CN85101249A - 从核反应堆堆芯压力容器中清除开口销残余物的工具 - Google Patents

Abstract

用于在清除了导管组合件以后从核反应堆堆芯压力容器的上型芯板中的固定孔中清除固定开口销残余物的工具，包括一根细长杆和一块安装在杆上压头台上方的定位板，一只液压缸安装在杆上定位板上方，液压缸有一根穿过定位板延伸的活塞杆，活塞固紧在压头台上，使压头台上下移动以将销子从销孔中推出。杆上驱动液压缸的上方可安装一台电视摄象机和一盏灯。

Description

本发明一般地涉及一种从板孔中取出销子的工具。本发明特别适用于清除用来固定核反应堆的上型芯板中的导管组合件的开口销残余物。

核反应堆一般包括一个反应堆堆芯压力容器，容器中有一个配置在上下型芯板之间的反应堆型芯。这个型芯包括一个由许多燃料棒组成的燃料棒组件，燃料棒穿过上型芯板的相应开口往下放到应有的位置。为了导引燃料棒的***，利用导管组合件，每个导管组合件都支撑在位于容器上端附近的上撑板上。每个导管组合件向下延伸到上型芯板并有一块用于固定在上型芯板的相应开口中的底板，这块底板带有一对分别摩擦***固定开口对面上相应的固定孔中的固定开口销。每个导管组合件的上端穿入上撑板的一个大孔。反应堆还包括许多支撑柱、热电偶等等，它们也配置在上型芯板和上撑板之间，并且与导管组合件一道形成已知的反应堆的“内上层”。

在给核反应堆更换燃料时，必须从型芯中清除废燃料棒并代之以新燃料棒。在清除废燃料棒之前，必须首先清除导管组合件。一般地，由于反应堆周期的反复加热和冷却，开口销中的金属往往会硬化，因而使销子变脆易碎。这样，当拉动导管组合件时，将开口销从销孔中拉出所必需的力常常造成销子的断裂，使销子的残余物留在销孔中。导管组合件上可更换新的开口销，但是在重新安装导管组合件之前，必须将开口销残余物从导管组合件中清除。这一清除工作因以下情况变得麻烦：上型芯板在紧靠着工作台或工作桥下面30到60英尺之间，清除工作必须从此处进行;反应堆堆芯压力容器中注满了水。而且，上撑板遮蔽了上型芯板，因此只能通过上撑板的孔观察。最后，不能简单地将销子残余物从销孔中冲下来，因为它们会落入反应堆型芯并且使反应堆型芯堵塞。

本发明的总目的是提供有效地从核反应堆堆芯压力容器的上型芯板清除开口销残余物的装置。

本发明的一个重要方面是：其工具的结构简单经济，能将销子残余物从上型芯板上表面的固定孔中卸下，可以容易地从核反应堆的工作台操作之，并且能穿过上撑板和上型芯板上的开口放下去。

本发明的主要结构由一套从核反应堆堆芯压力容器的上型芯板中的固定孔内清除固定销残余物的工具组成，固定销残余物可能是因从接近核反应堆堆芯压力容器的上型芯板的固定孔的大固定开口拉动导管组合件而断裂的。所述这套工具包括：加工成恰好穿过一个固定开口所需要的尺寸的支撑装置，一个由该支撑装置支撑的销推动件，将该支撑装置穿过一个固定开口往下放到上型芯板下面的使用位置，使销推动件与邻近的固定孔配准的装置以及用于使该销推动件向上移动进入固定孔以便推动和顶出其中的固定销残余物的移动装置。

从下述对所提出的实施例的举例说明并参照附图理解即可更进一步详细了解本发明。

图1是一个核反应堆堆芯压力容器的不完全的、局部图示的垂直截面图，其中有根据并且体现了图示的本发明的操作构形特征而构成的一套清除工具，反应堆中的型芯组件和内上层已被移去以便更清楚地显示这套工具的操作。

图2是从图1中的反应堆中移去一个导管组合件的以局部垂直剖视形式表示的放大了的侧视图。

图3是图1中的反应堆的上撑板的放大了的顶视图，上撑板部分断离以显示下面的上型芯板。

图4是图2中的导管组合件的底面视图，是沿图2中的4-4线取出的。

图5是本发明的销子清除工具的放大了的侧视图，为了更容易将图安排在一页纸上，做了部分切开和/或移位。

图6是沿图5中的6-6线取出的水平剖面图。

图7是沿图5中的7-7线取出的水平剖面图。

图8是图5中的工具的放大了的底面视图，它是沿图5中的8-8线取出的，图中表示出了其相对上撑板的开口的尺寸。

图9是图5中的工具的下端的放大了的不完全的侧视图，图中表示出了其安装在上型芯板的使用位置的情况，图中有局部剖视以便更清楚地表示其结构。

图10是沿图9中的10-10线取出的不完全的水平剖面图。

参照图1和图3，其中表示出了包括装在混凝土防护屏22内的反应堆堆芯压力容器21的核反应堆20。容器21包括位于下型芯板24和上型芯板25之间的反应堆型芯23，型芯23包括已知式样的燃料棒组件（未示出）。上型芯板25中有许多方形固定开口26，每个开口有一对分别位于靠近开口相对两侧边缘的圆柱形固定孔27（见图3）。在上型芯板25中一般有许多用于支撑柱、热电偶等等（未示出）的其它开口，皆为已知样式。设置在容器21上端附近的是上撑板28，板上有许多穿通的比较大的圆孔29，各圆孔29分别与上型芯板25中的固定孔26同轴对正。各孔29的直径最好比对应的固定开口26的宽度大。在上撑板28中也有许多用于上文中交代过的其它结构的其它开口。

须知容器21在正常使用中是注满水到29a位置的。反应堆堆芯压力容器21的“内上层”（未示出）居于上型芯板25和上撑板28之间，其中包括导管组合件、支撑柱、热电偶等等。参照图2和图4，图中表示出了一个导管组合件30，它包括通过许多管子33相连的顶板31和底板32。顶板31和底板32之间等距地装有几块中间板34，用以提高导管组合件30的刚性并且把管子33固定就位。在底板32的上表面的直径方向上配置有固紧的锁紧螺母35，螺母中分别装有两个开口销36。更准确地说，每个开口销36的上端有一个环状突缘37，从突缘37向上伸出一个车有外螺纹的联接柱螺栓38，用于与相应的一个锁紧螺母螺合。

因此，在使用中当把导管组合件30的底板32置于固定开口26上面时，开口销36垂挂在底板32上并按上文所述装配以便能分别***位于上型芯板25中的一个固定开口26的相对两侧的固定孔27。各开口销的直径稍大于固定孔27的直径，开口销36可弹性压缩，以与固定孔27摩擦配合。顶板31可穿入上撑板28中的相应开口29并可借助适当装置紧固在那里。每个固定开口26都配有一个导管组合件30。这些导管组合件30最好在上撑板28上方连在一起，以便能将它们作为一体一齐取出。各导管组件30的管子33为导引燃料棒***孔23提供了已知样式的中心通道。

核反应堆20装有一个工作台或工作桥39，它位于核反应堆堆芯压力容器的上方。这个工作台39最好在上型芯板25上方30到60英尺之间。工人在工作台39上操纵根据本发明并且体现了本发明特征而构成的清除工具40。清除工具40包括一个装有提手组件50的框架41，杆件60的上端安装在框架41上。杆件60的下端附近装有一个传动组合件70，紧接着传动组合件70下面固定安装着一块定位板80。杆件下端装有压头100，它被加工成可以穿入上撑板28中的开口29和上型芯板25中的固定开口26所需的尺寸。为了便于操纵压头100，清除工具40还包括一套遥控电视组件110，它装在传动组合件70正上方的杆件60上。这样，在使用时，工作台39上的工人用手抓住清除工具40的提手组件50，将压头100穿过上撑板28中的一个孔29和对应的上型芯板25中的一个固定开口26往下放，下文将做更进一步的说明。

现在也参照图5-10，清除工具40有一个包括一对平行的、彼此隔开一定距离的棒42的框架41，两根棒42在其上下端通过上板43和下板44相连，两端中间有一中间板45。上板43上安装着可在旋转螺栓48上旋转的U形钩46和47，U形钩46和47的上端通过一个提手环49相连。

提手组件50包括两个分别紧固在靠近棒42下端的联结部件51，联结部件上装有两根径向延伸的支架臂52，支架臂52的外端与环53相连。环53上装有一对在直径方向上彼此隔开一定距离的联轴接头54，联轴接头上分别联结着两个径向向外延伸的提手55。每个联轴接头54上还紧固着上下成一直线延伸的垂直提手56。垂直提手56的总长最好是约为5英尺。

杆件60包括两根细长平行的管子61和62，每根管子最好由许多通过管接头相连的管段组成。在管子61和62的下端分别是整体的联结盘61a和62a（见图8和图9）。管子61和62的下端紧固在框架41中的板44和45上，管子61和62通过许多托架63在沿垂直方向彼此隔开一定距离的位置上相连。

进一步增加杆件60的刚性的办法是用一根在管子61和62之间平行延伸的细长连接棒64，用适当办法将其紧固在各个托架63上（见图5）。连结在管子61和62的上端的是一个液压装置66，它安装在框架板45上。两根软管67紧固在装置66上并且连通到置于工作台39上的轻便控制机构组合件68。控制机构组合件68最好包括适当的阀和用于分别将液压***工作液体向管子61和62汲送的人工操作液压泵69，下文将做更进一步的说明。

传动组合件70包括大致为三角形的上板71和下板72，它们固定安装在杆件60的下端附近，并且通过几根垂直延伸的金属棒或者金属带相连以得到刚性框架。这个框架中安装了一个垂直延伸的液压缸75，液压缸75有一根从缸的下端伸出做垂直往复运动的活塞杆76。上板71和下板72开有通孔74，以容纳管子61和62并相互配合;下板72还开有贯通的开口74a（图7），用于活动地容纳活塞杆76。液压缸75是双动式的，靠近其上端和下端分别装有孔口77和77a，77和77a通过适当的导管（未示出）与分别装在管子61和62（见图5）上的孔口78和78a相连。活塞杆76的下端最好加工出内螺纹轴孔（未示出），以便旋入连接柱螺栓即螺栓79，下文将做更进一步的说明。

定位板80固定安装在杆件60上，位于传动组合件70的下板72下面不远距离处。定位板80有两个分别穿入管子61和62的通孔81，管子61和62可以通过如焊接的方法固定安装在定位板80上。定位板80上还开有通孔82，82被加工成可使活塞杆76易于穿入做往复运动所需要的尺寸。定位板80的轮廓基本上是方形的，除带有斜角89外，其外尺寸大致与上型芯板25中的固定开口26相同。但沿着定位板80的一侧有两个相对的臂83，其间围成了一个与开通在定位板80上的不规则形凹槽即开口连通的间隙85（见图8和图10）。

定位板80加工成宜于配合固定在一个固定开口26中的尺寸，臂83有支承面84，在定位板80上与臂83相邻的侧面有与固定开口26的对应侧壁相接合的侧支承面87（见图8）。定位板80上与臂83相对的侧面有沿其下缘做成的斜导引面88，以便于固定口进入固定开口26。固定开口26和定位板80最好加工成这样的尺寸：定位板只能在图10中所示确定的方位或旋转180°的方位装入固定开口26中。

定位板上与臂83相邻的整个侧面有两个从其上缘横向往外伸出的凸缘90，每个凸缘有一个下支承面91，当把定位板80固定在固定开口26中时，支承面91贴靠在上型芯板25的上面，以支撑定位板80并限制其***深度。

在定位板的上面靠近与臂83相对的一侧开有一个用于容纳废开口销残余物的凹槽或凹坑，下文将做进一步的说明。从图8和图10中可清楚地看到，管子61和62是在定位板80中紧靠与臂83相对的一侧穿出的，因此臂83从杆件60的一侧横向充分伸出。

压头100包括一个平支撑台101，它大致上是方形的，但有一侧是一个半径略小于上撑板28中的孔29的半径的弓形面（见图8）。支撑台101有一对分别穿入管子61和62的通孔102（见图9）。每个孔102在支撑台101的底面都有一个直径扩大了的部分103，以便容纳联结盘61a和62a（见图8和图9）。活塞杆76在一个用于旋入连接螺栓79的孔（未示出）上与支撑台的上面接合，螺栓79将支撑台101固紧在活塞杆76的下端。支撑台101的上面在围绕孔102的位置分别安装有两个圆柱形支承套筒104，每个套筒都用撑板105紧固在适当位置。

在支撑台101靠近弓形侧面边缘的中央固定安装了一个直立圆柱形推柱106，推柱106带有一个增大了直径的基座107，107可用适当的联结紧固零件108紧固在适当位置。推柱106加工成易于穿进固定孔27并且能与开口销36的两个腿都接触所需要的尺寸。支撑台101也可装有适当的挡销109。在操作中，支撑台101随着活塞杆76上下移动，支承套筒104沿管子61和62自由滑移。

电视摄像机组件110安装在杆件60上的传动组合件70的正上方。更准确地说，电视摄像机组件包括上托座111和下托座112，它们分别固紧在两个托架63上，以便将电视摄像机113固定夹持在轴向大致与管子61和62平行，且朝向下方的适当位置上。下托架112装有一个安装柱螺柱114，114上紧固着用于支承照亮视野的灯116（见图6）的夹板115。电视摄像机113和灯116可以通过电缆117相连，电缆沿杆件60向上延伸，直到安装在工作台39上的电视监视器118（图1）。

操作中，当把导管组合件30和废燃料棒从反应堆堆芯压力容器21中取出以后，用清除工具40将断裂遗留在上型芯板25的固定孔27中的开口销36的残余物清除。工作台39上的工人首先利用控制机构组合体68和泵69使活塞杆76充分延伸，再把清除工具40穿过上撑板28中的孔29往下放进反应堆堆芯压力容器20。在此应当注意：杆件60、传动组合件70、定位板80、压头100和电视摄像机组件110全部加工和排列成能够易于穿过孔29所需要的尺寸。但由于工具40的各部分有相互的横向移位，因此在工具的一部分已经通过上撑板28以后，杆件60需要做一些微小的横向移动以使工具的紧接在后面的部分对准孔29。

一旦电视摄像机组件110穿过并下到上撑板28下面，即可遥控观察上型芯板25，以便准确地将清除工具40对准与杆件60穿过伸出的孔29相对应的固定开口26。工人借助电视摄像机组件110靠提手组件50操纵清除工具40，以便将压头100穿过固定开口26往下放。在此应当注意：压头100和定位板80的相互位置有偏移。因此，一旦压头100通过了上型芯板25，必须横向移动杆件60，使定位板80对准固定开口26。此时将定位板80往下放入固定开口26固定接合，直到凸缘90与上型芯板25的上面接合为止，如从图10中可清楚地看到的那样。

当定位板80这样固定以后，压头100应准确地保持在其工作位置，使推柱106轴向紧接在一个固定孔27下面。在固定开口26的两侧的固定孔27中都有开口销36的残余物的情况下，在将压头100穿进固定开口26和其后定位板80固定在其中期间，定位板80中的间隙85和凹槽86为从上型芯板25向上突出的残余物部分提供了空间。

当压头100这样位于其工作位置以后，操作者用手开动泵69，将液压***工作液体注入液压缸75的下端，使活塞杆76和与其相连的支撑台101收缩即升起。活塞杆76和推柱106的长度应当使在支承套筒104与定位板80接合以前推柱106能够伸进并且完全穿过固定孔27，从而将开口销36的残余物36从固定孔27中全部推出。液压***最好设计成对堵塞在固定孔27中的开口销残余物施加的力在2000到6000磅之间，这个力足以将任何上述残余物全部顶出。定位板80中的凹坑92用来收集落向定位板80的残余物，以便于清除。否则，在把清除工具40从反应堆堆芯压力容器21中取出以后，还要用一套单独的机械抓取工具清理顶出的残余物。在把残余物从固定孔27中清除以后，泵69和控制机构组合件68再次开动，将压缩的液压***工作液体加于液压缸75的上端，以再次把活塞杆76和压头100放下去。

如果在固定开口26的对侧的固定孔27中还有另一个开口销残余物，把清除工具40提起到刚好够从固定开口26处移动定位板80的位置，然后将工具40旋转180°。再次把定位板80固定在固定开口26中，使推柱106进入另一个固定孔27下面的它的工作位置并且重复清除操作。之后，通过固定开口26和孔29将清除工具40全部取出，然后移到下一个孔29重复清除过程，直到将所有的销残余物都从上型芯板25中清除为止。

在本发明的结构模型中，所有材料均设计成可适用于加水反应堆级水中，所有可能接触反应堆的内上层的工具零件都由对内上层元件无害的材料，如300系列不锈钢制成。部件是这样排列的：当清除工具40固定在固定开口26它的工作位置中时，上型芯板下面的最大空隙为10英寸。在为一般反应堆设计使用的清除工具40中，上撑板28中的孔29的直径大约为9英寸，而上型芯板25中的固定开口26约为6.6英寸见方。

从上述内容可了解所提出的一种用于从核反应堆的上型芯板中清除开口销残余物的经过改进的清除工具，这种工具结构简单经济，可以准确地远距离人工操作清除残余物，同时可防止残余物落入反应堆型芯。

Claims (14)

1、用于在原子核反应堆中从核反应堆堆芯压力容器的上型芯板中的固定孔中清除固定销残余物的一套工具，固定销可能是因从接近核反应堆堆芯压力容器的上型芯板中的固定孔的大固定开口拉动导管组合件而断裂的，所述工具的特征是：被加工成可以穿过一个固定开口的支撑装置，装在该支撑装置上的销推动件，用于将该支撑装置穿过一个固定开口往下放到上型芯板下面的使用位置使销推动件与邻近的固定孔配准的装置以及用于使该销推动件向上移动进入固定孔以便推动和顶出其中的固定销残余物的移动装置。

2、权利要求1中所述的工具，其特征是该移动装置由液压操作驱动装置组成。

3、权利要求2中所述的工具，其特征是该移动装置包括一只液压缸。

4、权利要求1中所述的工具，其特征是该放下装置是人工操作的。

5、权利要求1中所述的工具，其特征是反应堆堆芯压力容器包括一块在上型芯板上面的上撑板，板上带有许多轴向分别穿通的明显大于固定开口的孔，该工具还包括配置在该支撑装置上方的一个预定距离处的电视摄像装置，用于在该支撑装置穿过并下到上撑板下面以后能够观察该支撑装置的移动和确定其位置。

6、权利要求5中所述的工具，其特征是该电视摄像装置还包括用于照亮视野的灯装置。

7、权利要求1中所述的工具，其特征是该移动装置与该支撑装置相联接以进行移动。

8、权利要求1中所述的工具，包括能从反应堆堆芯压力容器的顶部延伸到上型芯板下面的细长杆装置，该支撑装置安装在该杆装置的一端并被加工成可以穿过一个固定开口的尺寸，定位装置安装在该杆装置上并被配置在与该支撑装置间隔一个预定距离处，该定位装置用于在该支撑装置被下放穿八固定开口以后与固定开口共同确定该支撑装置的准确位置;使该支撑装置位于上型芯板下面并使销推动件与邻近的固定孔配准。

9、权利要求8中所述的工具，其特征是该定位装置由固紧在该杆装置上的定位板组成。

10、权利要求8中所述的工具，其特征是该定位装置由具有经过加工的外表面并且在有关固定开口中紧配合固定的定位板组成。

11、权利要求10中所述的工具，其特征是该定位板包括一对从相对的两侧横向延伸的凸缘，用于在将该定位板固定在固定开口中时与上型芯板的上表面接合以限制该定位板的***深度。

12、权利要求8中所述的工具，其特征是该定位装置和该支撑装置从该杆装置分别沿相反的方向横向延伸，以便在该支撑装置位于其使用位置时使销推动件与固定孔对准。

13、权利要求8所述的工具，其特征是该定位装置包括位于在该定位装置固定在该固定开口中时靠近固定孔处的槽穴，用于在固定销残余物被从固定孔中顶出时接受之。

14、权利要求8中所述的工具，其特征是上型芯板有两个分别沿各固定开口的对侧边缘配置的固定孔，该定位装置包括用来在定位装置固定期间为与被清除的固定销残余物相对的另一个固定销残余物提供空间的凹槽。

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