[发明专利]基于压差的锁定方法

说明书

本申请是申请号为03811763.0、申请日为2003年3月26日、申请人为加拿大原子能有限公司、发明名称为“基于压差的锁定装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一基于压差的锁定方法。更具体的，本发明是用于确保两个压力容器在一起的锁定方法。特别是应用在将燃料填充机(fuelling machine)，燃料排出机(defuelling machine)或监视器固定到核反应堆的燃料管道。

背景技术

加压的燃料管道型的核反应堆，例如CANDU核反应堆(加拿大重水铀反应堆)，由一容纳水平取向的燃料管道的压力容器组成。典型的反应堆包含大约400个燃料管道。这些燃料管道自身也是压力容器。每个燃料管道容纳了多个在一压力管里首尾连接的燃料棒束(fuel bundle)。每个燃料棒束包括多个伸长的容纳着可裂变材料的燃料棒。高压的重水或轻水冷却液流过燃料管道来冷却这些燃料棒，并且带走裂变过程中产生的热量。每个燃料管道的每个末端有一端接头用于容纳燃料管道的内容物，并且提供该燃料管道的接口。

反应堆的更换燃料通过一燃料填充机完成，燃料填充机用于移去用尽的燃料棒束并且插入新的替代燃料棒束。燃料填充机的头部也是一压力容器。燃料棒束被装入到一燃料转移机构内并且随后被推入到燃料填充机头部的燃料装载室内。燃料棒束通过燃料填充机头部的进口(snout)装入燃料管道中。当续加燃料时，燃料填充机被遥控移动到反应堆表面，并且燃料填充机头部的进口被夹持在燃料管道的端接头上。一进口夹持机构，由一进口驱动装置控制，将进口夹持在端接头上。该燃料填充机的封口和燃料管道的封口于是被移除，从而燃料管道对燃料填充机开放。

为了避免整体或部分燃料棒束从燃料管道中漏失或反应堆冷却液泄漏的极小的可能性，那么当燃料填充机的封口或燃料管道的封口被移除时，重要的是燃料管道没有与燃料填充机分离。设计并且测试进口夹机构和进口驱动装置，使得保证端接头与进口之间的密封良好的保持，除非被命令松开夹持。然而，有可能的是在一定的温度和振动条件下，进口驱动装置可能回动(back-drive)。例如，可能潜在地发生的作为一地震事件的结果的情况。另外，有可能的是在由操作错误、系统误差或例如电路短路这样的系统故障导致的错误时间，进口驱动装置被命令松开。

为了避免任何这样疏忽的松开夹持，该进口驱动装置设置了一机械锁，用于固定进口驱动装置，从而防止夹持机构的致动。另外，电式和软件联锁装置(electrical and software interlocks)一般被用于防止进口驱动装置被操作。

通常使用的机械锁定装置中的一种是一推杆和活塞类型的锁，当杆的一末端，作为锁销，伸入进口驱动装置的凹槽时，接合在一起。当续加燃料的时候，进口腔向反应堆的工作压力开放。该压力在进口腔里推动活塞来驱动锁销进入进口驱动装置中的位置。这压缩了活塞杆端的一大弹簧。一旦续加燃料完成，进口腔就被减压。当进口腔里的压力降到低于预设水平时，弹簧重新伸展，锁销缩回并且锁定装置脱离。因而，该锁定装置被来自反应堆中的压力致动，并且通过弹簧的回复伸展而失去作用。当润滑剂退化或密封破裂，从而脱离压力水平被设在相对较高时，弹簧释放必须足够有力才能使锁定装置脱离。

虽然推杆和活塞类型的锁定装置操作有效且可靠，但是如果反应堆压力降到低于脱离压力水平，它就不能固定进口驱动装置来防止燃料填充机从燃料管道上松开。因而，如果因为冷却剂意外损失、主流线(main stream line)破裂或其他类似干扰或意外情况导致反应堆中压力降低，那么该锁定装置将会脱离，并且将会有进口和端接头分离的危险，导致反应堆冷却剂泄漏或核燃料漏出。

另一个假设情形是发生在关闭条件时，该推杆和活塞类型的锁定装置没有起到固定燃料管道和燃料填充机之间连接的作用。虽然燃料管道续加燃料通常发生在反应堆在线(online)的时候，但是它有可能在反应堆关闭模式的时候执行。燃料管道中的压力在关闭模式时降到大约50psi(344.75kPa)。这种压力水平不足以导致该推杆和活塞类型的锁定装置接合，并且，从而该锁定装置在关闭条件时无法操作。