用於壓水反應堆的燃料元件的校正裝置的製作方法

2023-07-05 02:34:46

專利名稱:用於壓水反應堆的燃料元件的校正裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於壓水反應堆的燃料元件的校正裝置(準直裝置)。
背景技術：
在核技術裝置中，尤其是在核發電廠中，為了產生電能通常應用可控制核裂變的可裂變材料。此時這種可裂變材料具有多個燃料棒，在這些燃料棒中，這種材料例如是以所謂的球芯塊(pellet)形式存在的，並且由合適的包封管包圍。此時大量的這種類型的燃料棒通常組成了一個燃料元件。核發電廠具有大量的這種燃料元件，其形狀基本上為縱向延伸的長方六面體形或者尤其也是縱向延伸的正方體形，並且位於反應堆芯中。此時這些燃料元件彼此相鄰設置在反應堆芯的燃料元件的存放支架上，其中相鄰的燃料元件以彼此較小的間距被定位。為了控制核反應，多個燃料元件具有控制構件，即所謂的控制棒或者調節棒，他們通過包括在燃料元件中的控制棒導向管引入到燃料元件中。在不含有控制棒的燃料元件中，控制棒導向管由所謂的節流體封閉。為了通過反應堆芯均勻地分配製冷劑流量，這一點是必需的。
在核反應堆運作時間的過程中，在燃料元件中包括的核燃料被消耗，其後果是燃料元件必須不時地被更換。為此，燃盡的燃料元件必須從反應堆芯運動到燃料元件儲存槽中，而新的未消耗的或者僅僅部分消耗的燃料元件從燃料元件儲存槽運動到反應堆芯。根據核發電廠的運行周期，通常是幾個月、尤其是12至18個月更換燃料元件。為此，必須使核發電廠關閉並且使反應堆芯無壓力。通過將壓力罐的頂蓋拆卸並將不同的部件拆卸，可以從上面接近反應堆芯。這是在注滿(水)的反應堆槽中進行的，目的是為了獲得用於暴露的反應堆芯的水屏蔽(遮蔽)。
為了在燃料元件更換中使生成能量的生產停止儘可能的低，人們努力追求在儘可能短的時間間隔中完成燃料元件的更換。為了更換燃料元件，通常使用一種所謂的燃料元件裝卸機(裝載機)，其設計為起重機類型的起重裝置。該裝卸機能夠通過一個設置在反應堆槽上部的相應的起重機結構開動到要更換的燃料元件的不同位置，並且在相應設計的夾持器的幫助下，通過一個垂直向上的運動將燃料元件從燃料元件-存放支架中或者反應堆芯中取出。此時夾持器是這樣形成的，即通常可能是分別單獨升起並移動燃料元件和控制棒，以及可替換的也可能是燃料元件和控制棒共同被升起並移動。
但是在核技術裝置尤其是在壓水反應堆中的燃料元件的更換是存在問題的，即運行影響(參數)，如放射線、溫度、壓力以及惰性氣體，對燃料棒產生影響，可能導致其變形。這種變形一方面可能以燃料元件在縱向上的彎曲的形式出現，或者也可能相對於縱軸的燃料元件的扭轉以扭轉的形式出現。
在更換燃料元件的時候，由於相鄰的燃料元件可能彼此相碰撞，因此這種變形明顯使燃料元件的更換變得困難。由此導致由於在垂直提升燃料元件時，在一些位置上的相鄰燃料元件之間的必要間距由於存在燃料元件的變形而不再存在。
在燃料元件更換時，燃料元件的碰撞可能導致個別燃料元件的損壞。此外可能的是，由於相鄰的燃料元件的變形，無法成功實現尤其將燃料元件安置在反應堆芯的空位上。在這種情況下，通常通過一種重複的處理方法來嘗試安置燃料元件，即通過裝卸機的多次旋轉和側向運動將該燃料元件安置到反應堆芯中去。由於通常要在反應堆芯中對燃料元件進行多次的安置嘗試，因此這種處理方法是非常消耗時間的，並且由於同時出現的長的停產時間使得費用十分昂貴。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種用於上述的壓水反應堆的燃料元件的校正裝置，利用該校正裝置可以相對簡單而快速地校正燃料元件。
該目的根據本發明這樣實現，即校正裝置具有在縱向上延伸的校準本體，其側面由側板構成，並可以從靜止位置開始垂直於縱向運動，其中，在靜止位置的校準本體的側面的橫截面尺寸選擇為比基準燃料構件的相應的橫截面尺寸小一個預定的額定值。
本發明基於這樣的考慮，即已變形的燃料元件利用相應的校正裝置這樣來校準，即通過校正裝置由於燃料元件的形狀校正，使得燃料元件的更換尤其是將燃料元件安置(插入)在反應堆芯空位上成為可能。因此，校正裝置被定位在燃料元件-存放支架的空位上，用以校準相鄰的燃料元件，以便在空位上安置新燃料元件。為了能夠使得校正裝置甚至在變形的相鄰燃料元件的情況下簡單而不與其接觸地安置到空位上，校正裝置的橫截面應該小於相應的基準燃料元件的橫截面，由此在安置到反應堆芯中時，校正裝置不會由於已變形的相鄰燃料元件而與其相碰撞。由於在靜止位置的校正裝置的校準本體的橫截面限制，使得校正裝置可以定位在反應堆芯的空位上。由此，為了能夠校正相鄰的燃料元件，校正裝置設置有可運動的側板。這樣能夠在其所有朝向校準本體的面上相應地校正相鄰的燃料元件的變形。為此，通過兩個相對設置的側板從靜止位置開始在校正裝置的每一個橫向上移動，使校準本體的橫截面被改變，尤其是為了校準而增大。此時，當校正裝置在其兩個相鄰的燃料元件之間通過接觸位置並利用它們被包圍時，校正裝置在各個橫向上分別在兩側被支撐。待校準的燃料元件在背離校正裝置的一側由相鄰的燃料元件支撐。
為了使校正裝置甚至能在燃料元件具有相對較大的變形時安置到空位上，校正裝置的額定值有利地為16毫米。
為了保持校準本體的側板可以相對於校正裝置運動，有利的是為側板配屬或者說相應設置有多個滑槽導軌，通過這些滑槽導軌，側板通過相對應的移位螺栓固定在校正裝置上。滑槽導軌有利的是這樣形成的，即滑槽導軌使移位螺栓在縱向上的運動轉變為側板垂直於縱向方向上的運動。
為了確保側板在垂直於校正裝置縱向軸的準確方向上的移動，並且為了確保側壁固定在校正裝置上的足夠的穩定性，側板有利的是在附加部分具有多個導槽，這些導槽垂直於側板的縱向延伸並且與每一個相配屬的移位螺栓相嚙合，該移位螺栓在校正裝置支架內部運動並導向。
為了保持校正裝置側板的移動以及尤其全部的側板一起在燃料元件校準過程中的移動，配屬於滑槽導軌的移位螺栓優選的是通過固定裝置彼此連接，該固定裝置在校正裝置的縱向上液壓地或者機械地移動。在這種配置中，不同側板的校準運動可由固定裝置的運動來控制。
由此燃料元件的校準過程是可重複的，並且在安置校正裝置或者將校正裝置從反應堆芯空位中移出時，校正裝置的校準本體位於靜止位置，為了避免與相鄰的燃料元件的碰撞，有利的是設置有監控擴張(Spreizstellung)位置的顯示裝置。
為了保持校正裝置的固定裝置的可接近性並且尤其使得固定裝置儘可能運動以完成校準過程，該固定裝置有利的是與校正裝置可運動的頂端連接。通過校正裝置頂端的運動，校準過程可以這樣被控制或者被實施。
為了能夠應用裝卸機，以將校正裝置定位在反應堆芯中，並且為了校準過程能利用裝卸機來完成，優選的是，校正裝置的頂端尺寸確定為與基準燃料元件的燃料元件頂端相同。通過確定尺寸，與燃料元件相比，用於裝卸機的夾持器與校正裝置是相適應的。
本發明實現的優點尤其在於用上述的校正裝置可以簡單並且以相對快速的方式和方法來校準壓水反應堆的燃料元件、或者能夠校正燃料元件上的變形，以使相對可能較快地將燃料元件安置在反應堆芯中，這是因為不會由於反應堆芯中燃料元件的徒勞的安置嘗試而出現時間的損失。由此，更換所有需更換的燃料元件的時間以及進而同時核發電廠的維護周期中的停產的時間都減少。
校正裝置的另一優點在於待校準燃料元件的變形並非是必需局部化的，這是因為燃料元件能夠通過校正裝置在它的整個長度上校準。通過在靜止位置的多次重複的擴張運動，校準過程是任意經常重複的，直到燃料元件足以被校準。校正裝置可以設計為以純機械的方式並且沒有輔助能量的供給而用於其有源部件的運動。
通過將校正裝置頂端的尺寸確定為與燃料元件頂端相同，燃料元件-裝卸機不僅應用於校準過程的傳輸而且應用於該過程的完成，以使在反應堆芯或者反應堆槽中無需附加的基本構造來操作校正裝置。基於其確定的尺寸，當短暫地佔用燃燒元件-柵格板(Raster)中的空位時，校正裝置此外通常也特別適合應用於用作佔用空間類型的所謂的燃燒元件隔離體或支撐隔離體。通過相應的被確定的校正裝置的橫截面的尺寸，此外尤其適合於保持燃料元件與校正裝置在上升與下降過程中相應的摩擦力。



以下根據附圖對本發明的實施例進行進一步說明，圖中示出了圖1壓水反應堆的反應堆芯的俯視圖；圖2校正裝置的縱剖圖；圖3圖2的剖視圖；以及圖4根據圖2中的校正裝置的橫剖圖。
具體實施方式
相同的部件在所有圖中都用同一標號標出。
圖1示意性地示出具有燃料元件1的壓水反應堆的反應堆芯的俯視圖，該燃料元件包括多個燃料棒2。如圖1所示，燃料棒以彼此之間相對較小的距離布置，並根據長度位於反應堆芯或者說反應堆活化區中。
為了校準燃料元件1或者校正其側壁的變形，在圖2中示出用於燃料元件1的校正裝置6。為了校準燃料元件1，這樣確定校正裝置6的尺寸，使得校正裝置定位於壓水反應堆的反應堆芯的空位上，尤其是甚至當相鄰的燃料元件1變形時。為此，校正裝置6的橫截面面積這樣確定尺寸，使得它在靜止位置具有小於燃料元件1的橫截面。如圖2示出，校正裝置的外部輪廓與燃料元件1很相似，它們由校準本體8、頂端10與底座12組成，以使校正裝置能夠定位在反應堆芯或者甚至定位在燃料元件-存放支架4上。為了能夠校準燃料元件1，校正裝置6的校準本體8在縱向上延伸，其中它的側面由可以垂直於縱向並進而在側面由靜止位置開始運動的側板14構成。因此，側板14的尺寸被這樣確定，使得在側板14的靜止位置時，選擇校準本體8的側面橫截面尺寸，使其比燃料元件1的橫截面尺寸小一個預定的額定值。通過側板14的側向運動，校準本體8的橫截面隨後可控制地變大。
為了使得在校準過程中校準本體8的側板14可移動，如根據圖3詳細示出的那樣，給側板配屬一些滑槽導軌16，通過滑槽導軌，側板14通過相配屬的移位螺栓18固定在校正裝置6上，其中滑槽導軌16這樣形成它使移位螺栓18的縱向運動轉化為側板14的垂直於縱向的運動。此外，滑槽導軌16被引入到與側板14連接的強化筋20中。
為了在校準過程中使側板14的運動最可能直線地在垂直於校正裝置6的縱向的方向上運動並使側板14足夠穩定地固定在校正裝置6上，給每一個可運動的側板14配屬多個導槽19，這些導槽垂直於校準本體8的縱向延伸方向，並且各個相配屬的支承螺栓17與這些導槽相嚙合，每個支承螺栓17分別固定在支撐連接板22上。
為了保持校正裝置6的側板14尤其是在燃料元件1的校準過程中的全部側板14能共同移動，用於移位螺栓18的全部支撐連接板通過驅動件(Mitnehmer)24彼此連接，該驅動件從靜止位置起相對於側板14沿校正裝置6的縱向可液壓地或機械地運動。這種移位尤其是這樣實現的通過頂端10在校準本體8縱向以泵或者調整運動模式的選擇性運動從而形成所需的輸出力。
通過頂端10上的多次重複的往復直線運動(燃料元件夾持器上升和下降)，由支撐套管和導向套管內部的可移動軸來驅動一個提升泵，該提升泵與在中央設置的起升液壓缸連接。通過連接杆，該驅動件由起升液壓缸驅動。操縱構件位於起升液壓缸的末端位置，由此可機械地使提升運動的方向換向，以使在進一步的提升運動中重複擴張或者校準過程。
為了能夠將用來使燃料元件1移動的燃料元件裝卸機用於傳送和控制校正裝置6的校準過程，頂端10的尺寸確定為與燃料元件1的頂端的大小相同。
為了能夠定位校準本體8並且甚至在燃料元件1較大變形時能夠將校正裝置6定位在反應堆芯的空位上，額定值為16毫米。為了更好的說明校準本體8的橫截面大小，圖4示出了校正裝置6的剖視圖。此時示出了側板14在一系列位置上的校準本體8。而在虛線示出的圖中則示出了調整後的位置，為了完成校準過程，在這個位置上側板14以預定的額定值向外運動，以產生校準所需的橫截面的增加。
符號說明1 燃料元件 2 燃料棒6 校正裝置 8 校準本體10 頂端 12 底座16 滑槽導軌 17 支承螺栓18 移位螺栓 19 導槽20 加強筋 22 支撐連接板24 驅動件
權利要求
1.一種用於壓水反應堆的燃料元件(1)的校正裝置(6)，所述校正裝置具有在縱向上延伸的校準本體(8)，其側面由側板(14)構成，其中，所述校準本體(8)的側面的橫截面尺寸在靜止位置選擇為比基準燃料元件的相應橫截面尺寸小一個預定的額定值，以及其中，所述側面可以從靜止位置開始垂直於縱向運動。
2.根據權利要求
1所述的校正裝置(6)，其中，所述額定值預先給定為16毫米。
3.根據權利要求
1或2所述的校正裝置(6)，其中，所述校正裝置的可移動的側板(14)被配屬一個或多個滑槽導軌(16)，通過這些滑槽導軌，所述側板(14)通過配屬的移位螺栓(18)被固定在支撐結構上，其中，所述滑槽導軌(16)這樣形成，即它使得所述移位螺栓(18)在縱向上的運動轉化為側板(14)的垂直於縱向的運動。
4.根據權利要求
1至3中任一項所述的校正裝置(6)，其中，每個可移動的側板(14)的附加部分中設置有多個導槽(19)，這些導槽垂直於校準本體(8)的縱向延伸，並且各個相配屬的支承螺栓(17)嚙合到所述導槽中，所述支承螺栓被固定在支架上。
5.根據權利要求
1至4中任一項所述的校正裝置(6)，其中，被配屬於所述側板(14)的一個滑槽導軌(16)的移位螺栓(18)通過固定裝置彼此連接，所述固定裝置從靜止位置相對於側板(14)在校正裝置(6)的縱向上液壓地或者機械地運動。
6.根據權利要求
1至5中任一項所述的校正裝置(6)，其特徵在於，其固定裝置與校正裝置(6)的在縱向上移動的頂端(10)連接。
7.根據權利要求
6所述的校正裝置(6)，其特徵在於，所述頂端(10)的尺寸被確定為與基準燃料元件的燃料元件頂端的尺寸相同。
專利摘要
本發明提供了一種用於燃料元件(1)的校正裝置(6)，該校正裝置可以以相對簡單而快速的方法校正壓水反應堆的燃料元件(1)。為此，根據本發明，用於燃料元件(1)的校正裝置(6)具有在縱向上延伸的校準本體(8)，其由側板(14)構成的側面從靜止位置可以在垂直於縱向的方向移動，其中，在靜止位置的校準本體側面的橫截面大小被選擇為低於基準燃料元件的相應橫截面大小的一個預定的額定值。
文檔編號G21C19/20GKCN1806296SQ200480016469
公開日2006年7月19日 申請日期2004年5月13日
發明者海因茨·馬斯, 霍爾格·魏默 申請人:法瑪通Anp有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan