[发明专利]处理核材料样品夹的夹紧和锁定/解锁系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的夹紧和锁定/解锁系统。

本发明实现的主要用途是核子研究用反应堆中核材料样品夹的处理，以允许样品夹插入和取出而不会相对于外部环境破坏安全壳。

虽然参考主要用途在下文中进行描述，本发明还用于如下任意应用，包括必须将内管插入外管并且将两者随着插入而锁定在一起，以及反过来在将容纳在外管内的内管取出之前，使管相互解锁。

为了简明，整个申请中，样品夹管被称为“SH”管，而测试设备夹管被称为“IH”管。

整个申请中，术语“下”、“上”、“垂直”、“抬高”、“降低”、“底部”和“顶部”将被理解为以垂直设置的外管为基准的含义并且通过夹紧元件从其上端部的顶部进行处理。因此，在允许内管插入到外管的装卸作业其间，降低夹紧元件。

背景技术

为了测试材料和燃料经受热量、中子乃至表示工业核反应堆中全部操作的化学应力燃料如何工作，通常的做法是使用研究用反应堆，种种反应堆是核电反应堆系统的研究开发过程中不可缺少的工具。

这些研究用核反应堆还被公认为辐照用堆，因为其允许在位于靠近反应堆堆芯或反应堆堆芯内的燃料池中的核材料（例如核燃料）样品上进行辐照实验。

尤其是，不久将在法国投入使用的研究用反应堆，朱尔斯-霍洛维茨（Jules Horowitz）反应堆（JHR）将可能研究各种辐照情况下核燃料如何工作。

为了在辐照用堆中进行辐照实验，特别根据堆芯内部和/或辐射量集中区域附近的专用位置具体设计辐照设备。

在JHR反应器中，存在为了研究核燃料和用于容纳核燃料的燃料棒的包覆材料而特别设计的辐照设备。

为了在研究用核反应堆中处理核材料样品，已知应用是通过样品夹使用管，管内容纳样品，例如成列核燃料芯块。

更具体而言，样品夹管（SH管）包括一些具有不同横截面的管状部分，包括在下文中被称为夹紧头的上部加宽部分，SH管通过该部分被夹紧从而可以被处理。要照射的样品本身被放入远离夹紧头的一部分SH管中，优选为放在远离此处的相对端部，尤其是在样品为成列的辐照燃料芯块时。在位于堆芯内部或者附近的辐照安装结构中，在辐照实验所需的条件下（T°、环境等），容纳样品的部分SH管需要放置在承受中子流的区域内。

为了测量与样品有关的物理参数，规定SH管被插入到在下文中称为测试设备夹管（IH管）的同心盲管中，该IH管中特别容纳测量传感器和冷却系统。IH管被固定到辐照设备的一部分上。

此外，为了满足安全目标，必须确保构成内管的SH管和构成外管的IH管之间的密封，以便形成安全壳屏障，因为在通常为至少160巴的高压下，在IH和SH管之间循环的冷却系统制冷剂必须不能逸入辐照用堆的燃料池内。换句话说，在安装的辐照结构中，必须将SH管锁定且密封在IH管内。

因此，在进行辐照实验之前，处理SH管必然导致用夹紧元件夹住该SH管，降低夹紧元件和SH管以将后者插入IH管内，利用密封将两者SH和IH管锁定在一起，并且抬高其上的夹紧元件。

为了反向操作，在已经进行辐照实验之后，处理容纳在IH管内的SH管必然导致降低夹紧元件，使用夹紧元件夹紧SH管，使SH管从IH管解锁，然后利用SH管抬高夹紧元件。

再者，为了满足安全要求，通过夹紧元件进行的SH管夹紧必须利用夹紧锁定进行。

在处理核材料或者放射性物质领域中，已知应用是利用锁定指的夹紧来使用带有夹紧手爪的夹紧系统（夹紧组件），以及使用钩来锁定/解锁包含核材料的外壳或桶或者本身包含放射性物质的外壳。使用钩作为锁定装置通常是有利的，因为这些构成可靠的解决方案，该方案同时易于制造并且特别包括很少机械部件。

这里提及专利申请FR2 725 188，其描述了一种将带盖的桶连接到带有内部密封的容器门上以便取出放射性物体的方案，由此使用枢轴安装在内部密封上的钩实现盖子相对于内部密封锁定/解锁，并且使用枢轴安装在容器壁上被称为双臂曲柄的钩使桶相对于容器锁定/解锁。所述方案中的一个主要缺陷在于，其实际上需要装配两个单独的锁定/解锁系统，这增加了部件的数量以及被卡住的风险。此外，在实际正确锁住之前，处理桶必然导致使用设在下方的提升板。目前，在本发明所针对的主要应用中，难以想到将任何提升设备安装在SH和IH管下方。最后，所述方案的完整实施，即用来去除盖子和内部密封以将桶的内部暴露于容器容积内，必然导致大量的处理操作以及漫长的处理时间。目前，在研究用核反应堆范围内，利用新样品替换照射过的样品而不会破坏安全壳需要简单快捷的操作，因此会增加在给定时间内利用同一IH管进行的实验数。