核燃料组件搬运装置的制造方法
【专利说明】核燃料组件搬运装置
[0001]相关申请的交叉参照
[0002]本申请要求2013年3月5日提交的美国专利申请序列号N0.13/785，448的优先权，该申请题为“核燃料组件搬运装置”，该申请通过引用被结合到本文中，并且该申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求2013年I月24日提交的题为“伸缩爪式废乏燃料组件搬运工具”的临时申请序列号N0.61/756，136的优先权。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及用于在核能发电设施内搬运核燃料组件的设备，更尤其涉及这样一件设备，该设备在进行对准以便夹住顶喷嘴时将不会缠结在燃料组件的顶喷嘴的部件中。
【背景技术】
[0004]在核反应堆电站中，燃料组件的一种设计由定向成方形阵列的多个燃料元件或多个燃料棒构成。对典型的压水堆而言，每个燃料组件中具有约200至300个这种细长的燃料棒。位于燃料组件两端的是引导冷却剂(通常为水)流动通过燃料组件的顶喷嘴和底喷嘴。散布在燃料棒之中的是中空管或套管，控制棒插入到所述中空管或套管中。控制棒包括中子吸收材料，并且所述控制棒被移入或移出多个引导套以有助于控制核反应。这些燃料组件还包括中央定位的测量管，其允许堆芯测量仪器在反应堆操作过程中插入。套管和测量管在顶喷嘴与底喷嘴之间突出。在顶喷嘴与底喷嘴之间，间隔设置了多个格栅以便为燃料棒提供侧向的支撑。顶喷嘴位于燃料组件的上端部，并且连接到引导套的一个端部以允许整个燃料组件的负荷自底喷嘴进行承载，底喷嘴连接到引导套的另一个端部，燃料组件的重量沿引导套向上传递至顶喷嘴。燃料组件的顶喷嘴和底喷嘴构造成有助于在操作过程中引导冷却剂通过所述燃料组件。在这个构造中，当燃料组件从顶喷嘴提升时燃料棒的重量由引导套承载而不是由燃料棒承载。
[0005]在平衡堆芯中，在典型的燃料组件从反应堆拆除并且通过换料管道在水下被运送到反应堆安全壳外的废乏燃料独立厂房中的废乏燃料池之前，所述燃料组件将经历三个操作循环。
[0006]在搬运燃料组件时，在反应堆顶盖以及上内部构件被拆除后，将夹具(例如换料起重杆或其他桥吊)布置在反应堆上并连接到燃料组件的顶喷嘴。然后由换料机将燃料组件从堆芯提升，换料机将燃料组件在水下运送通过位于反应堆容器上方的安全壳中的淹没区至燃料组件运送车上。运送车将燃料组件转移到水平位置，这样其可以穿过连接到废乏燃料池的换料通道。废乏燃料间中的单独的燃料搬运机将燃料组件立起并且将其运送到废乏燃料池内的支架内的适当位置。
[0007]如以上所述的为燃料组件的特定类型构建的废乏燃料组件搬运工具的现有的设计包括位于该搬运工具的工具机头下方的具有固定高度的夹爪。通过提升或下降驱动器使这些夹爪在闭锁位置与解锁位置之间枢转。此设计需要操作者将该工具下降到燃料组件上直到该工具搁置于燃料组件的顶喷嘴上。上述的现有的工具结合了必须由技术人员插入到顶喷嘴上的两个对准“S孔”中的两个对准“S销”。如果这些销与孔未正确对准，所述工具会下降到夹爪与顶喷嘴的限制弹簧接触或产生干扰的方位。这样的干扰会使夹爪在需要非正态恢复作用的压紧弹簧下锁定。在2012年的春天，一个换料机的夹爪下降到燃料组件上并且由于夹爪与顶喷嘴的相互作用而卡住，造成换料中断达七天的延误。在2012年的秋天，下降到燃料组件上的一废乏燃料工具因夹爪与顶喷嘴的相互作用而卡住，导致了 18小时的延误。
[0008]换料操作通常决定电力中断的关键路径，电力中断期间必须以相对高的价格购买替代电能。使换料过程延迟的任何问题都必须尽可能避免。
[0009]因此，本发明的一个目的是提供一种燃料搬运工具设计，其不会不利地卡在顶喷嘴的部件中。
[0010]此外，本发明的另一目的是提供一种易于操作的工具设计。
【发明内容】
[0011]本发明的这些目的和其他目的通过具有构造成用于连接到桥吊或其他绞车上的吊环的燃料组件搬运工具来实现。吊环板则连接到吊环并由吊环自由地支撑。工具主体在上端处由吊环板自由地支撑，并且所述工具主体在吊环板和下端之间延伸，上端与下端之间的长度被设置成以便能够抵达燃料组件的顶喷嘴。工具机头连接到工具主体的下端并且所述工具机头的尺寸设置成用于将夹爪组件纳入撤回位置，使得当工具机头接触顶喷嘴或搁置在顶喷嘴上时夹爪组件与燃料组件的顶喷嘴脱离接触。该夹爪组件能够操作以在桥吊或其他绞车提升所述吊环时从夹爪组件的撤回位置向下延伸至伸展位置以便夹住燃料组件的顶喷嘴的一部分，从而支撑燃料组件。优选地，从所述吊环板可以使用驱动臂，并且所述驱动臂能够操作以将夹爪组件延伸至伸展位置或将夹爪组件撤回至撤回位置。
[0012]在一个实施例中，通过以直线运动相应地提升或下降所述驱动臂来将夹爪组件移动到撤回位置或伸展位置。在一个这样的实施例中，当降下驱动臂时夹爪组件完全地夹住燃料组件。理想地，夹爪组件可靠地锁定在该完全撤回位置中和完全伸出位置中。在另一个实施例中，燃料组件搬运工具包括从工具机头向下延伸的引导销，所述引导销用于使工具机头与燃料组件的顶喷嘴对准。
【附图说明】
[0013]当结合附图的内容进行阅读时，根据下文对优选实施例的描述可以进一步理解本发明。
[0014]图1为能够得益于本发明的搬运工具的燃料组件的局部剖视立面图，该燃料组件以竖直地缩短的形式示出，并且为清楚起见而去除了部分结构；
[0015]图2为示出了吊环、驱动器把手、主体以及工具机头的本发明的燃料组件搬运工具的一个实施例的透视图，并且主体以竖直地缩短的形式示出；
[0016]图3为图2所示的燃料组件搬运工具的剖视图；
[0017]图4为图3所示的工具机头的放大剖视图；
[0018]图5为夹爪显示为收回状态的工具机头的透视图；以及
[0019]图6为夹爪显示为处于伸展位置的工具机头的透视图。
【具体实施方式】
[0020]参看附图，尤其是图1，其示出了在压水堆中应用的类型的核燃料组件的立面图，所述核燃料组件以竖直地缩短的形式显示并且总体上用附图标记10表示。燃料组件10具有结构框架，所述结构框架在其下端包括底喷嘴12。在燃料组件10的使用寿命期间内，底喷嘴12将燃料组件10支撑于核反应堆(未显示)的堆芯区域中的下芯支撑板14上。除底喷嘴12以外，燃料组件10的结构框架还在其上端包括顶喷嘴16以及数个引导管或引导套18，所述数个引导管或引导套在底喷嘴12和顶喷嘴16之间纵向延伸，并且在相对的端部处刚性地附接至所述底喷嘴以及顶喷嘴。
[0021]燃料组件10还包括多个横向栅格20，以及细长的燃料棒22的定向阵列，多个横向栅格沿引导套18轴向地间隔开并且安装至所述引导套，而细长的燃料棒由栅格20横向地间隔开并且由栅格支撑。此外，组件10具有位于其中央的测量管24，并且所述测量管在底喷嘴12与顶喷嘴16之间延伸并且安装至底喷嘴以及顶喷嘴。在这种部件布置的情况中，燃料组件10形成为能够在不有害于多个部件的装配的情况下进行便捷地搬运的一体化单
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[0022]如上所述，燃料组件10中形成阵列的燃料棒22通过沿燃料组件的长度间隔开的栅格20保持成彼此间隔开的位置关系。每个燃料棒22包括核燃料芯块26，并且在其相对的端部处由上端栓28和下端栓30闭合。芯块26保持成堆垛，所述堆垛通过设置在上端栓28与芯块的堆垛的顶端之