专利名称:将核燃料组件的上管座连接在导向套管上的双锁定接头的制作方法
本发明一般涉及核反应堆的燃料组件，具体涉及将燃料组件的上管座连接到其导向套管上的装置。
在大多数的反应堆中，反应堆堆芯由很多细长的燃料组件构成。这些燃料组件的常规设计包括以一定方式排列的多根燃料棒和控制棒导向套管，它们靠定位格架来固定，而定位格架是沿燃料组件间隔布置且连接在控制棒导向套管上的。在燃料组件的两端，上管座和下管座固定在上下都略微超出燃料棒的导向套管上。在燃料组件的上端，导向套管插入开在上管座连接板上的通道中，然后与上管座相连。每一导向套管可有一个上部套筒用来与上管座相连接。
反应堆中的燃料组件在工作期间，一些燃料棒会因为主要是内部的应力而发生破裂，这种破裂可能引起放射性裂变产物进入反应堆主冷却剂。这种裂变产物在换料期间可能释放到反应堆注水腔中或释放到通过废燃料组件贮存池循环的冷却剂中。因为燃料棒是整个组件的一部分，而组件中导向套管是连在而且通常是焊在上下管座上，所以难以测出和取走破损的棒。
迄今为止，要接触燃料棒必须将燃料组件从反应堆堆芯中取出，然后破坏将上管座固定于导向套管的焊缝。必须破坏焊缝的破坏性行为常常使燃料组件无法在反应堆中进一步使用，这是因为导向套管和上管座都受到损坏，致使不能再次进行焊接。
鉴于更换燃料组件需要高的费用，因此提高了对可重新组装的燃料组件的极大兴趣。制造一种可重新组装的燃料组件的一般途径是使组件的上管座可拆卸。这样做的一个早先的办法包括就在导向套管与上管座连接板的焊缝下面把导向套管切断，然后将上管座从组件上取下。在上管座重新放到导向套管上之前，先在上管座连接板通道中加工出环状凹槽。此后，将上管座放回到导向套管上，这时是将导向套管插入到连接板的通道中，再将导向套管插入部分的圆周部位鼓凸出来胀入通道的凹槽中，从而使上管座固定在导向套管上。
上述重新组装方法的一种替代途径是使用一种连接结构将上管座可拆卸地安装在导向套管上端部。这种连接结构包括成形在上管座连接板中的外套筒，成形在相应的导向套管上端部的内套筒，以及插在内套筒中用来锁定内、外套筒的锁定管。每个外套筒的形式为穿过连接板的通道，其壁上有一个环状凹槽。每个内套筒的形式为导向套管的上端部分，它有一个向外凸出的环形凸鼓，当导向套管端部插入连接板通道时，环形凸鼓进入环状凹槽内。在导向套管上端部有多个细长的轴向狭槽，这样，就允许开狭槽的端部可以向内弹性收缩，从而使凸出部分可以插入连接板通道的环状凹槽中或从该凹槽中拉出。这样，把导向套管的内套筒插入与外套筒闭锁连接的位置或者由该处拉出。
锁定管从上管座上方插入到锁定位置，该锁定位置在形成内套筒的导向套筒空心的上端部分内。锁定管插入其锁定位置后，它使将内套筒的凸出部分夹持在与外套筒环状凹槽闭锁连接的位置上，由此防止内套筒从外套筒中滑出。为了防止振动或冲击引起的锁定管的偶然滑脱，通常把这样的锁定管完全固定在其锁定位置，例如使锁定管的圆周部位变形，从而与内套筒上的环状凸鼓的凹面闭锁连接。
尽管上述方法总的来说是可以接受的，但却有缺点，都需要在穿过上管座连接板延伸的通道侧壁中机械加工出环形凹槽。
本发明的主要目的就是要消除这一痹病，这样，本发明便属于一种可重新组装的核燃料组件，它包括至少一个管状导向套管，一个带一块连接板的上管座，至少有一条通道从连接板中穿过，以及把连接板连接或可拆卸地锁定到导向套管上端部的结构，其端部可移开地插入到所述通道中而且能弹性地从通常的伸张状态压缩到收缩状态，其特征在于所述导向套管的上端部向上伸展穿过所述通道且到达连接板的上表面之上;所述的结构是一种双锁定连接结构，它包括一个上夹持装置和一个下夹持装置，这两个装置布置在所述上端部分而且沿轴向间隔开，正好位于连接板所述上表面的上方和下表面的下方，所述上夹持装置从所述上端部径向凸出，当端部处于伸张状态时，其凸出处外径大于所述通道的内径，而端部处于压缩状态时，其外径小于所述通道的内径，同时，所述下部夹持装置也是径向凸出，但无论上端部处于伸张状态还是处于压缩状态，其外径都大于通道的内径。
以上所说的双锁定连接结构无须在连接板通道的侧壁上机械加工出环状凹槽。此外，因为该双锁定接头具有极好的轴向强度和抗横向载荷能力，所以它在上管座和导向套管之间提供了紧密而又坚固的连接。而且，它还使导向套管和锁定管容易插入和取出，在连接对准以及防止接头滑动方面，表现出优良的性能。
双锁定连接结构还包括一个锁定管，该锁定管可拆卸地插入导向套管的上端部，以固定处于伸张状态的所述上端部，所述锁定管有上、下凸块，这些凸块径向凸出，与位于上、下夹持装置处的所述上端部的内壁形成压配合。
下面仅通过举例，并参考附图，对一个最佳实施例进行描述，附图中
图1是体现本发明的可重新组装的燃料组件的侧视图，为清楚起见，对该组件进行了部分剖截;
图2是根据本发明的双锁定连接结构的部位分解剖面图;
图3是从图2上沿3-3线截取的并经放大了的剖视图;
图4是从图2上沿4-4线截取的、经放大了的剖视图;以及图5是由图2上几个部件组装成的双锁定连接结构的剖视图。
在下面的说明中，所有图中用相同的参考数字表示相同的或相应的部件，而诸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”以及其它类似的用语，仅为方便起见，不得视为限制性词语。
现在参考附图，特别是图1，其中，用垂直透视法缩小的、总的用参考号数10表示的可重新组装的核燃料组件包括用来把组件支承在核反应堆堆芯的下堆芯板上(图中未示出)的一个下端部结构或下管座12、从下管座12向上伸展的几根导向管或导向套管14，沿导向套管14轴向间隔开的横向格架16，一组整齐排列的横向间隔布置并由格架16支承的细长燃料棒18，一个监测管20，以及一个可拆卸地连在导向套管14的上端的上端部结构或上管座22，这样就组成一个能进行操作而不会损坏其对应部件的整体组件。
每一根燃料棒18含有核燃料芯块24，其两端分别由端塞26和28密封。上端塞26和芯块24之间设有压簧30，把芯块24紧紧压住。由裂变材料组成的燃料芯块是核反应堆中产生能量的来源。把水或含硼水之类的液状减速剂或冷却剂向上通过堆芯的燃料组件以抽取其中产生的热量去做有用功。
通过可在燃料组件10的预定位置上放置的导向套管内作往复移动的控制棒来控制裂变过程。上管座22有一块下连接板34，其上有多个贯穿的通道36(只画了一个)，而导向套管上端部38同轴地放置在相应的通道36内。与上管座22相连接的是棒束控制机构40，它包括一个带有径向锚钩或臂44的开有内螺纹的圆筒形部件42，每一个径向锚钩同一个或多个控制棒相连接，以便根据控制机构40的动作，带动控制棒作同样的运动。
现参考图2至图5，这些图表明了本发明中双锁定连接结构的特征，用46总的表示此结构，它把上管座22上的连接板34可拆卸地接在导向套管14的上端部38上。
如图中所示，任何一个导向套管的双锁定连接结构包括开在导向套管14上端部38中的纵向细长狭槽48，这样，当对着上端部38的纵向轴A施加向内的足够的径向力时，允许上端部38发生弹性收缩至一种被压缩状态。当所述的力移去之后，上端部38将弹性地恢复到它的伸张状态或更厉害的被压缩状态。一旦上管座安装就位，且导向套管端部38进入连接板34中相应的通道36中，这些力就会施加在导向套管14的上端部38上。
该连接结构46还包括上、下夹持装置，其形式最好是环形凸鼓50和52，它们由套管14的上端部38的周边向外鼓凸形成的，在轴向是间隔开的。当导向套管上端部38处于正常的或伸张的状态时，上环状凸出部分50的外径比同它相接的连接板通道36的内径大。当然，鉴于套管端部要插入连接板通道36或从其中抽出，上凸出部分50可被弹性压缩，使其外径小于连接板通道36的内径。当导向套管上端部38处在伸张或压缩状态时，环状凸出部分52的外径都比连接板通道36的内径大。环状凸出部分50和52在轴向上间隔一定的距离，这个距离基本上等于连接板34的上、下表面54、56之间的距离，这样，当导向套管14的上端部38穿进连接板通道36时，连接板34被夹持在上下环状凸出部分50、52之间，换句话说，导向套管上端部38就被锁定在连接板34上。
连接结构46还包括锁定管58，它可拆卸地插入导向套管上端部38内，进入其中的锁定位置，这样使导向套管上端部保持在其伸张位置中，因而连接板34就被夹持在环状凸出部分50和52之间。当然，如果把锁定管58从锁定位置中取出，在需要压缩以便从中取出连接板34时，就能保证上端部38处于被压缩状态。
为了把锁定管58固定在导向套管14的上端部38内的锁定位置上，沿轴向和圆周方向设置几个不连续的凸块60和62，它们与导向套管上端部38中的环状凸出部分50、52的凹侧相匹配，从而与其形成压配合。而且，管58在上凸块60上面有一个环状凸边64，在锁定管插入或拉出导向套管上端部38时，用它来夹紧锁定管。
尽管这里所示的套管上部38上的凸出部分50、52是围绕上端部38一圈整个地向外突出，但应知道，它们不一定要连续，可以分成许多短段，类似于锁定管的凸块60、62那样。还应知道，如果凸出部分50、52是连续的(如图所示)，那么，锁定管的上、下凸块60、62同样也可以是连续的，其形式可以是环绕锁定管的环形凸出部分。
权利要求
1.一种可重新组装的核燃料组件，它包括至少一个管状导向套管，一个带一块连接板的上管座，该连接板至少有一个贯穿的通道，以及把连接板固定和可拆卸地锁定在导向套管上端部的结构，该导向套管的上端部可拉出地插入所说的通道内，且可以从正常伸张状态弹性地压缩到被压缩状态；组件的特征在于所说的导向套管(14)的上端部(38)向上穿过所说连接板(34)的通道(36)，并伸到连接板(34)的上表面(54)的上方；所说的结构是双锁定连接结构(46)，它包括上夹持装置(50)和下夹持装置(52)，这两个夹持装置均设置在所说的上端部(38)上，而且在轴向上间隔一定的距离，正好位于连接板上表面(54)的上方和下表面(56)的下方，所说的上夹持装置(50)是从上端部(38)上径向突出而形成的，在上端部(38)处在伸张状态时，其凸出部分外径比所述通道(36)的内径大；当上端部(38)处于压缩状态时，它比通道(36)的内径小，而所述下夹持装置(52)也是从上端部(38)径向凸出而形成的，无论上端部(38)处于伸张还是压缩状态，下夹持装置(52)的凸出部分都比所述通道的内径大。
2.根据权利要求
1的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述双锁定结构(48)包括锁定管(58)，锁定管(58)可拆卸地插入在导向套管(14)的所述上端部(38)中，以保持上端部处于伸张状态，所述锁定管有径向凸出的上、下凸块(60、62)，以便与上、下夹持装置(50、52)所在的上端部(38)的内壁形成压配合。
3.根据权利要求
2的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述上凸块(60)为环绕锁定管(58)间隔布置的不连续的突出部分。
4.根据权利要求
2或3的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述的下凸块(62)为环绕锁定管(58)间隔布置的不连续的突出部分。
5.根据权利要求
1、2、3或4的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述上夹持装置(50)包括一个由导向套管(14)的所述上端部(38)向外鼓凸的周边形成的环状凸出部分。
6.根据权利要求
1、2、3、4或5的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述的下夹持装置(52)包括一个由导向套管(14)的所述上端部(38)向外鼓凸的周边形成的环状凸出部分。
7.根据权利要求
2、3或4的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述上、下夹持装置(50、52)包括两个由导向套管(14)的所述上端部(38)的向外鼓凸的周边形成的环状凸出部分，所述上、下凸块(60、62)与相应的鼓凸周边部分在其凹面可松开地拼合。
8.根据权利要求
2、3、4、5、6或7的一种可重新组装的核燃料组件，其特征在于所述锁定管(58)有一个设置在邻近其上端处的夹紧用的径向凸缘。
专利摘要
一种将燃料组件上管座的连接板固定和可拆卸地锁定到导向套管上端部的双锁定连接结构，套管插到穿过连接板的通道中，并可弹性压缩，以便从其中取出。连接结构包括导向套管的上端部38穿过通道36伸延到连接板34的上方，其上有正好在连接板上方和下方将连接板夹持在其间的上、下夹持装置(凸出部分50、52)。双锁定连接结构还包括一个可拆卸地插在导向套管端部38的锁定管58，锁定管有上、下突块60、62，与夹持装置形成压配合。
文档编号G21C3/334GK86103992SQ86103992
公开日1986年12月17日 申请日期1986年6月12日
发明者阿莱克桑德·小约翰·费尔德 申请人:西屋电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan