[发明专利]核燃料组件搬运装置

说明书

相关申请的交叉参照

本申请要求2013年3月5日提交的美国专利申请序列号No.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1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No.61/756,136的优先权。

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。