燃料組件的換料裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及核反應堆技術領域，尤其涉及一種用于轉運燃料組件的燃料組件的換料裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在船用反應堆上進行換料時，燃料組件須脫離水面跨區(qū)域運輸。燃料組件脫離水面運輸時，須解決輻射防護問題，同時須對燃料組件進行冷卻。而現有的設備只能進行水下轉運燃料組件，無法實現水上轉運燃料組件。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種實現水上轉運燃料組件的燃料組件的換料裝置及方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種燃料組件的換料裝置，包括底部設有開口以供燃料組件和水進出的容器、取放所述燃料組件的抓取機構、驅動所述抓取機構升降的提升機構、對所述容器內的熱量進行排出的冷卻機構、以及啟閉所述容器底部的開閉機構；
[0005]所述抓取機構設置在所述容器內，所述提升機構設置在所述容器上部并連接提升和下降所述抓取機構，所述冷卻機構設置在所述容器外側和/或頂部，所述開閉機構設置在所述容器的底部，用于開放所述開口以供所述抓取機構通過、或封閉所述開口以使所述容器形成密閉空間。
[0006]優(yōu)選地，該換料裝置還包括設置在所述容器外側的屏蔽機構。
[0007]優(yōu)選地，所述屏蔽機構包括內層灌有鉛的金屬外殼;所述金屬外殼套在所述容器上。
[0008]優(yōu)選地，該換料裝置還包括將所述容器內的熱量排出的風冷機構，所述風冷機構設置在所述容器頂部；
[0009]所述風冷機構包括風機。
[0010]優(yōu)選地，所述抓取機構包括數個可相對開合的抓爪、對所述抓爪進行導向和定位的導向銷、可上下移動以控制數個所述抓爪的開合的控制套、以及對所述抓爪開合后進行鎖定的機械鎖;所述控制套設置在數個所述抓爪外周，所述導向銷設置在所述抓爪的頂部，所述機械鎖設置在所述控制套和抓爪上。
[0011 ]優(yōu)選地，所述容器的頂部設有蓋設到所述提升機構外圍的殼體，將所述提升機構密封在所述容器頂部。
[0012]優(yōu)選地，所述提升機構包括電機、設置在所述電機轉軸上的轉動輪、以及繞覆在所述轉動輪上并連接所述抓取機構的連接件;或者，
[0013]所述提升機構包括設置在所述容器頂部并連接所述抓取機構的提升氣缸。
[0014]優(yōu)選地，所述開閉機構包括可轉動設置在所述容器底部開口處的閥門；所述閥門上設有供所述燃料組件通過以進出所述容器的通孔;所述閥門打開所述開口時，所述通孔與所述容器內部相連通。
[0015]優(yōu)選地，所述開閉機構還包括連接并驅動所述閥門轉動的驅動單元；
[0016]所述驅動單元包括電機或氣缸。
[0017]優(yōu)選地，所述冷卻機構包括冷卻管，所述冷卻管的進水端和出水端分別連通所述容器內頂部和底部;所述容器內的水通過所述進水端進入所述冷卻管，冷卻后從所述冷卻管的出水端返回所述容器內部。
[0018]本發(fā)明還提供一種燃料組件的換料方法，包括以下步驟:
[0019]S1、將容器定位于燃料組件上方，且以底部朝向所述燃料組件;所述容器內部充滿水且其底部浸于水中；
[0020]S2、設置在所述容器底部的開閉機構將所述容器底部的開口打開，提升機構驅動抓取機構下降至所述燃料組件上；
[0021]S3、抓取機構抓取所述燃料組件，所述提升機構驅動抓取機構上升以將抓取的燃料組件運至所述容器內部；
[0022]S4、所述開閉機構將所述容器底部的開口封閉，使所述容器形成密閉空間，從而將所述燃料組件封閉在所述容器內；所述容器內的熱量通過冷卻機構排出。
[0023 ]優(yōu)選地，所述容器內的水為含硼水。
[0024]本發(fā)明的有益效果:通過抓取機構及提升機構的配合將燃料組件運至容器內部，將燃料組件封閉在容器內實現對燃料組件的轉運換料;并且通過設置的冷卻機構將容器的熱量排出，保證裝有燃料組件的容器可脫離水面并長時間保存，實現燃料組件的跨區(qū)域轉運，安全可靠。
【附圖說明】
[0025]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0026]圖1是本發(fā)明一實施例的燃料組件的換料裝置的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0028]本發(fā)明的燃料組件的換料裝置，適用于燃料組件的換料、轉運，特別適用于船用反應堆燃料組件的換料、轉運，實現燃料組件的跨區(qū)域轉運。
[0029]圖1示出了本發(fā)明一實施例的燃料組件的換料裝置的剖面結構。該燃料組件的換料裝置包括容器10、抓取機構20、提升機構30、冷卻機構40以及開閉機構50。容器10用于燃料組件的容置，其頂部密封，底部設有開口以供燃料組件和水進出；抓取機構20設置在容器10內，用于取放燃料組件;提升機構30設置在容器10上部并連接提升和下降抓取機構20，驅動抓取機構20升降；冷卻機構40設置在容器10外側和/或頂部，對容器10內的熱量進行排出，維持容器10及其內燃料組件的狀態(tài);開閉機構50設置在容器10的底部，用于啟閉容器10的底部，開放開口 11以供抓取機構20通過、或封閉開口 11以使容器10形成密閉空間。
[0030]在換料時，燃料組件通過抓取機構20和提升機構30的配合被提升運至容器10內，在開閉機構50封閉開口后被封閉在容器10內部，方便轉運。同時，冷卻機構40將容器10的熱量排出，將容器10及燃料組件維持在適當的溫度，保證裝有燃料組件的容器10可脫離水面并長時間保存，實現水上、跨區(qū)域轉運，安全可靠。
[0031]為方便操作人員靠近容器10及出于安全考慮，該換料裝置還包括設置在容器10外側的屏蔽機構60，對燃料組件的輻射進行屏蔽。
[0032]優(yōu)選地，該屏蔽機構60可包括內層灌有鉛的金屬外殼61;金屬外殼61套在容器1上，對輻射進行隔絕。金屬外殼61可選用不銹鋼外殼。
[0033]在換料裝置中，抓取機構20用于抓取燃料機構，將燃料機構定位在容器10中。該抓取機構20可包括數個可相對開合的抓爪21、導向銷22、控制套23以及機械鎖24。導向銷22設置在抓爪21的頂部，對抓爪21進行導向和定位，以使抓爪21準確定位在燃料組件上方?？刂铺?3設置在數個抓爪21的外周，并可上下移動以控制數個抓爪21的開合;控制套23向上移動時，數個抓爪21打開，向下移動時相對閉合。機械鎖24設置在控制套23和抓爪21上，對抓爪21開合后進行鎖定，防止抓爪21抓取燃料組件后松動導致燃料組件的脫落。
[0034]在抓取燃料組件時，控制套23向上移動使得數個抓爪21相對打開，打開至燃料組件外周;控制套23向下移動使得抓爪21相對閉合，抓爪21夾持到燃料組件的外周，此時通過機械鎖24將抓爪21鎖定在閉合夾持的狀態(tài)，完成對燃料組件的抓取。放開燃料組件時，反向操作即可。
[0035]提升機構30設置在容器10上部，驅動抓取機構20以平行容器10的高度方向進行升降，將燃料組件提升至容器10內或下放脫離容器10。對應于提升機構30，容器10的頂部設有殼體12，殼體12蓋設到提升機構30的外圍，將提升機構30密封在容器10上，防止提升機構30、容器10內部與外部空氣連通。
[0036]在本實施例中，提升機構30包括電機31、設置在電機31轉軸上的轉動輪32、以及繞覆在轉動輪32上并連接抓取機構20的連接件33。電機31轉動帶動轉動輪32轉動，從而連接件33從轉動輪32上放出使抓取機構20下降、收卷在轉動輪32上提升抓取機構20。電機31通過電纜外接電源實現電力驅動。在電機31故障時，可通過將手輪連接電機31尾軸，手動轉動電機31實現手動升降抓取機構20。連接電機31的電纜、電機31的尾軸可通過密封孔伸出或露出殼體12。
[0037]可以理解地，提升機構30不限于上述的電機31等組件，例如，包括設置在容器10頂部并連接抓取機構20的提升氣缸;提升氣缸的活塞連接抓取機構20，通過伸縮帶動抓取機構20升降。
[0038]開閉機構50主要用于啟閉容器10底部的開口11，設置方式不限定，例如為可開合的密封蓋、閥門等。在本實施例中，如圖1中所示，開閉機構50包括可轉動設置在容器10底部開口 11處的閥門51;閥門51上設有供燃料組件通過以進出容器10的通孔510。閥門51打開開口 11時，通孔與容器1內部相連通，開放開口 11，從而燃料組件可通過開口 11進出容器1。
[0039]另外，開閉機構50還包括連接并驅動閥門51轉動的驅動單元52。驅動單元驅動52閥門51轉動一定角度，使通孔510和容器10內部連通，再通過驅動單元52驅動閥門51轉動90°后，通孔510和容器10內部隔絕，將容器10開口 11封閉。驅動單元52可包括電機或氣缸。在驅動單元52故障時，可將驅動單元52與閥門51脫離，可通過遠程機構連接旋轉閥門軸來驅使閥門51的轉動，從而啟閉開口 11。
[0040]容器10在承載燃料組件時內部充滿水，優(yōu)選含硼水。燃料組件的熱量會傳遞到水中，使水溫度及容器10內部溫度升高。為將水及容器10內部的溫度維持在