[发明专利]一种压水堆乏燃料组件水下解体修复装置及其修复工艺

说明书

技术领域

本发明属于核工业燃料组件修复技术领域，涉及一种压水堆乏燃料组件水下解体修复装置及其修复工艺。

背景技术

燃料组件是核电站关键核心部件，其完整性和破损率直接与核电厂的安全性和经济性密切相关。尽管世界核大国为降低燃料组件的破损率做出了不懈努力，但燃料组件的破损率依然屡见不鲜。燃料组件的破损不仅给反应堆的安全运行带来严重影响，而且给核电站带来重大的经济损失，且后续破损燃料处理难度极大，因此开展破损燃料组件修复是解决这一问题的最佳途径。

由于压水堆核电站辐照后燃料组件具有较强的放射性，并且不断释放大量的余热，组件修复工作需在水下7m+的位置进行，由于组件上的燃料棒布置密集，现有技术在水下7m+的位置更换燃料棒无论效率和安全性都存在不足。

发明内容

本发明解决了现有技术在水下7m+的位置更换燃料棒无论效率和安全性都存在不足的问题，提供了一种压水堆乏燃料组件水下解体修复装置及其修复工艺。该装置和工艺适用于在水下7m+的位置处对破损燃料棒进行更换操作的目的，操作更加简便、安全。

一种压水堆乏燃料组件水下解体修复装置，包括：

立柱轨道，设置在立柱轨道上的移动小车，设置在移动小车上的组件暂存装置和燃料棒暂存装置，设置在立柱轨道顶端的拔棒控制平台；

所述拔棒控制平台包括用于抓取燃料棒的燃料棒抓取工具，控制燃料棒抓取工具升降的拔棒升降平台，限定燃料棒抓取工具水平位置的拔棒定位平台，用于燃料棒抓取工具精确定位抓取燃料棒的双层导向板机构。

本发明解决了现有技术效率低、精度低，安全保障差的问题。本发明装置能够快速、准确地完成燃料组件定位格架轻微损伤校正，燃料棒更换，定位格架骨架更换等修复工作。操作时避免了需要将破损组件从水下取出全部更换，只需更换破损组件中的破损燃料棒即可，极大地节约了成本，而且本发明的装置和方法实现了水下更换的操作，更加省时，且避免破损组件取出再进行破损燃料棒更换时高温和高辐射对更换操作人员的影响，更加安全。

所述燃料棒抓取工具包括气缸，与气缸的传动轴连接的传动机构，套接在传动机构上且与气缸固定连接的外管，连接在传动机构上的抓头，以及设置在传动机构与气缸之间的弹簧；所述抓头包括弹性抓头，套接在弹性抓头上的外套管，设置在外套管内且位于弹性抓头与传动机构之间的销子。

工作时，气缸通过传动机构带动抓头上的外套管挤压与放松抓头，实现燃料棒的加紧与松开。此外，工具采取偏安全设计。具体工作过程为：断气时，弹簧促使传动机构朝向抓头的方向移动，进而通过传动机构促使外套管朝向弹性抓头方向移动，由于弹性抓头的直径呈逐渐增大的趋势，在外套管移动过程中，促使弹性抓头内的孔径变小，进而压紧伸入弹性抓头孔径内的燃料棒端部，实现燃料棒的抓取。通气时，气缸促使传动机构朝向远离抓头的方向移动，该传动机构带动外套管向远离弹性抓头的方向移动，进而弹性抓头的大直径端移出外套管，增大弹性抓头内的孔径大小，进而使弹性抓头松开燃料棒端部，实现燃料棒的松开。

更进一步地，本发明还包括设置在燃料组件上用于燃料棒抓取工具精确定位的双层导向板机构；所述双层导向板机构包括E/F导向板，及夹紧机构；其中，E/F导向板上设置孔洞，孔洞直径为1.7倍燃料棒间距，孔位对角布置，减轻视觉疲劳，上端设置E或者F标识。工作时，夹紧机构四边紧贴破损燃料组件的格架，本发明可根据破损燃料棒的位置，选择合适的双层导向板，并选择合适的角度将双层导向板安装在底部夹紧机构上。

通过上述结构的优化设置，能有效实现水下燃料棒的精确抓取操作，有效提高燃料棒的更换操作效率。

为了达到更加精确定位的目的，所述拔棒定位平台上设置导向机构，所述燃料棒抓取工具穿过该导向机构延伸到燃料棒抓取位置处。本发明中的导向机构为圆柱形筒状结构，该导向机构套接在燃料棒抓取工具上，且固定在拔棒定位平台上。通过该结构的设置，避免燃料棒抓取工具在拔棒操作过程中出现角度的偏移，进而有效避免更换过程中燃料棒的损坏，操作更加安全、稳定。

进一步，所述拔棒定位平台包括设置在立柱轨道顶端的主平台，设置在主平台上用于调节导向机构左右位移的拔棒X平台，以及设置在主平台上用于调节导向机构前后位移的拔棒Y平台。

为了更好地实现拔棒的操作，避免拔棒过程中由于用力过大造成燃料棒的损坏，影响更换操作，因而所述拔棒升降平台与燃料棒抓取工具之间的连接处还设置有拉拔力测量仪。通过拉拔力测量仪检测出燃料棒抓取工具与燃料棒之间的拉拔力，及时调整，保证更换操作的顺利进行。