燃料組件的換料裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件的燃料組件的換料裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在船用反應(yīng)堆上進(jìn)行換料時(shí)，燃料組件須脫離水面跨區(qū)域運(yùn)輸。燃料組件脫離水面運(yùn)輸時(shí)，須解決輻射防護(hù)問(wèn)題，同時(shí)須對(duì)燃料組件進(jìn)行冷卻。而現(xiàn)有的設(shè)備只能進(jìn)行水下轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水上轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種實(shí)現(xiàn)水上轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件的燃料組件的換料裝置及方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種燃料組件的換料裝置，包括底部設(shè)有開(kāi)口以供燃料組件和水進(jìn)出的容器、取放所述燃料組件的抓取機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)所述抓取機(jī)構(gòu)升降的提升機(jī)構(gòu)、對(duì)所述容器內(nèi)的熱量進(jìn)行排出的冷卻機(jī)構(gòu)、以及啟閉所述容器底部的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)；
[0005]所述抓取機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述容器內(nèi)，所述提升機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述容器上部并連接提升和下降所述抓取機(jī)構(gòu)，所述冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述容器外側(cè)和/或頂部，所述開(kāi)閉機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述容器的底部，用于開(kāi)放所述開(kāi)口以供所述抓取機(jī)構(gòu)通過(guò)、或封閉所述開(kāi)口以使所述容器形成密閉空間。
[0006]優(yōu)選地，該換料裝置還包括設(shè)置在所述容器外側(cè)的屏蔽機(jī)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選地，所述屏蔽機(jī)構(gòu)包括內(nèi)層灌有鉛的金屬外殼;所述金屬外殼套在所述容器上。
[0008]優(yōu)選地，該換料裝置還包括將所述容器內(nèi)的熱量排出的風(fēng)冷機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)冷機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述容器頂部；
[0009]所述風(fēng)冷機(jī)構(gòu)包括風(fēng)機(jī)。
[0010]優(yōu)選地，所述抓取機(jī)構(gòu)包括數(shù)個(gè)可相對(duì)開(kāi)合的抓爪、對(duì)所述抓爪進(jìn)行導(dǎo)向和定位的導(dǎo)向銷、可上下移動(dòng)以控制數(shù)個(gè)所述抓爪的開(kāi)合的控制套、以及對(duì)所述抓爪開(kāi)合后進(jìn)行鎖定的機(jī)械鎖;所述控制套設(shè)置在數(shù)個(gè)所述抓爪外周，所述導(dǎo)向銷設(shè)置在所述抓爪的頂部，所述機(jī)械鎖設(shè)置在所述控制套和抓爪上。
[0011 ]優(yōu)選地，所述容器的頂部設(shè)有蓋設(shè)到所述提升機(jī)構(gòu)外圍的殼體，將所述提升機(jī)構(gòu)密封在所述容器頂部。
[0012]優(yōu)選地，所述提升機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、設(shè)置在所述電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)輪、以及繞覆在所述轉(zhuǎn)動(dòng)輪上并連接所述抓取機(jī)構(gòu)的連接件;或者，
[0013]所述提升機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述容器頂部并連接所述抓取機(jī)構(gòu)的提升氣缸。
[0014]優(yōu)選地，所述開(kāi)閉機(jī)構(gòu)包括可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述容器底部開(kāi)口處的閥門；所述閥門上設(shè)有供所述燃料組件通過(guò)以進(jìn)出所述容器的通孔;所述閥門打開(kāi)所述開(kāi)口時(shí)，所述通孔與所述容器內(nèi)部相連通。
[0015]優(yōu)選地，所述開(kāi)閉機(jī)構(gòu)還包括連接并驅(qū)動(dòng)所述閥門轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元；
[0016]所述驅(qū)動(dòng)單元包括電機(jī)或氣缸。
[0017]優(yōu)選地，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括冷卻管，所述冷卻管的進(jìn)水端和出水端分別連通所述容器內(nèi)頂部和底部;所述容器內(nèi)的水通過(guò)所述進(jìn)水端進(jìn)入所述冷卻管，冷卻后從所述冷卻管的出水端返回所述容器內(nèi)部。
[0018]本發(fā)明還提供一種燃料組件的換料方法，包括以下步驟:
[0019]S1、將容器定位于燃料組件上方，且以底部朝向所述燃料組件;所述容器內(nèi)部充滿水且其底部浸于水中；
[0020]S2、設(shè)置在所述容器底部的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)將所述容器底部的開(kāi)口打開(kāi)，提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)下降至所述燃料組件上；
[0021]S3、抓取機(jī)構(gòu)抓取所述燃料組件，所述提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)上升以將抓取的燃料組件運(yùn)至所述容器內(nèi)部；
[0022]S4、所述開(kāi)閉機(jī)構(gòu)將所述容器底部的開(kāi)口封閉，使所述容器形成密閉空間，從而將所述燃料組件封閉在所述容器內(nèi)；所述容器內(nèi)的熱量通過(guò)冷卻機(jī)構(gòu)排出。
[0023 ]優(yōu)選地，所述容器內(nèi)的水為含硼水。
[0024]本發(fā)明的有益效果:通過(guò)抓取機(jī)構(gòu)及提升機(jī)構(gòu)的配合將燃料組件運(yùn)至容器內(nèi)部，將燃料組件封閉在容器內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料組件的轉(zhuǎn)運(yùn)換料;并且通過(guò)設(shè)置的冷卻機(jī)構(gòu)將容器的熱量排出，保證裝有燃料組件的容器可脫離水面并長(zhǎng)時(shí)間保存，實(shí)現(xiàn)燃料組件的跨區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)，安全可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0026]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的燃料組件的換料裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0028]本發(fā)明的燃料組件的換料裝置，適用于燃料組件的換料、轉(zhuǎn)運(yùn)，特別適用于船用反應(yīng)堆燃料組件的換料、轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)燃料組件的跨區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)。
[0029]圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例的燃料組件的換料裝置的剖面結(jié)構(gòu)。該燃料組件的換料裝置包括容器10、抓取機(jī)構(gòu)20、提升機(jī)構(gòu)30、冷卻機(jī)構(gòu)40以及開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50。容器10用于燃料組件的容置，其頂部密封，底部設(shè)有開(kāi)口以供燃料組件和水進(jìn)出；抓取機(jī)構(gòu)20設(shè)置在容器10內(nèi)，用于取放燃料組件;提升機(jī)構(gòu)30設(shè)置在容器10上部并連接提升和下降抓取機(jī)構(gòu)20，驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)20升降；冷卻機(jī)構(gòu)40設(shè)置在容器10外側(cè)和/或頂部，對(duì)容器10內(nèi)的熱量進(jìn)行排出，維持容器10及其內(nèi)燃料組件的狀態(tài);開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50設(shè)置在容器10的底部，用于啟閉容器10的底部，開(kāi)放開(kāi)口 11以供抓取機(jī)構(gòu)20通過(guò)、或封閉開(kāi)口 11以使容器10形成密閉空間。
[0030]在換料時(shí)，燃料組件通過(guò)抓取機(jī)構(gòu)20和提升機(jī)構(gòu)30的配合被提升運(yùn)至容器10內(nèi)，在開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50封閉開(kāi)口后被封閉在容器10內(nèi)部，方便轉(zhuǎn)運(yùn)。同時(shí)，冷卻機(jī)構(gòu)40將容器10的熱量排出，將容器10及燃料組件維持在適當(dāng)?shù)臏囟?，保證裝有燃料組件的容器10可脫離水面并長(zhǎng)時(shí)間保存，實(shí)現(xiàn)水上、跨區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)，安全可靠。
[0031]為方便操作人員靠近容器10及出于安全考慮，該換料裝置還包括設(shè)置在容器10外側(cè)的屏蔽機(jī)構(gòu)60，對(duì)燃料組件的輻射進(jìn)行屏蔽。
[0032]優(yōu)選地，該屏蔽機(jī)構(gòu)60可包括內(nèi)層灌有鉛的金屬外殼61;金屬外殼61套在容器1上，對(duì)輻射進(jìn)行隔絕。金屬外殼61可選用不銹鋼外殼。
[0033]在換料裝置中，抓取機(jī)構(gòu)20用于抓取燃料機(jī)構(gòu)，將燃料機(jī)構(gòu)定位在容器10中。該抓取機(jī)構(gòu)20可包括數(shù)個(gè)可相對(duì)開(kāi)合的抓爪21、導(dǎo)向銷22、控制套23以及機(jī)械鎖24。導(dǎo)向銷22設(shè)置在抓爪21的頂部，對(duì)抓爪21進(jìn)行導(dǎo)向和定位，以使抓爪21準(zhǔn)確定位在燃料組件上方?？刂铺?3設(shè)置在數(shù)個(gè)抓爪21的外周，并可上下移動(dòng)以控制數(shù)個(gè)抓爪21的開(kāi)合;控制套23向上移動(dòng)時(shí)，數(shù)個(gè)抓爪21打開(kāi)，向下移動(dòng)時(shí)相對(duì)閉合。機(jī)械鎖24設(shè)置在控制套23和抓爪21上，對(duì)抓爪21開(kāi)合后進(jìn)行鎖定，防止抓爪21抓取燃料組件后松動(dòng)導(dǎo)致燃料組件的脫落。
[0034]在抓取燃料組件時(shí)，控制套23向上移動(dòng)使得數(shù)個(gè)抓爪21相對(duì)打開(kāi)，打開(kāi)至燃料組件外周;控制套23向下移動(dòng)使得抓爪21相對(duì)閉合，抓爪21夾持到燃料組件的外周，此時(shí)通過(guò)機(jī)械鎖24將抓爪21鎖定在閉合夾持的狀態(tài)，完成對(duì)燃料組件的抓取。放開(kāi)燃料組件時(shí)，反向操作即可。
[0035]提升機(jī)構(gòu)30設(shè)置在容器10上部，驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)20以平行容器10的高度方向進(jìn)行升降，將燃料組件提升至容器10內(nèi)或下放脫離容器10。對(duì)應(yīng)于提升機(jī)構(gòu)30，容器10的頂部設(shè)有殼體12，殼體12蓋設(shè)到提升機(jī)構(gòu)30的外圍，將提升機(jī)構(gòu)30密封在容器10上，防止提升機(jī)構(gòu)30、容器10內(nèi)部與外部空氣連通。
[0036]在本實(shí)施例中，提升機(jī)構(gòu)30包括電機(jī)31、設(shè)置在電機(jī)31轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)輪32、以及繞覆在轉(zhuǎn)動(dòng)輪32上并連接抓取機(jī)構(gòu)20的連接件33。電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，從而連接件33從轉(zhuǎn)動(dòng)輪32上放出使抓取機(jī)構(gòu)20下降、收卷在轉(zhuǎn)動(dòng)輪32上提升抓取機(jī)構(gòu)20。電機(jī)31通過(guò)電纜外接電源實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)。在電機(jī)31故障時(shí)，可通過(guò)將手輪連接電機(jī)31尾軸，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)31實(shí)現(xiàn)手動(dòng)升降抓取機(jī)構(gòu)20。連接電機(jī)31的電纜、電機(jī)31的尾軸可通過(guò)密封孔伸出或露出殼體12。
[0037]可以理解地，提升機(jī)構(gòu)30不限于上述的電機(jī)31等組件，例如，包括設(shè)置在容器10頂部并連接抓取機(jī)構(gòu)20的提升氣缸;提升氣缸的活塞連接抓取機(jī)構(gòu)20，通過(guò)伸縮帶動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)20升降。
[0038]開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50主要用于啟閉容器10底部的開(kāi)口11，設(shè)置方式不限定，例如為可開(kāi)合的密封蓋、閥門等。在本實(shí)施例中，如圖1中所示，開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50包括可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在容器10底部開(kāi)口 11處的閥門51;閥門51上設(shè)有供燃料組件通過(guò)以進(jìn)出容器10的通孔510。閥門51打開(kāi)開(kāi)口 11時(shí)，通孔與容器1內(nèi)部相連通，開(kāi)放開(kāi)口 11，從而燃料組件可通過(guò)開(kāi)口 11進(jìn)出容器1。
[0039]另外，開(kāi)閉機(jī)構(gòu)50還包括連接并驅(qū)動(dòng)閥門51轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元52。驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)52閥門51轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使通孔510和容器10內(nèi)部連通，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元52驅(qū)動(dòng)閥門51轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，通孔510和容器10內(nèi)部隔絕，將容器10開(kāi)口 11封閉。驅(qū)動(dòng)單元52可包括電機(jī)或氣缸。在驅(qū)動(dòng)單元52故障時(shí)，可將驅(qū)動(dòng)單元52與閥門51脫離，可通過(guò)遠(yuǎn)程機(jī)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)閥門軸來(lái)驅(qū)使閥門51的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而啟閉開(kāi)口 11。
[0040]容器10在承載燃料組件時(shí)內(nèi)部充滿水，優(yōu)選含硼水。燃料組件的熱量會(huì)傳遞到水中，使水溫度及容器10內(nèi)部溫度升高。為將水及容器10內(nèi)部的溫度維持在