本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种燃料棒装入燃料组件的保护装置及燃料棒装入燃料组件的方法。
背景技术：
核电厂中使用的燃料组件由骨架和燃料棒两部分组成。骨架由管座、导向管、定位格架以及连接件等部件组成；燃料棒由燃料棒包壳管及内部的芯块、弹簧等组成，两端由端塞焊接密封。燃料棒依靠由定位格架栅元中的弹簧与刚凸形成的夹持系统进行定位。常见的定位格架采用六点支撑方式来夹持定位燃料棒，即燃料棒在每层格架的每个栅元的每个方向靠两个刚凸和一个弹簧来夹持。因此，在燃料棒装入后，弹簧会产生一定的变形，提供给燃料棒夹持力。
在加工时，先完成燃料组件骨架的制造，再将骨架固定在拉棒平台上，将燃料棒拉入骨架。由于燃料棒拉入过程中，燃料棒包壳需要受到弹簧的夹持力，燃料棒表面会不可避免地与定位格架的弹簧刚凸之间发生摩擦，摩擦会使燃料棒表面：1、形成划痕；2、产生锆屑积瘤；3、丝状锆屑会在栅元内滞留。划痕以及锆屑对燃料棒的运行性能影响是不利的，增大运行中包壳破损风险。
针对拉棒刮擦等问题，目前使用的处理方法有：
1、不做处理；
2、采用水等润滑剂来降低拉棒过程中的摩擦；
3、利用特殊工艺在包壳表面镀涂层材料降低摩擦；
4、采用特殊的装置在拉棒前将弹簧产生预先变形，使拉棒过程中的弹簧无预载荷。
其中，采用水进行润滑无法从根本上解决刮擦问题。而采用特殊装置在拉棒前将弹簧产生预先变形的方法中，格架条带需留有特殊设计的窗口供弹簧压缩装置插入，对格架要求高，不适用于大导向管栅元设计的格架。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，提供一种避免燃料棒装入格架时发生刮伤的燃料棒装入燃料组件的保护装置及燃料棒装入燃料组件的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种燃料棒装入燃料组件的保护装置，用于栅元格架上，所述栅元格架包括多个由条带分隔形成的栅元；所述燃料棒装入保护装置包括至少一个夹持于相邻的两个所述栅元的条带上、并压迫所述栅元内弹簧去掉预载荷的夹头；
所述夹头包括间隔相对且用于分别伸入两个所述栅元内的两个夹臂；两个所述夹臂之间的间隔小于相邻的两个所述栅元内弹簧的最大间距，或小于所述栅元内弹簧和其所在条带的最大间距。
优选地，所述夹臂的一端端部设有与所述弹簧接触、引导所述夹臂沿所述弹簧表面相对移动的导向部。
优选地，所述导向部为倒斜角或倒圆角。
优选地，所述夹头还包括连接在两个所述夹臂一端之间的连接部；
所述夹臂和连接部为一体结构。
优选地，该燃料棒装入燃料组件的保护装置还包括至少一根配合在所述栅元格架一侧的连接带，所述夹头朝向所述栅元格架连接在所述连接带上。
优选地，所述连接带上还设有用于绕过导向管的弯曲部。
优选地，所述连接带包括至少一根第一连接带以及至少一根第二连接带，所述第一连接带和第二连接带对应所述栅元格架上的栅元呈交错设置。
本发明还提供一种燃料棒装入燃料组件的方法，包括以下步骤：
S1、将夹头夹持于栅元格架上相邻的两个栅元之间的条带上，所述夹头的两个夹臂分别伸入两个所述栅元内，压迫所述栅元内的弹簧，使所述弹簧变形去掉预载荷；
S2、将燃料棒沿燃料组件轴向拉入所述栅元内；
S3、将所述夹头自所述栅元格架上取下。
优选地，步骤S1中，所述夹臂的一端端部通过导向部与所述弹簧接触，并在所述夹臂伸入所述栅元过程中沿所述弹簧表面移动，压使所述弹簧变形。
优选地，所述夹头连接在连接带上；
步骤S1中，将所述连接带配合在所述栅元格架一侧，将所述夹头对应栅元内的弹簧而对准在相邻两个栅元之间的条带上，并通过所述连接带按压所述夹头，使所述夹头的夹臂伸入所述栅元内以压迫所述弹簧。
本发明的有益效果：在燃料棒装入栅元格架前，燃料棒装入保护装置通过夹头夹持在栅元之间的条带上，压迫栅元内弹簧去掉预载荷，消除夹持力，使得燃料棒拉入时不受到弹簧夹持刮擦，解决燃料组件装配中燃料棒拉入时的包壳刮伤问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的燃料棒装入燃料组件的保护装置配合在栅元格架上的结构示意图；
图2是图1所示燃料棒装入燃料组件的保护装置中夹头的结构示意图；
图3是图1所示燃料棒装入燃料组件的保护装置中夹头在连接带上的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的燃料棒装入燃料组件的保护装置，对燃料棒装入燃料棒组件进行保护，用于栅元格架上，栅元格架包括多个由条带1分隔形成的栅元2。该燃料棒装入保护装置包括至少一个夹头10，用于夹持于相邻的两个栅元2的条带1上，并压迫栅元2内弹簧3去掉预载荷，在燃料棒4拉入栅元2时，不会对燃料棒4产生夹持力，避免刮伤燃料棒4包壳。
其中，结合图1、2，夹头10包括间隔相对且用于分别伸入两个栅元2内的两个夹臂11；弹簧3位于栅元2的条带1上，在夹臂11伸入过程中受夹臂11的压迫变形而去掉预载荷。
夹头10采用刚性强的材料制成，不会在夹持过程中发生弹性变形。此外，夹臂11为薄片结构，厚度小，在栅元2内时不影响后续燃料棒4的拉入。
通常，每一个栅元2的四个内壁面上，每相对的两个内壁面分别设有弹簧3和刚凸结构，弹簧3和刚凸结构相对；弹簧3为向栅元2中心方向凸起的弹片结构。在一些栅元2中，一个栅元2内的弹簧3和相邻的栅元2的弹簧3位于同一条带1上，两个弹簧3为一个整体的双弹簧结构。对于该种情况，夹头10夹持条带1上时，夹头10的两个夹臂11同时压迫两个栅元2内的弹簧3，如图1、2中所示。其中，两个夹臂11之间的间隔小于相邻的两个栅元2内弹簧3的最大间距。
在另一些栅元2中，一个栅元2内的弹簧3和相邻的栅元2的弹簧3不位于同一条带1上，栅元2内的弹簧3为单簧结构。对应该种情况，夹头10的两个夹臂11之间的间隔小于栅元2内弹簧3和其所在条带1的最大间距，以使夹头10夹持在条带1上时能够压迫弹簧3。
为了使得夹臂11更好沿着弹簧3伸入栅元2并压迫弹簧3，夹臂11的一端端部设有导向部13。导向部13与弹簧3接触，引导夹臂11沿弹簧3表面相对移动。
优选地，导向部13可为倒斜角或倒圆角，以倾斜面或圆角凸面接触弹簧3。
进一步地，夹头10还包括连接在两个夹臂11一端之间的连接部12。导向部13位于夹臂11上远离连接部12的端部上。
优选地，夹臂11和连接部12为一体结构，可由一刚性强的条形片弯折形成，整体呈U形。
进一步地，如图1、3所示，该燃料棒装入燃料组件的保护装置还可包括至少一根配合在栅元格架一侧的连接带20，夹头10朝向栅元格架连接在连接带20上。连接带20可将多个夹头10连接在一起，方便将夹头10同时夹持于多对相邻的栅元2上。
连接带20为刚性材料制成的的条状结构。
另外，连接带20上还设有弯曲部21，用于绕过栅元格架上的导向管5。弯曲部21的弧度可根据导向管5的表面弧度设置。
作为一个选择性实施方式，燃料棒装入燃料组件的保护装置包括多个相对独立的连接带20，每一连接带20上均连接有多个夹头10。多个夹头10对应栅元格架上多个栅元2的弹簧3间距而间隔分布。通过连接带20与多个夹头10的设置，可同时将多个夹头10夹持在条带1上，压迫同一行上的多个栅元2的弹簧3，提高燃料棒装配效率。
作为另一个选择性实施方式，连接带20可包括至少一根第一连接带以及至少一根第二连接带，第一连接带和第二连接带上均连接有多个夹头10。第一连接带和第二连接带可对应栅元格架单的栅元2呈交错设置。该第一连接带和第二连接带优选以可拆卸卡合交错连接，方便燃料棒装配后分体脱离栅元格架。
采用上述燃料棒装入燃料组件的保护装置进行燃料棒的装配，参考图1-3，本发明的燃料棒装入燃料组件的方法可包括以下步骤：
S1、将夹头10夹持于栅元格架上相邻的两个栅元2之间的条带1上，夹头10的两个夹臂11分别伸入两个栅元2内，压迫栅元2内的弹簧3，使弹簧3变形去掉预载荷；
步骤S1中，夹臂11的一端端部通过导向部13与弹簧3接触，并在夹臂11伸入栅元2过程中沿弹簧3表面移动，压使弹簧3变形。导向部13为倒斜角或倒圆角，与弹簧3表面可相对滑动接触。
进一步地，所述的夹头10连接在连接带20上；连接带20可将多个夹头10连接在一起，方便将夹头10同时夹持于多对相邻的栅元2上。连接带20为刚性材料制成的的条状结构。
该步骤S1中，将连接带20配合在栅元格架一侧，将夹头10对应栅元2内的弹簧3而对准在相邻两个栅元2之间的条带1上，并通过连接带20按压夹头10，使夹头10的夹臂11伸入栅元2内以压迫弹簧3。
另外，连接带20上还设有弯曲部21，用于绕过栅元格架上的导向管5。
S2、将燃料棒4沿燃料组件轴向拉入栅元2内。由于栅元2内弹簧3受夹头10压迫去掉预载荷，不会对燃料棒4产生夹持作用，因此弹簧3不会对燃料棒4的包壳造成刮伤等损坏。
S3、将夹头10自栅元格架上取下。夹头10脱离条带1和栅元2后，栅元2内的弹簧3因回复力作用复位，对燃料棒4产生夹持力，从而将燃料棒4固定在栅元2内。
可以理解地，在一个燃料组件中，上管座和下管座之间间隔设有多个栅元格架。在装配燃料棒4时，可对应燃料棒4的拉入位置将多个夹头10夹持在多个栅元格架上，再将燃料棒4沿燃料组件轴向依次拉入多个栅元格架中；或者，将夹头10夹持在一个栅元格架上、拉入燃料棒4，再依序将夹头10夹持下一个栅元格架上、拉入燃料棒4，以此进行。
另外，燃料组件中，在燃料棒4装配前，先将导向管5插接到栅元格架的导向管栅元上。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。