反应堆退役活动操作装置的制作方法

1.本发明涉及反应堆退役技术领域，尤其涉及一种反应堆退役活动操作装置。


背景技术：

2.当反应堆进入退役阶段时，由于场地限制，反应堆卸料、设备拆除、清洁去污、废物切割等活动往往要在堆坑和反应堆水池内进行。在本技术领域的通常做法是，将执行某项活动的工具部署到反应堆水池上，再将延伸到堆坑中，配合人员进行作业，其中典型的操作装备布置方式有：
3.(1)坐底式。先将操作(去污、切割、拆除等)装置提前安装到堆坑/反应堆水池底部，再将待处理的放射性部件放在操作装置上方或者侧面，人员通过视频监控或目视控制装置动作，执行任务；
4.(2)挂壁式。将操作(去污、切割、拆除等)装置安装到堆坑/反应堆水池侧壁上，可采用固定式安装(即操作装置底座固定在特定位置不动，上面的执行机构如机械臂或者工作头运动执行任务)，或活动式安装(即将操作装置直接安装在可移动的轨道上，通过丝杠、齿条、电动滑块等传动方式上下或左右运动，人员控制操作装置就位后，开始切割、拆除等作业；
5.(3)夹持式。操作装置设有夹持、磁吸等机构，直接固定在待处理放射性部件表面上作业；
6.(4)悬吊式。操作装置通过吊绳或吊杆(软性或硬性)连接到反应堆厂房的行吊上，由行吊控制操作装置的姿态并提供提升力，进行作业。
7.(5)人工操作式。在一些反应堆的退役案例中，直接派遣工人靠近堆坑表面，直接进行人工操作，这种方式在监管宽松的欧美国家的老旧核设施退役中比较常见。但在国内会因为人员受到的辐照过高而严厉禁止。
8.反应堆退役时往往需要引入各种机械装备进行吊装、拆除、切割、去污作业，但堆坑及反应堆水池内空间狭小，放射性水平水平高，如果每进行一种类型的作业就更换装备，不仅操作费时费力，还会使现场工作人员吸收更多辐射，危害极大。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题在于，提供一种反应堆退役活动操作装置。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种反应堆退役活动操作装置，所述反应堆退役活动操作装置包括环形轨道、第一桥架、第二桥架、旋转桅杆、操作工具；
11.所述环形轨道设置在反应堆堆坑开口边缘，所述第一桥架和第二桥架分别横跨所述环形轨道，并且以自身相对的两端支撑在所述环形轨道上；
12.所述旋转桅杆的一端沿其轴向依次可转动连接于所述第二桥架、第一桥架，所述旋转桅杆的相对另一端沿反应堆堆坑内部延伸；
13.所述操作工具设置在所述旋转桅杆上，所述旋转桅杆绕其自身轴线可旋转，所述操作工具沿所述旋转桅杆的延伸方向可上下移动。
14.优选地，所述第一桥架和第二桥架沿所述环形轨道可旋转。
15.优选地，所述第一桥架上设置有与所述旋转桅杆连接的轴承。
16.优选地，所述第二桥架上设置有用于驱动所述旋转桅杆转动的电机，所述旋转桅杆连接所述电机。
17.优选地，所述环形轨道上设有用于驱动所述第一桥架沿所述环形轨道旋转的第一传动机构、用于驱动所述第二桥架沿所述环形轨道旋转的第二传动机构。
18.优选地，所述第一传动机构包括设置在所述环形轨道上的第一齿条，与所述第一齿条啮合的第一齿轮，所述第一桥架连接于所述第一齿轮。
19.优选地，所述第二传动机构包括设置在所述环形轨道上的第二齿条，与所述第二齿条啮合的第二齿轮。
20.优选地，所述第一传动机构和/或所述第二传动机构包括滑动锁止件。
21.优选地，所述操作工具沿所述旋转桅杆的长度方向滑动连接于所述旋转桅杆。
22.优选地，所述旋转桅杆为可伸缩杆，所述操作工具通过所述旋转桅杆的伸缩沿所述旋转桅杆的延伸方向可上下移动。
23.本发明至少具有以下有益效果：(1)通过更换不同的操作工具安装在旋转桅杆上，可替代人工在反应堆堆坑内完成不同的反应堆退役活动，提高工作效率，减少人员吸收辐射的剂量。(2)旋转桅杆的一端在第二桥架和第一桥架上得到两个转动支撑连接点，具有较好的旋转稳定性。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
25.图1是本发明一实施例的反应堆退役活动操作装置的结构示意图。
具体实施方式
26.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。
27.术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。
28.图1示出了本发明一实施例的反应堆退役活动操作装置，反应堆退役活动操作装置包括第一桥架1、第二桥架2、环形轨道3、旋转桅杆4、操作工具5；
29.环形轨道3设置在反应堆堆坑开口边缘，第一桥架1和第二桥架2分别横跨环形轨道3，并且以自身相对的两端支撑在环形轨道3上；
30.旋转桅杆4的一端沿其轴向依次可转动连接于第二桥架2、第一桥架1，旋转桅杆4的相对另一端沿反应堆堆坑内部延伸；
31.操作工具5设置在旋转桅杆4上，旋转桅杆4绕其自身轴线可旋转，操作工具5沿旋转桅杆4的延伸方向可上下移动。操作工具5在旋转桅杆4的带动下可沿旋转桅杆4的延伸方向上下移动，以进出反应堆堆坑内部。
32.具体地，反应堆堆坑位于反应堆水池内，反应堆堆坑开口边缘大致呈圆形，环形轨道3沿堆坑开口边缘的形状设置，也大致呈圆形。第一桥架1大致为门字形结构，其架立在环形轨道3直径方向的正上方，且相对两端支撑在环形轨道3上。第二桥架2大致呈一字形，其沿环形轨道3的直径方向延伸，且相对的两端支撑在环形轨道3上。第二桥架2位于第一桥架1的下方。
33.旋转桅杆4的一端沿其轴向依次可转动连接于第二桥架2、第一桥架1的长度方向中心处，旋转桅杆4的相对另一端沿环形轨道3的圆心向反应堆堆坑延伸。由此，旋转桅杆4的一端在第二桥架2和第一桥架1上得到两个转动支撑连接点，具有较好的旋转稳定性。
34.通过旋转桅杆4的自由转动增加了操作工具5的一个运动维度，使得一些结构简单、无法自由运动的操作工具5也能发挥作用，且避免依靠机械臂9等死重大的设备自身旋转来带动其上的操作工具5旋转。通过旋转桅杆4带动操作工具5旋转，在旋转灵活程度以及旋转稳定性上都具有较好的效果。
35.操作工具5可以是去污、切割、拆除等工具，还可以是机械臂9，或者机械臂9与其他工具的结合体等。通过更换不同的操作工具5可完成相应的反应堆堆坑内去污、切割、拆除等工作，节省操作时间并避免用于支撑操作工具5的基础支架的重复研发，节约经费。操作工具5在旋转桅杆4的带动下具有多个移动方向自由度，可到达反应堆堆坑中的不同深度位置、周向位置，能提供较高精度的定位，实现反应堆内设备的精准切割，可实现远程、高效地完成反应堆堆坑中的各种退役活动。
36.在一些实施例中，第一桥架1和第二桥架2沿环形轨道3可旋转。
37.具体地，在反应堆退役活动中，需要从上往下地往反应堆堆坑内吊装物体(如反应堆堆坑拆除操作时需要吊装废物箱至反应堆堆坑内)，此时第一桥架1和第二桥架2可以沿环形轨道3旋转一定角度，避开需要吊装的物体，防止与吊装物体发生碰撞等事故发生。
38.此外，在反应堆退役活动的切割操作时，会有一些废气收集管线从反应堆边缘伸入反应堆堆坑内，此时可以适当旋转第一桥架1和第二桥架2的位置，一则为部署其他管线腾出空间，二则留出安全空间，避免桥架运动碾压到管线。
39.在一些实施例中，第一桥架1上设置有与旋转桅杆4连接的轴承(未图示)，以实现第一桥架1与旋转桅杆4的可转动连接。
40.在一些实施例中，第二桥架2上设置有用于驱动旋转桅杆4转动的电机70，旋转桅杆4连接电机70，旋转桅杆4与电机70的输出轴连接，在电机70的驱动下旋转一定角度。通过控制电机70启闭和输出转矩大小，可实现对旋转桅杆4转动的精确控制，从而带动操作工具5旋转到反应堆堆坑内周向预定的位置。
41.具体地，第二桥架2的长度方向中心处安装有电机支架71，电机70安装在电机支架71上。电机70的电气管线可以沿着第一桥架1延伸至控制柜6。
42.在一些实施例中，环形轨道3上设有用于驱动第一桥架1沿环形轨道3旋转的第一传动机构(未图示)、用于驱动第二桥架2沿环形轨道3旋转的第二传动机构(未图示)。
43.具体地，从反应堆退役活动操作装置的整体稳定性角度出发，在环形导轨3形成的圆周平面上看，第一桥架1和第二桥架2相互垂直时，反应堆退役活动操作装置整体具有最好的力学稳定性。但为避开一些吊装物体，第一桥架1和第二桥架2相互平行时，在反应堆堆坑的开口划分出相对的两半圆形开口，此时在反应堆堆坑的开口形成最有利于上方吊装物
体进入堆坑内部的空间。
44.可见，当第一桥架1和第二桥架2分别具有单独的传动机构，两者沿环形轨道3旋转的运动相对独立，便可灵活调整第一桥架1和第二桥架2的相对位置，可依据反应堆退役活动的不同阶段灵活变更第一桥架1和第二桥架2的位置，可提升反应堆退役活动的执行效率。
45.进一步地，在一些实施例中，第一传动机构包括设置在环形轨道3上的第一齿条(未图示)，与第一齿条啮合的第一齿轮(未图示)，第一桥架1连接于第一齿轮。第一齿轮连接有第一齿轮电机(未图示)。
46.进一步地，在一些实施例中，第二传动机构包括设置在环形轨道3上的第二齿条(未图示)，与第二齿条啮合的第二齿轮(未图示)，第二桥架2连接于第二齿轮。第二齿轮连接有第二齿轮电机(未图示)。
47.具体地，传动机构采用齿轮齿条传动，既能提供准确定位，又方便第一桥架1和第二桥架2锁定不动。可以理解地，在其他实施例中，第一传动机构和第二传动机构也可以是其他形式的传动机构。
48.在一些实施例中，在环形导轨3上靠近第一桥架1的支撑端部的一端安装有控制柜6，用于控制第一传动机构和第二传动机构的运动。控制柜6中的控制系统可控制第一齿轮电机、第二齿轮电机的启闭或输出转矩的大小以控制第一齿轮和第二齿轮的运动。控制柜6下端与环形轨道3滑动连接，在第一桥架1沿环形轨道3旋转时，控制柜6一同沿环形轨道3旋转。
49.可以理解地，在其他实施例中，控制柜6也可设置在环形轨道3外。或者，控制系统可以以其他形式存在如无线远程控制的控制器等。
50.在一些实施例中，第一传动机构和/或第二传动机构包括滑动锁止件。具体地，对应第一传动机构为齿轮齿条传动，在第一齿轮和第一齿条之间设置滑动锁止件，控制柜6中的控制系统控制滑动锁止件的运动可实现对第一传动机构进行锁止和运动两种模式的控制。
51.在其他实施例中，依据作业条件的实际需求，对第一传动机构、第二传动机构的运动模式控制的精度需求不同，也可以单独在第二传动机构设置上述相同功能的滑动锁止件，或者在第一传动机构和第二传动机构上均设置滑动锁止件。
52.在一些实施例中，操作工具5沿旋转桅杆4的长度方向滑动连接于旋转桅杆4。例如在本实施例中，旋转桅杆4上设置有与旋转桅杆4连接的滑块8，滑块8可沿旋转桅杆4的长度方向上下移动，操作工具5通过安装在滑块8上，从而滑动连接于旋转桅杆4。或者，如图1所示，操作工具5也可以通过小型机械臂9安装在滑块8上。
53.在一些实施例中，旋转桅杆4为可伸缩杆，操作工具5通过旋转桅杆4的伸缩沿旋转桅杆4的延伸方向可上下移动。例如，旋转桅杆4可以是伸缩套筒等。
54.下面提供两个使用本发明一些实施例的反应堆退役活动操作装置进行的具体工作过程进行说明：
55.实施例1：进行反应堆堆坑去污活动，操作工具5在此实施例中为去污工具，具体实施过程如下：
56.将去污工具安装到具备一维旋转功能的底座(未图示)上，再将底座固定于滑块8。
具体地，考虑使用去污工具的喷头冲洗反应堆堆坑壁，只要保证喷出流体能覆盖坑壁即可，无需执行复杂的动作，因此将其安装在具备一维旋转功能的底座上即可，不需要再借助机械臂9等设备；
57.滑块8沿旋转桅杆4的延伸方向移动，将去污工具运送到指定高度，去污工具喷射去污剂覆盖污染位置，第一桥架1和第二桥架2相互垂直，装置整体具有较好的整体稳定性；
58.当需要调整去污方向时，旋转桅杆4带动去污工具水平旋转，实现三百六十度覆盖。而去污工具的一维旋转底座可轻微旋转提高同一高度的去污作业区域面积。
59.实施例2：进行反应堆堆坑拆除活动：操作工具5在此实施例中为搭载在小型机械臂9上的抓取工具，具体实施过程如下：
60.滑块8带动机械臂9沿旋转桅杆4的延伸方向移动到指定位置；
61.第一桥架1和第二桥架2沿环形轨道3旋转到相互垂直的位置，提升装置整体稳定性；
62.机械臂9伸展，将抓取工具对准石墨块，破坏石墨连接结构后，抓取工具完全抓住石墨块；
63.第一桥架1和第二桥架2沿环形轨道3旋转到相互平行的位置，在反应堆堆坑开口处形成可供废物箱进入反应堆堆坑的通道，避免在吊装废物箱时第一桥架1和第二桥架2在反应堆堆坑开口处与废物箱发生位置干涉，导致废物箱难以进入反应堆堆坑或者脱落等事故发生；
64.吊车将废物箱吊入反应堆堆坑；
65.旋转桅杆4转动，与机械臂9和抓取工具配合将石墨块送入废物箱。
66.以上所述仅为本发明的一些具体实施例，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。