一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置的製作方法

2023-10-27 14:55:32

專利名稱:一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械領域，具體涉及一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置。
背景技術：
隨著地球溫室效應的加劇和世界氣候的變化，核電得到了人們越來越多的重視。核電的大發展必然帶來核廢料處理的問題。加速器驅動次臨界系統(ADS)具有實現嬗變處理高放核廢料、生產核燃料等功能，在近年來得到了國際社會的廣泛關注。
加速器驅動次臨界系統(ADS)是利用加速器產生的高能質子轟擊散裂靶生成的中子作為中子源，與次臨界堆內的裂變材料發生持續的鏈式反應。ADS系統利用液態鉛鉍合金作為散裂靶兼冷卻劑，液態鉛鉍合金除了具有很好的中子學性能之外，還具有優良的抗輻照性能、傳熱性能和安全特性，可以提高靶系統的壽命和次臨界反應堆的安全性，因此，液態鉛鉍合金已經成為目前ADS系統設計中散裂靶兼冷卻劑的首選材料，也是先進快中子反應堆冷卻劑重要候選材料。
國際上大部分的液態金屬冷卻的快中子堆，都採用池式結構。對於池式研究堆，一迴路全部浸泡在一個大的池子中。這就要求保證系統邊界的完整性，即反應堆處於密封的狀態，在反應堆的上部有覆蓋氣體(通常選擇氬氣)保護。所以反應堆的換料系統必須採用機械進行遠程遙控操作換料，並且在換料過程中反應堆的頂蓋並不打開，保證反應堆上部的屏蔽保護。換料機的主要功能是在 核電站首次裝料和運行大修期間，用來裝入、卸出和倒換反應堆核燃料之用。換料機在核電站反應堆堆芯與燃料傳輸裝置之間實現取出、更換、放置堆芯核燃料的工作。燃料操作裝置底端都裝配有燃料抓取裝置，燃料抓取裝置用於在燃料堆中把燃料取出和裝入。
由於液態鉛鉍冷卻劑固有的物理性質，其密度遠遠大於已有的液態金屬鈉快堆，對於堆內的結構件，特別是組件會產生較大的浮力，並且由於冷卻劑在堆芯向上流動對組件產生的力也必須考慮，換料操作時，換料機的夾具也需要浸沒在液態鉛鉍合金中對組件直接操作。壓水堆或者非液態重金屬冷卻快堆的換料機構沒有考慮到液態重金屬的浮力影響，沒有設置應對浮力的定位裝置或者鎖緊裝置，如果用於液態重金屬冷卻快堆的換料操作，可能會導致換料過程中，組件因受到浮力過大，插入時定位不準或插入位偏移的安全隱
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■/Q1、O
目前壓水堆換料相關專利因為領域未涉及液態重金屬，沒有應對液態重金屬對組件浮力問題的技術。
液態重金屬冷卻快堆的組件因為要克服浮力的影響，其固定方式和普通快堆不同，現有技術是採用雙駝峰彈簧鎖緊裝置固定，參見中國專利申請「一種可換料液態重金屬反應堆的燃料組件固定裝置」，申請號201210089595.3。因此，適用於液態重金屬冷卻快堆的換料機構需要能夠和這種固定方式耦合，能夠在該固定方式下，輔助完成組件的鎖緊和鬆開的技術目前尚無相關報導。
發明內容
本發明技術解決問題克服現有換料技術的不足，提供一種結構簡單，既可以克服組件在液態重金屬冷卻快堆中的浮力，為燃料組件提供軸向約束，消除換料時組件在液態重金屬冷卻劑中因浮力影響而插入不準或插入位偏移的安全隱患，又可以和現有的液態重金屬反應堆燃料組件固定裝置配合完成燃料組件的固定和鬆開的換料機夾具裝置。
本發明技術解決方案一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，包括可伸縮拉杆1、夾頭2、筒狀本體3、組件鎖緊裝置5和彈簧撥片6 ;筒狀本體3內部安裝有可伸縮拉杆I和組件鎖緊裝置5 ;筒狀本體3下端安裝有彈簧撥片6 ;筒狀本體3內側壁開有凹槽7 ;可伸縮拉杆I下端安裝有與組件4配合的夾頭2，可伸縮拉杆I能夠上下伸縮以拔出或者插入組件4 ;夾頭2用於維持或者釋放可伸縮拉杆I和組件4的連接；所述組件鎖緊裝置5是一個可滑動式機械鎖緊裝置，組件鎖緊裝置5中空，安裝在筒狀本體3內，組件鎖緊裝置5外側壁有凸脊8能與筒狀本體3內側壁的凹槽7配合，在筒狀本體3內做豎直運動，初始位置位於筒狀本體3的下部；組件鎖緊裝置5能夠鎖緊或鬆開夾取到的組件4，抓取組件4之後，組件鎖緊裝置5沿凹槽7滑動到組件4的中點處固定組件4 ;彈簧撥片6用於輔助組件4的插入和拔出，彈簧撥片6是一個固定式的帶尖頭的杆件，安裝在筒狀本體3的下端，彈簧撥片6用於組件4拔出之前擠壓柵格板上的組件固定彈簧來鬆開組件4或者在組件4插入之後擠壓柵格板上的彈簧來固定組件4，適用於液態重金屬冷卻快堆的柵格板彈簧固定組件的方式。
本發明與現有技術相比的優點在於本發明通過可伸縮拉杆和組件鎖緊裝置的配合，為組件提供了足夠的軸向和徑向約束以消除液態重金屬對組件的浮力影響，同時也降低了組件在插入和拔出過程中因為受到流動的液態重金屬冷卻劑的擾動；而且本發明的結構能夠與液態重金屬冷卻堆的燃料組件固定方式相配合，實現該固定方式下的組件鎖緊和鬆開；此外，此種夾具裝置能夠較好的克服組件受熱軸向變形引起的熱應力。


圖1為本發明的一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明包括筒狀本體3，筒狀本體3的下端設有用於輔助鬆開和固定組件4的彈簧撥片6 ;筒狀本體3內套設有可以在垂直方向上運動的可伸縮拉杆I和可以沿著筒狀本體3內側壁凹槽7在垂直方向上滑動的組件鎖緊裝置5 ；
如圖1所示，筒狀本體3是一個中空筒狀機械結構，材料為316L，筒狀本體3是換料機夾具裝置的主要組成部分，可伸縮拉杆I固定安裝在筒狀本體3的上部，組件鎖緊裝置5中空，安裝在筒狀本體3的下部，筒狀本體3的下端安裝有彈簧撥片6，筒狀本體3的內側壁開有凹槽7供組件鎖緊裝置5的運動。筒狀本體3可以在垂直方向上運動，帶動其下端的彈簧撥片6輔助完成組件4的插拔。
如圖1所示，可伸縮拉杆I是一個可以在垂直方向上做伸縮運動的直杆式機械裝置，材料為316鋼，可伸縮拉杆I下端安裝有夾頭2 ;夾頭2可以與組件4相配合，在換料操作時，起連接可伸縮拉杆I和組件4的作用；當需要夾取組件4時，可伸縮拉杆I首先垂直方向上向下運動，夾頭2抵達需要換料的組件4的上端，和組件4的頭部配合，實現固定，其次，可伸縮拉杆I在垂直方向上向上運動，將組件提升；當需要插入組件4時，可伸縮拉杆I首先在垂直方向上向下運動將組件4插入，當組件4完全插入後，夾頭2鬆開和組件4之間的連接，其次，可伸縮拉杆I在垂直方向上向上運動，回到初始位置。
如圖1所示，組件鎖緊裝置5是一個可滑動式機械鎖緊裝置，材料為316鋼，組件鎖緊裝置5中空，用於實現組件4的徑向固定，組件鎖緊裝置5的外側壁開有凸脊8，可以和筒狀本體3內側壁的凹槽7相配合，實現垂直方向上的運動。組件鎖緊裝置5在可伸縮拉杆I將組件4提升到位並停止之後開始運動，鎖緊螺母9運動，帶動夾板10夾緊組件4，實現組件4的徑向固定。
如圖1所示，彈簧撥片6是一個下部帶尖角的杆狀機械結構，材料為316鋼，彈簧撥片6本體不能運動，但是可以跟隨筒狀本體3做垂直方向上的運動，彈簧撥片6用於組件4拔出之前擠壓柵格板上的組件固定彈簧來鬆開組件4或者在組件4插入之後擠壓柵格板上的彈簧來固定組件4，適用於液態重金屬冷卻快堆的柵格板彈簧固定組件的方式。
下面將提供液態重金屬冷卻快堆的換料機夾具裝置運行過程，以闡述本發明的具體工作過程
1.需要換出組件4時，筒狀本體3首先運動到需換料的組件4上方，其次，筒狀本體3沿垂直方向向下運動，帶動彈簧撥片6對準堆芯上柵格板上的組件固定彈簧，再次，可伸縮拉杆I沿垂直方向向下運動對準組件4的頭部並鎖緊。
2.筒狀本體3向下運動帶動彈簧撥片6擠壓堆芯上柵格板上的組件固定彈簧，組件4鬆開，在液態重金屬對組件的浮力的輔助下，組件4能方便的被可伸縮拉杆I拉起。可伸縮拉杆I通過夾頭3固定組件4並拉動組件4沿垂直方向向上運動，待運動到可伸縮拉杆I的上限位時停止。
3.組件鎖緊裝置5在可伸縮拉杆I停止運動後開始動作，組件鎖緊裝置5沿著凹槽7向筒狀本體3的上部移動到組件4的中部位置後停止，鎖緊螺母9運動，推動夾板10向徑向內測移動，實現組件4的徑向固定。在組件4進行了徑向固定之後，筒狀本體3開始向上提升準備將組件4帶出堆芯。
4.組件4的插入過程和上述的組件4換出過程相反。
5.至此，一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置動作結束。
總之，本發明提供的一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，既可以克服組件在液態重金屬冷卻快堆中的浮力，為燃料組件提供軸向約束，消除換料時組件在液態重金屬冷卻劑中因浮力影響而插入不準或插入位偏移的安全隱患，又可以和現有的液態重金屬反應堆燃料組件固定裝置配合完成燃料組件的固定和鬆開，安全性高。
本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施示例而已，當然不能以此來限定本發明專利之權利範圍，因此依本發明專利權利要求
所作的等同變化，仍屬本發明專利所涵蓋範圍。
權利要求
1.一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，其特徵在於包括:可伸縮拉杆(I)、夾頭(2 )、筒狀本體(3 )、組件鎖緊裝置(5 )和彈簧撥片(6 );筒狀本體(3 )內部安裝有可伸縮拉杆(I)和組件鎖緊裝置(5 );筒狀本體(3 )下端安裝有彈簧撥片(6 );筒狀本體(3 )內側壁開有凹槽(7);可伸縮拉杆(I)下端安裝有與組件(4)配合的夾頭(2)，可伸縮拉杆(I)能夠上下伸縮以拔出或者插入組件(4);夾頭(2)用於維持或者釋放可伸縮拉杆(I)和組件(4)的連接；所述組件鎖緊裝置(5)是一個可滑動式機械鎖緊裝置，組件鎖緊裝置(5)中空，安裝在筒狀本體(3)內，組件鎖緊裝置(5)外側壁有凸脊(8)能與筒狀本體(3)內側壁的凹槽(7)配合，在筒狀本體(3)內做豎直運動，初始位置位於筒狀本體(3)的下部；組件鎖緊裝置(5 )能夠鎖緊或鬆開夾取到的組件(4)，抓取組件(4)之後，組件鎖緊裝置(5 )沿凹槽(7 )滑動到組件(4)的中點處固定組件(4);彈簧撥片(6)用於輔助組件(4)的插入和拔出，彈簧撥片(6)是一個固定式的帶尖頭的杆件，安裝在筒狀本體(3)的下端，彈簧撥片(6)用於組件(4)拔出之前擠壓柵格板上的組件固定彈簧來鬆開組件(4)或者在組件(4)插入之後擠壓柵格板上的彈簧來固定組件(4);該裝置能與液態重金屬冷卻堆燃料組件固定方式配合，完成組件(4)出堆和入堆操作；首先，筒狀本體(3)能夠向下運動帶動彈簧撥片(6)釋放固定狀態的組件(4);其次，可伸縮拉杆(I)可向下運動和組件(4)連接，並拉拉動組件(4)向上運動；再次，組件鎖緊裝置(5)沿著筒狀本體(3)內側壁的凹槽(7)向組件(4)中部運動，到達後徑向鎖緊組件(4)，最後，筒狀本體(3)向上運動實現組件(4)出堆操作；組件(4)入堆操作和組件(4)出堆操作互為逆過程。
2.根據權利要求
1所述的用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，其特徵在於:所述筒狀本體(3)是一個中空筒狀機械結構，材料為316L。
3.根據權利要求
1所述的用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，其特徵在於:所述可伸縮拉杆(I) 是一個能夠在垂直方向上做伸縮運動的直杆式機械裝置，材料為316鋼。
專利摘要
本發明涉及一種用於液態重金屬冷卻堆的換料機夾具裝置，包括筒狀本體，筒狀本體的下端設有一對彈簧撥片；筒狀本體內有組件鎖緊裝置和可伸縮拉杆，且內側壁開有凹槽；組件鎖緊裝置中空，安裝在筒狀本體內，組件鎖緊裝置外側壁有凸脊能與筒狀本體內側壁的凹槽配合；可伸縮拉杆上端固定安裝在筒狀本體的上部，下端安裝有與組件頭部配合的夾頭，可伸縮拉杆可以上下伸縮以拔出或者插入組件；彈簧撥片用於組件拔出之前擠壓柵格板上的組件固定彈簧來鬆開組件或者在組件插入之後擠壓柵格板上的彈簧來固定組件。本發明可以削弱液態重金屬的浮力帶來的組件插入時定位不準或插入位偏移的影響，具有操作穩定，安全性高的特點。
文檔編號G21C19/105GKCN103077756SQ201310011067
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月13日
發明者汪衛華, 姚曦, 何梅生, 宋勇, 柏雲清 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan