一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及核燃料循環(huán)技術領域，具體地，涉及一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置。
【背景技術】
[0002]反應堆燃料元件的裂變氣體釋放率測量是輻照后檢驗的一項重要內(nèi)容，它對于評價重水堆燃料組件以及同類燃料組件的設計、制造和性能改進提供依據(jù)。刺孔技術是將燃料棒包殼刺穿，利用壓差將裂變氣體完全釋放出來，是進行裂變氣體分析測量的關鍵環(huán)節(jié)，目前常用的刺孔方法有2種:機械刺孔和激光刺孔。國內(nèi)外壓水堆燃料元件裂變氣體釋放和收集裝置普遍采用機械刺孔方式，主要是因為壓水堆燃料元件空腔體積大，刺孔位置基本不受限制，刺孔深度和壓力等參數(shù)容易控制；由于重水堆燃料元件自由空腔體積小(約
0.5ml)，近似于實芯棒，以及燃料元件支撐塊對密封性的影響，刺孔位置和燃料元件靜態(tài)密封困難，機械刺孔難以推廣使用。激光刺孔，由于激光能量強，裝置安裝在熱室內(nèi)，技術參數(shù)不易控制，刺孔包殼可能破壞燃料芯塊，甚至溶解燃料元件，長期使用，設備維護困難。
[0003]由于重水堆燃料元件自由空腔體積小(約0.5ml)，近似于實芯棒，國內(nèi)首次開展了重水堆燃料元件刺孔裝置研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠在強放射性環(huán)境中實現(xiàn)對重水堆燃料元件進行鉆孔、將裂變氣體完全釋放出來的重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是:
一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置，包括機架，機架上設置有密封座A，密封座A內(nèi)設置有用于安裝重水堆燃料元件的孔A，所述的密封座A上還設置有用于密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間間隙的密封件，密封座A連接有氣體收集座，氣體收集座具有貫穿氣體收集座且垂直于孔A的通孔B，密封座A上設置有連通孔A和通孔B的一端的孔C，氣體收集座通過可軸向伸縮的管件連接密封座B，管件的一端連通通孔B的另一端，密封座B具有貫穿密封座B的軸孔，管件的另一端連通軸孔，孔C、通孔B、管件和軸孔均同軸設置，密封座A與氣體收集座之間、氣體收集座與管件之間、管件與密封座B之間均為密封連接結構；密封座B上安裝有電鉆，電鉆的電機軸連接有軸，軸可轉動地安裝于密封座B的軸孔內(nèi)，軸與軸孔之間設置有密封軸與軸孔之間間隙的動密封結構，軸的下部位于由管件、通孔B和孔C構成的通道內(nèi)，鉆頭固定安裝于軸的下端，機架上固定安裝有驅動電鉆沿軸的軸向往復運動的驅動裝置。
[0006]使用時，將重水堆燃料元件插入密封座A的孔A，通過密封件密封重水堆燃料元件，開啟真空系統(tǒng)，對系統(tǒng)抽真空，當系統(tǒng)真空度達到技術要求時，開啟電鉆電源，啟動電鉆，驅動裝置驅動電鉆，電鉆的電機軸通過軸帶動鉆頭旋轉，高速旋轉的鉆頭隨電鉆的軸向運動到重水堆燃料元件包殼表面，并鉆穿重水堆燃料元件包殼，裂變氣體開始釋放，當鉆頭達到一定深度，驅動裝置限制鉆頭移動，關閉電鉆電源，驅動裝置軸向撤出電鉆，鉆頭離開重水堆燃料元件，裂變氣體完全釋放出來，進入氣體收集座的通孔B進行收集，鉆孔完成。動態(tài)密封結構實現(xiàn)鉆孔過程中的動密封。
[0007]本發(fā)明能夠在強放環(huán)境中將重水堆燃料元件的包殼刺穿，針對空腔體積小、類似實芯棒的重水堆燃料元件，實現(xiàn)定點和定位刺孔。
[0008]所述的機架上還安裝有將密封座A的孔A內(nèi)安裝的重水堆燃料元件從孔A內(nèi)頂出的卸料裝置。當鉆孔完成后，燃料元件無法取出時，可以使用卸料裝置將燃料元件推出密封座A。
[0009]所述的驅動裝置為驅動氣缸A，驅動氣缸A沿與軸的軸線平行的方向設置，電鉆與驅動氣缸A的活塞桿固定連接。
[0010]所述的孔A為貫穿密封座A的通孔，重水堆燃料元件從孔A的一端安裝于密封座A內(nèi)，所述的卸料裝置包括驅動氣缸B和推桿，驅動氣缸B沿平行于孔A軸線的方向設置，驅動氣缸B的活塞桿固定連接推桿，推桿位于密封座A的孔A內(nèi)，并位于與重水堆燃料元件插入側相對的一側。使用驅動氣缸B推動推桿，將重水堆燃料元件推出密封座A的孔A。
[0011 ] 所述的密封座B為磁流體密封座，所述的軸為配合安裝于磁流體密封座內(nèi)的磁流體密封軸，磁流體密封軸與磁流體密封座間為密封軸與軸孔之間間隙的磁流體密封結構。磁流體密封軸采用金屬軟管密封，實現(xiàn)鉆孔過程中的動態(tài)密封。在強放射性熱室環(huán)境中首次采用磁流體密封技術，實現(xiàn)了刺孔過程中的動態(tài)密封。
[0012]所述的密封件為密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間間隙的密封圈。密封圈設置于孔A與重水堆燃料元件之間，并通過形變密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間的間隙。
[0013]所述的密封圈采用0型密封圈，將重水堆燃料元件插入密封座A的孔A后，密封圈密封重水堆燃料元件。在強放射性熱室環(huán)境中，采用重水堆燃料元件局部密封，實現(xiàn)了對重水堆燃料元件的靜態(tài)密封。所述的密封座A上還設置有用于將密封圈進行擠壓實現(xiàn)密封的旋轉手柄。從而，通過旋轉手柄擠壓密封圈密封重水堆燃料元件。
[0014]所述的機架具有用于支撐重水堆燃料元件的水平支架。
[0015]所述的可軸向伸縮的管件為波紋管。
[0016]所述的氣體收集座設置有連通孔B的氣體導出管，并將氣體導出管連接系統(tǒng)管道。通過氣體導出管將進入氣體收集座的通孔B的裂變氣體導出鉆孔裝置，并且，裂變氣體經(jīng)氣體導出管進入系統(tǒng)管道。
[0017]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、建立了重水堆燃料元件裂變氣體釋放鉆孔技術，能夠在強放射性環(huán)境中實現(xiàn)對空腔體積小、類似實芯棒的重水堆燃料元件進行鉆孔，將裂變氣體完全釋放出來，為重水堆燃料元件裂變氣體測量工作提供重要支持。
[0018]2、根據(jù)重水堆燃料棒空腔體積小，類似實芯棒的特點，首次采用了機械鉆孔技術對重水堆燃料元件進行定點和定位刺孔，實現(xiàn)重水堆燃料元件裂變氣體釋放。
[0019]3、為了保證鉆孔裝置的密封性能，在強放射性熱室環(huán)境中首次采用燃料元件局部密封和磁流體密封技術，實現(xiàn)了鉆孔裝置的靜態(tài)密封和刺孔過程中的動態(tài)密封。
[0020]4、本發(fā)明專利可用于重水堆燃料元件裂變氣體釋放的刺孔，也可推廣應用于各種類型燃料元件刺孔，為燃料元件裂變氣體測量中刺孔技術的選擇提供了一種新方法。
[0021]5、本發(fā)明專利采用的磁流體密封技術為強放射性環(huán)境中的動態(tài)密封提供了一種新方法。
[0022]6、本發(fā)明實現(xiàn)了重水堆燃料元件裂變氣體測量的刺孔，建立了重水堆燃料元件鉆孔技術，為重水堆燃料元件裂變氣體測量提供了重要技術支持；設計了鉆孔裝置，通過氣動方式利用高速旋轉的鉆頭將重水堆燃料元件包殼刺穿，裂變氣體完全釋放出來；采用燃料元件局部密封技術和動態(tài)磁流體密封技術，實現(xiàn)了燃料元件的局部靜態(tài)密封和刺孔過程中的動態(tài)密封。設計了旋轉手柄密封燃料元件，方便了機械手操作，減少了鉆頭刺孔過程中燃料元件的轉動，能夠保證不同燃料元件刺孔位置基本相同。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的剖視結構示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明設置水平支架時的結構示意圖。
[0026]附圖中標記及相應的零部件名稱:
1-鉆頭，2-軸，3-重水堆燃料元件，4-密封座A，5-氣體收集座，6-管件，7-密封座B，8-電鉆，9-驅動裝置，10-推桿，11-旋轉手柄，12-水平支架，13-驅動氣缸B。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0028]實施例:
如圖1、圖2所示一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置，包括機架，機架上設置有密封座A4，密封座A4內(nèi)設置有用于安裝重水堆燃料元件3的孔A，所述的密封座A4上還設置有用于密封重水堆燃料元件3與密封座A4的孔A之間間隙的密封件，密封座A4連接有氣體收集座5，氣體收集座5具有貫穿氣體收集座5且垂直于孔A的通孔B，密封座A4上設置有連通孔A和通孔B的一端的孔C，氣體收集座5通過可軸向