較有效和可靠的重新組裝操作。
配合裝置包括在導(dǎo)向管上端部形成的上、下兩個(gè)圓周凸起和在鎖緊管下段上形成的徑向突出部。當(dāng)配接板鎖緊嚙合在導(dǎo)向套管上端部時(shí)，這些導(dǎo)向套管端部上的凸起位于配接板的下面，它們?cè)谳S向上互相隔開，使得在上部的凸起與鎖緊管上的徑向突出部相嚙合時(shí)，將鎖緊管保持在其上部或鎖緊位置上;當(dāng)下部的凸起與上述徑向突出部相嚙合時(shí)，將鎖緊管保持在其下部或松開位置上。在鎖緊管上的徑向突出部可以是一個(gè)圓周凸起，鎖緊管至少開有一個(gè)從其下緣軸向延伸通過上述鎖緊管下段的切槽，以便鎖緊管在其上、下位置間移動(dòng)時(shí)，其下段能容易地彈性壓縮和脹開。
現(xiàn)在參閱附圖來說明本發(fā)明所推薦的具體裝置，這僅作為例子;
圖1是一個(gè)可重新組裝的燃料組件的側(cè)視圖，為了清楚起見，一些零件被局部剖開和斷開了;
圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的，與可重新組裝燃料組件的上管嘴和導(dǎo)向套管相關(guān)的固定結(jié)構(gòu)部件的分解剖面圖;
圖3是沿圖2的3-3線看去的作為固定結(jié)構(gòu)部件的鎖緊管的底視圖;
圖4是沿圖2的4-4線看去的導(dǎo)向套管上端部的頂視圖;
圖5是以裝配好的狀態(tài)表示的圖2的固定結(jié)構(gòu)部件的剖面圖;
圖6是類似于圖5的剖面圖，但表示了鎖緊管在其松開位置;
圖7是類似于圖5和圖6的另一個(gè)剖面圖，但這里表示了從導(dǎo)向管上端部取出的上管嘴和保留在導(dǎo)向管上端部中的鎖緊管。
在下面的說明中，同樣的參考號(hào)表示不同圖紙中同樣的或相對(duì)應(yīng)的零件，諸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”以及相類似的用語是作為方便的詞語而不把它們看作為限制術(shù)語。
現(xiàn)在來參閱附圖，特別是圖1，圖中以垂直方向上縮短形式表示的，並一般用數(shù)字10標(biāo)示的可重新組裝的燃料組件包括有一個(gè)用來將組件支承在反應(yīng)堆堆芯區(qū)(未表示)的下堆芯板(未表示)上的下端結(jié)構(gòu)或下管嘴12，許多從下管嘴12伸出的導(dǎo)向管或套管14沿導(dǎo)向套管14軸向間隔配置的許多橫向格架16，用格架16橫向隔開和支承的細(xì)長燃料棒18的有規(guī)則的陣列，一根儀表管20，以及一個(gè)可拆式固定到導(dǎo)向套管14的上端的頂端結(jié)構(gòu)或上管嘴22，形成了一個(gè)可以很方便地裝卸而不會(huì)損壞組件的部件的整體裝置。
每根燃料棒18的兩端用端塞26、28密封，內(nèi)裝有核燃料芯塊24，用壓緊彈簧30保持牢固的連接。
控制棒32可在予定的一些導(dǎo)向套管14中往復(fù)地移動(dòng)，上管嘴22包括帶有一個(gè)內(nèi)部攻有螺紋的圓筒形部件36的棒來控制機(jī)構(gòu)34，圓筒形部件36帶有徑向翼板或臂38，控制棒32就支撐在它們上面，所有這些在技術(shù)上都是眾所周知的。
如圖1中所示，上管嘴22有一個(gè)下配接板40，該板具有許多穿過它的控制棒孔道42(只表示了一個(gè))，並帶有同軸設(shè)置在相應(yīng)孔道42中的控制棒導(dǎo)向套管的上端部44。為了可以裝拆燃料棒18，用一個(gè)通常用46表示的連接結(jié)構(gòu)件將導(dǎo)向套管14的上端部44連接到上管嘴22上，從而上管嘴可從導(dǎo)向管的上端部拆下?，F(xiàn)在就來說明這種連接結(jié)構(gòu)件。
正如從圖2和圖5能清楚地看到的那樣，每根導(dǎo)向套管的上管嘴連接結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由孔道42在上管嘴配接板40中形成的並在其壁的圓周上有一個(gè)環(huán)形凹槽的外管套50，一個(gè)在相應(yīng)導(dǎo)向套管14的上端部44上的內(nèi)管套54，和一個(gè)插入到內(nèi)管套54中使它與外管套50保持鎖緊嚙合的鎖緊管48。
在每個(gè)導(dǎo)向套管14上的內(nèi)管套54包含有一個(gè)在導(dǎo)向套管空心上端部44的圓周上形成的環(huán)形凸起56，它離其上邊緣58僅有很短的距離。在每根導(dǎo)向管14的上端部44上軸向開有細(xì)長的切槽60，以允許開槽的端部向內(nèi)彈性收縮到一個(gè)受壓縮位置，從而可使導(dǎo)向管上端部上的圓周凸起56插入或脫離相應(yīng)配接板孔道42中的環(huán)形凹槽52。當(dāng)導(dǎo)向套管端部44插入配接板孔道42中並假定處在脹開位置時(shí)，環(huán)形凸起56坐落在環(huán)形凹槽52中。用這種方式，使每根導(dǎo)向套管14的內(nèi)管套54與配接板40的一個(gè)外管套50形成或脫離鎖緊嚙合。
更具體地說，配接板40中構(gòu)成外管套50的軸向延伸的孔道42由一個(gè)上孔62和一個(gè)下孔64組成。下孔64的軸向長度遠(yuǎn)大于上孔62的軸向長度，並且下孔包含有一個(gè)環(huán)形凹槽，該凹槽于上、下孔62、64相交處形成的邊緣66下面很短的距離處。下孔64的直徑大于上孔62的直徑，因此邊緣66朝著向下的方向。當(dāng)內(nèi)管套54插入到外管套50中時(shí)，為了使上端部44在孔道42中正確地軸向定位，邊緣66起著擋住或準(zhǔn)直導(dǎo)向的作用。正如從圖5和圖6中所見，上邊緣58緊靠在邊緣66上。
在圖2到圖7中，也表示了按本發(fā)明對(duì)鎖緊管48和導(dǎo)向套管上端部44所提供的改進(jìn)。鎖緊管48有上段68和下段70，為了在導(dǎo)向套管上端部44中的上部鎖緊位置(圖5)和下部松開位置(圖6)之間軸向移動(dòng)，將鎖緊管48裝配在上端部44內(nèi)。當(dāng)鎖緊管48處在其上部鎖緊位置上時(shí)，其上段68(是一個(gè)具有大體相同直徑的細(xì)長管狀體)與內(nèi)、外管套54、50共同擴(kuò)張，將內(nèi)管套54卡住在外管套50內(nèi)，從而使配接板40和導(dǎo)向套管上端部44保持鎖緊嚙合。另一方面，當(dāng)鎖緊管48處于其下部或松開位置上時(shí)，其上段68是處在內(nèi)、外管套54、50的下面，從而使內(nèi)管套54脫開外管套50，于是使配接板40從導(dǎo)向套管上端部44上松開。
按照本發(fā)明，導(dǎo)向套管上端部44和鎖緊管48設(shè)有一般用72和74表示的適合于配合的配合裝置，以便將鎖緊管48保持在導(dǎo)向套管上端部44中的上部位置(圖5)或下部位置(圖6)上。在導(dǎo)向套管上端部44上的配合裝置包括上、下兩個(gè)圓周凸起76、78，當(dāng)導(dǎo)向套管上端部44的內(nèi)管套54與配接板孔道42中的外管套50鎖緊嚙合時(shí)，這些凸起位于配接板40的下面。上、下凸起76、78在導(dǎo)向套管上端部44的軸向上彼此有一定間隔，使得由上凸起76定位來將鎖緊管48保持在其上部鎖緊位置上，由下凸起78定位來將鎖緊管48保持在其下部松開位置上。
在鎖緊管48上的配合裝置74包括一個(gè)在鎖緊管48下段70上形成的呈圓周凸起80形式的徑向突出部，它可以坐落在導(dǎo)向套管上端部44上形成的上、下圓周凸起76、78中的任一個(gè)內(nèi)。此外，在鎖緊管48上的配合裝置74還包括在鎖緊管上開出的至少一個(gè)(但最好是4個(gè))切槽82(如從圖3所看到的)，這些切槽從鎖緊管的下緣84軸向向上延伸到鎖緊管48的下段70。這些切槽82使得鎖緊管48在其上部，下部位置間移動(dòng)時(shí)(鎖緊管定位在這些位置上)，其下段70可以徑向壓縮和脹開，在這些上部、下部位置上，管子的圓周凸起分別坐在導(dǎo)向套管上端部44的上、下圓周凸起76、78中。
為了使上管嘴22能從導(dǎo)向套管14上拆下，將每個(gè)鎖緊管48從其上部鎖緊位置(圖5)移到其下部松開位置(圖6)，從而使內(nèi)管套54向內(nèi)收縮並與外管套50脫開。當(dāng)所有鎖緊管48移至其下部或松開位置上時(shí)，配接板40就可從導(dǎo)向管14上自由地提起，如圖7所示。反向進(jìn)行上述步驟，可將上管嘴22重新裝到導(dǎo)向套管14上。
權(quán)利要求
1、一種將可重新組裝的燃料組件的上管嘴可拆式地固定在伸入到上管嘴配接板孔道上的導(dǎo)向套管上端部上的裝置，其特征在于一個(gè)裝在導(dǎo)向套管上端部(44)中的鎖緊管(48)，它可以在其上部鎖緊位置，在此位置上，鎖緊管使導(dǎo)向套管上端部(44)與上述配接板(40)保持鎖緊嚙合和下部松開位置即可使配接板(40)從上述導(dǎo)向套管上端部(44)上取下的位置之間軸向移動(dòng)；在上述鎖緊管(48)和上述導(dǎo)向套管上端部(44)上形成的配合裝置，它們分別用來將導(dǎo)向套管上端部內(nèi)的鎖緊管(48)保持在其上述上部、下部位置上。
2、按照權(quán)利要求
1所述的一種裝置，其特征在于上述配合裝置(72、74)包括有在上述導(dǎo)向套管上端部(44)上形成的上、下兩個(gè)圓周凸起(76、78)，和一個(gè)在上述鎖緊管(48)的下段(70)上形成的徑向突出部，當(dāng)上述配接板(40)與導(dǎo)向管上端部(44)處于鎖緊嚙合時(shí)，上述凸起(76、78)位于上述配接板(40)的下面，它們?cè)谳S向上彼此隔開，使得上凸起(76)與鎖緊管(48)上的上述徑向突出部(80)相配合，將鎖緊管保持在其鎖緊位置上;下凸起(78)與上述徑向突出部(80)相配合，將鎖緊管(48)保持在其松開位置上。
3、按照權(quán)利要求
2所述的一種裝置，其特征在于上述徑向突出部是一個(gè)圓周凸起。
4、按照權(quán)利要求
2或3所述的一種裝置，其特征在于在上述鎖緊管(48)上至少開有一個(gè)切槽(82)，該切槽從鎖緊管的下邊緣(84)垂直延伸通過鎖緊管的下段(70)，以便于上述下段(70)徑向彈性壓縮和脹開。
5、按照權(quán)利要求
2、3或4所述的一種裝置，其特征是上述鎖緊管(48)有一個(gè)直徑基本一致的從上述下段(70)延伸至鎖緊管上端的管狀體(68)。
專利摘要
本發(fā)明涉及用來在上部導(dǎo)向套管延伸段和燃料組件上管嘴配接板上的管套之間保持可拆式鎖緊嚙合的改進(jìn)裝置。該裝置包括一個(gè)在其下段帶有徑向突出部(80)的鎖緊管(48)，和兩個(gè)在導(dǎo)向管延伸段(44)上形成的圓周凸起(76、78)。這些凸起可與鎖緊管上的突出部(80)相配合，可將鎖緊管保持在鎖緊位置上，防止導(dǎo)向管延伸段從相應(yīng)管套(50)上脫開，或是將鎖緊管保持在松開位置上，以允許導(dǎo)向管延伸段從管套上脫開。
文檔編號(hào)G21C3/334GK86102031SQ86102031
公開日1986年11月12日 申請(qǐng)日期1986年3月27日
發(fā)明者加里·愛得華·保羅 申請(qǐng)人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan