[發(fā)明專利]核燃料棒制造的分段補(bǔ)給系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680001821.0
• 申請(qǐng)日: 2006-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN101589440A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·L·克勞福德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿利發(fā)NP有限公司
• 主分類號(hào): G21C19/00
• 分類號(hào): G21C19/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 朱德強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輕水反應(yīng)堆核燃料組件的燃料棒的生產(chǎn)。更特別地， 本發(fā)明提供一種在核燃料組件的核燃料棒的生產(chǎn)過(guò)程中，用于將核燃 料芯塊容納在核燃料棒包殼管中的分段補(bǔ)給系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

由于在燃料生產(chǎn)中需要采取一定量的預(yù)防步驟，核燃料的生產(chǎn)通 常昂貴和復(fù)雜。為了生產(chǎn)安全的核燃料，核燃料棒設(shè)計(jì)成具有幾個(gè)不 同的構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件具有特別的技術(shù)目的。最里面構(gòu)件通常是濃縮鈾 陶瓷材料，它制成芯塊的形式。各個(gè)芯塊頭尾相連以柱形放置。芯塊 然后放置在由抗腐蝕金屬制造的細(xì)長(zhǎng)棒(稱為燃料包殼)的內(nèi)部。通 常，根據(jù)幾種工藝將核燃料芯塊裝載到燃料包殼內(nèi)。濃縮鈾陶瓷材料 在反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)燃料包殼使其免受機(jī)械和化學(xué)磨損。在最初 制造時(shí)，在棒的兩端，核燃料包殼是敞開的(未密封的)。第一個(gè)下端 件能夠焊接到包殼上。然后將核燃料芯塊填充該包殼。最后，將上端 件焊接到燃料包殼的留下的敞開端，由此形成制成的燃料棒。作為預(yù) 防措施，彈簧和/或其他器件也包括在由燃料包殼封閉的空間內(nèi)，以允 許鈾燃料芯塊在燃料包殼中在規(guī)定范圍內(nèi)膨脹和偏移。每個(gè)制成的燃 料棒然后由燃料棒制造商貯存。在用于形成燃料組件的過(guò)程中，大量 的制成的燃料棒然后按平行布置構(gòu)造，由燃料組件隔架分開，以防止 燃料棒彼此接觸。

目前將核燃料芯塊容納在燃料包殼內(nèi)的工藝具有一些缺點(diǎn)，因此 經(jīng)濟(jì)上不是有效的。由于所涉及構(gòu)件的敏感特性，核燃料棒的生產(chǎn)需 要質(zhì)量保證檢查，以確保在核燃料棒的生產(chǎn)中不出現(xiàn)缺陷。為了消除 人為錯(cuò)誤，許多的系統(tǒng)和工藝希望使用自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)消除工人在工藝 過(guò)程中的介入。愿望雖好，但是自動(dòng)化系統(tǒng)必須仔細(xì)地設(shè)計(jì)，以便在 燃料棒的制造過(guò)程中，沒(méi)有任何阻塞機(jī)器和使生產(chǎn)停止的松動(dòng)部件和/ 或零件產(chǎn)生。這些自動(dòng)化系統(tǒng)的形成是極端復(fù)雜的，而且所形成的系 統(tǒng)由于設(shè)計(jì)人員不能精確預(yù)測(cè)在燃料棒的生產(chǎn)中所遇到的故障模式和 問(wèn)題而易出錯(cuò)誤。

在目前的自動(dòng)化裝載系統(tǒng)中，核燃料芯塊從燃料芯塊升降機(jī)提取 并由傳送機(jī)輸送到分段補(bǔ)給臺(tái)。芯塊在條形碼讀出器的協(xié)助下從燃料 芯塊升降機(jī)裝卸，條形碼讀出器限制核燃料芯塊從燃料芯塊升降機(jī)的 進(jìn)出。燃料芯塊從燃料芯塊托盤取出，該托盤攜帶芯塊并將其放置在 分段補(bǔ)給臺(tái)上。燃料芯塊平行定向放置，然后由推動(dòng)裝置壓實(shí)，以形 成含鈾陶瓷材料柱。推動(dòng)裝置連接到一個(gè)線性可變差接變壓器，該變 壓器構(gòu)造成可提供一個(gè)電輸出信號(hào)。該信號(hào)然后被讀出，因此單個(gè)燃 料芯塊柱的總長(zhǎng)被確定。然后，計(jì)算機(jī)將燃料棒的整個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)格和從 線性可變差接變壓器得到的輸出信號(hào)比較。如果在核燃料芯塊柱長(zhǎng)度 的預(yù)期設(shè)計(jì)值和測(cè)量值之間的差滿足預(yù)定的閾值，然后用核芯塊柱裝 載燃料棒包殼。如果燃料芯塊柱的總長(zhǎng)度在閾值之外，然后，燃料芯 塊從分段補(bǔ)給臺(tái)上被拒收。上端帽然后被焊接到燃料棒包殼的現(xiàn)有敞 開側(cè)，由此制成核燃料棒。

只利用線性可變差接變壓器的自動(dòng)化系統(tǒng)不能識(shí)別位于分段補(bǔ)給 臺(tái)上的損傷的燃料芯塊。這些自動(dòng)化系統(tǒng)在核燃料棒的制造過(guò)程中只 檢查要容納在包殼內(nèi)的核材料的總長(zhǎng)，并不執(zhí)行任何其他質(zhì)量保證檢 查。這樣，如果單個(gè)核燃料芯塊破裂，破裂的燃料芯塊將被裝載進(jìn)入 核燃料棒，只要預(yù)期的核燃料芯塊柱的總長(zhǎng)在規(guī)定的設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)。 在不規(guī)則形狀的燃料芯塊的情況下，只要燃料芯塊柱的總長(zhǎng)在預(yù)期的 總長(zhǎng)參數(shù)范圍內(nèi)，破裂的燃料芯塊將被容納到核燃料棒包殼內(nèi)。如果 燃料芯塊是不規(guī)則形狀的，芯塊將接合在緊配合包殼上，因此阻塞裝 載操作。然后，操作員必須從分段補(bǔ)給臺(tái)取出核燃料芯塊。然后，裝 載設(shè)備必須重新調(diào)整，新的燃料盤必須提供到分段補(bǔ)給臺(tái)，以便核燃 料棒的繼續(xù)生產(chǎn)。在阻塞條件下，許多核燃料芯塊從分段補(bǔ)給臺(tái)的卸 載需要許多手工操作，引起停止核燃料棒的生產(chǎn)。這種阻塞阻礙了分 段補(bǔ)給裝置的整個(gè)生產(chǎn)能力，并嚴(yán)重限制了生產(chǎn)率。

其他燃料芯塊裝載系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是這些系統(tǒng)需要連續(xù)精細(xì)調(diào) 整線性可變差接變壓器系統(tǒng)，以便精確地測(cè)量出現(xiàn)在分段補(bǔ)給臺(tái)上的 核燃料芯塊柱的長(zhǎng)度。對(duì)于在分段補(bǔ)給臺(tái)上的燃料芯塊，需要大量的 線性可變差接變壓器，以提供出現(xiàn)的燃料芯塊柱的精確測(cè)量。因此有 必要提供一個(gè)系統(tǒng)，它將精確地測(cè)量出現(xiàn)在分段補(bǔ)給臺(tái)上的核燃料芯 塊柱。

同樣有必要提供一個(gè)設(shè)備和方法，它們將能夠使操作員在核燃料 棒的制造過(guò)程中執(zhí)行核燃料芯塊的附加質(zhì)量保證檢查。