一种新型石墨反应堆退役用废石墨块拆除装置

技术领域

本发明涉及核设施退役拆除技术领域，尤其是涉及一种新型石墨反应堆退役用废石墨块拆除装置。

背景技术

石墨具有优良的中子减速性能和良好的抗热冲击性，因此在核工业中，石墨常被用作核反应堆的慢化和反射层材料。石墨反应堆就是一类用石墨作为中子慢化剂的核反应堆，其堆芯是将大块的立方体石墨堆砌起来，将核燃料棒插入其中，然后启动反应堆，铀235裂变后释放出的快中子就会被石墨减速，然后去撞击新的铀235原子核，于是产生链式反映。核石墨自身会因为快中子的辐照而肿胀变形、弯曲或发生机械断裂，在核设施的退役后，需要对这些废弃的核石墨进行拆除。

但是废石墨的拆除面临着诸多问题：1.废石墨储量较大，且目前专业石墨拆除装置较少，人工拆除效率较较低；2.石墨在堆芯中直接受辐射，活度大，具有较多潜能，如果人工拆除，会极大影响工作人员的身体健康；3.废石墨中有许多长寿命放射性核素，若在处理时遇到火星或明火会可能会导致石墨被燃烧使环境污染范围扩大；4.废石墨通常形状不规则且强度较低，要完整拆除且整体整备包装比较困难。

现有技术CN115376714A公开了一种拆除装置及拆除设备，其包括主体件、驱动件、第一钻头、对位件和第二钻头，驱动件固定于主体件，第一钻头连接驱动件，驱动件被配置为能够驱动第一钻头沿第一方向相对主体件移动。对位件，用于使第一钻头与石墨块上的固定结构对位。第二钻头连接主体件。拆除装置处于破拆模式，第一钻头与石墨块上的固定结构对位，驱动件驱动第一钻头沿第一方向进给，以使第一钻头能够破坏固定结构。拆除装置处于涨紧模式，主体件带动第一钻头和第二钻头沿第一方向进给，以使第一钻头和第二钻头能够钻入石墨块中并与石墨块涨紧固定。上述拆除装置能够实现对密度高、重量大的石墨块进行稳定抓取，解决核石墨拆除困难的问题。

上述装置在使用时仍存在一定缺陷，在处于破拆模式下时，直接使用第一钻头破坏固定结构，钻头钻取时可能会产生火星造成具有潜能的废石墨块被点燃而造成环境污染；在涨紧模式下时，采用涨紧的形式取下废石墨块，这样容易导致废石墨块碎裂，不能很好保证废石墨块拆除时的完整性，影响进一步拆除工作。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种新型石墨反应堆退役用废石墨块拆除装置，用于拆除反应堆坑中的核石墨，核石墨由若干个石墨块堆砌而成，其包括装置主体、驱动组件、破拆刀组与吊装组件，驱动组件设置于装置主体的顶部，破拆刀组设置于装置主体的底部，破拆刀组与驱动组件传动连接，破拆刀组可在驱动组件的驱动下将堆砌的石墨块逐个拆分，吊装组件设置于装置主体的底部，吊装组件与驱动组件传动连接，吊装组件可在驱动组件的驱动下将拆分后的石墨块取出。

作为本发明进一步的方案：破拆刀组包括铣刀驱动杆舱，铣刀驱动杆舱设置于装置主体的底部，并且与驱动组件传动连接，铣刀驱动杆舱内设有铣刀驱动杆，铣刀驱动杆的下端设有铣削刀头。

作为本发明进一步的方案：破拆刀组包括钻头驱动杆舱，钻头驱动杆舱设置于装置主体的底部，并且与驱动组件传动连接，钻头驱动舱内设有钻头驱动杆，钻头驱动杆的下端设有钻头。

作为本发明进一步的方案：破拆刀组包括刀头驱动杆舱，刀头驱动杆舱设置于装置主体的底部，并且与驱动组件传动连接，刀头驱动舱内设有刀头驱动杆，刀头驱动杆的下端设有切割刀头。

作为本发明进一步的方案：吊装组件包括吊装驱动杆舱，吊装驱动杆舱设置于装置主体的底部，并且与驱动组件传动连接，吊装驱动杆舱内设有吊装驱动杆，吊装驱动杆的下端设有四个多关节吊装臂，四个多关节吊装臂以吊装驱动杆的轴心为中心呈环形阵列分布，多关节吊装臂内设有钢丝绳。

作为本发明进一步的方案：装置主体的底部设有弹性支撑臂，弹性支撑臂的下端设有支撑板，支撑板上开设有供破拆刀组与吊装组件穿过的通孔。

作为本发明进一步的方案：装置主体的顶部设有限位架，限位架包括限位顶板，限位顶板的四周设有限位侧板，限位顶板与限位侧板之间配合形成限位腔，驱动组件设置于限位腔内。

作为本发明进一步的方案：铣削刀头呈圆柱形。

作为本发明进一步的方案：切割刀头呈楔形。

作为本发明进一步的方案：限位顶板的顶端设有换装接头。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的结构紧凑合理，操作方便，制作成本低，具有较高的市场推广价值。

2、本发明通过设置破拆刀组，可快速灵活地将堆砌的石墨块逐个拆分，而且各刀具相互配合完成石墨块的拆分过程中，不易产生火星，可有效避免钻头钻取产生火星而点燃具有潜能的石墨块的现象发生。

3、本发明通过设置吊装组件，在取出石墨块的过程中能够很好的包裹住石墨块，相对于现有技术中采用取吸、拉或拽等方式，更加有效的保证了废石墨块拆除时的完整性，提高了工作效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

图2是单个石墨块的结构示意图。

图3是本发明的铣削刀头结构示意图。

图4是本发明的钻头结构示意图。

图5是本发明的多关节吊装臂结构示意图。

图中：100、装置主体，200、驱动组件，300、破拆刀组，400、吊装组件，500、弹性支撑臂，600、支撑板，700、限位架，800、换装接头，900、石墨块，310、铣刀驱动杆舱，320、铣刀驱动杆，330、铣削刀头，340、钻头驱动杆舱，350、钻头驱动杆，360、钻头，370、刀头驱动杆舱，380、刀头驱动杆，390、切割刀头，410、吊装驱动杆舱，420、吊装驱动杆，430、多关节吊装臂，440、钢丝绳，610、通孔，710、限位顶板，720、限位侧板，910、钢铁板，920、钢管孔，930、销钉孔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明实施例中，提供了一种新型石墨反应堆退役用废石墨块拆除装置，用于拆除反应堆坑中的核石墨，核石墨由若干个石墨块900堆砌而成，单个石墨块900的表面包裹有钢铁板910，钢铁板910的表面开设有钢管孔920与销钉孔930，堆砌的石墨块900之间通过销钉孔930间插装销钉连接，钢管通过钢铁板910上的钢管孔920穿插在石墨块900中。

一种新型石墨反应堆退役用废石墨块拆除装置包括装置主体100、驱动组件200、破拆刀组300与吊装组件400，驱动组件200设置于装置主体100的顶部，破拆刀组300设置于装置主体100的底部，破拆刀组300与驱动组件200传动连接，破拆刀组300可在驱动组件200的驱动下将堆砌的石墨块900逐个拆分，吊装组件400设置于装置主体100的底部，吊装组件400与驱动组件200传动连接，吊装组件400可在驱动组件200的驱动下将拆分后的石墨块900取出。

在石墨块900的拆除过程中，首先驱动组件200驱动破拆刀组300运作，将钢铁板910、钢管与销钉破坏，使相邻的石墨块900分开，并使石墨块900裸露出来，接着驱动组件200驱动吊装组件400运作将裸露出的石墨块900取出，即可完成石墨块900的拆除。

破拆刀组300包括铣刀驱动杆舱310，铣刀驱动杆舱310设置于装置主体100的底部，并且与驱动组件200传动连接，铣刀驱动杆舱310内设有铣刀驱动杆320，铣刀驱动杆320的下端设有铣削刀头330，在进行铣削工作时，其工作状态如图3所示，驱动组件200给铣刀驱动杆舱310输送动力，驱动铣刀驱动杆320向下移动，从而驱动铣削刀头330向下移动，对石墨块900上方的钢铁板910进行铣削，并铣削至1mm厚，接着驱动铣刀驱动杆320上升复位，进行后续拆除工作。

破拆刀组300包括钻头驱动杆舱340，钻头驱动杆舱340设置于装置主体100的底部，并且与驱动组件200传动连接，钻头驱动舱内设有钻头驱动杆350，钻头驱动杆350的下端设有钻头360，在进行钻孔工作时，其工作状态如图4所示，驱动组件200给钻头驱动杆舱340提供动力，驱动钻头驱动杆350向下移动，从而带动钻头360向下移动钻入钢管中，以使钢管的壁厚仅剩下1mm，接着驱动钻头驱动杆350上升复位，进行后续拆除工作。

破拆刀组300包括刀头驱动杆舱370，刀头驱动杆舱370设置于装置主体100的底部，并且与驱动组件200传动连接，刀头驱动舱内设有刀头驱动杆380，刀头驱动杆380的下端设有切割刀头390，当铣削与钻孔工作完成后，驱动组件200给刀头驱动杆舱370输送动力，驱动刀头驱动杆380向下移动，从而带动切割刀头390向下移动将铣削后的钢铁板910顶开以及将钻孔后的钢管切断，使石墨块900裸露出来，接着驱动刀头驱动杆380上升复位，进行后续吊装工作。

吊装组件400包括吊装驱动杆舱410，吊装驱动杆舱410设置于装置主体100的底部，并且与驱动组件200传动连接，吊装驱动杆舱410内设有吊装驱动杆420，吊装驱动杆420的下端设有四个多关节吊装臂430，四个多关节吊装臂430以吊装驱动杆420的轴心为中心呈环形阵列分布，多关节吊装臂430内设有钢丝绳440，在进行吊装工作时，其工作状态如图5所示，当石墨块900裸露出来后，驱动组件200给吊装驱动杆舱410传输动力，驱动吊装驱动杆420沿钢管切除后的钢管孔920向下移动至石墨块900底部，钢丝绳440产生形变，使多关节吊装臂430沿着石墨块900与底部钢铁板910的缝隙向四周进行延伸，当延伸至触碰侧边钢铁板910时，多关节吊装臂430头部与其碰撞反射改变运动方向，使其向上移动以实现对石墨块900的包裹，接着驱动吊装驱动杆420上升，将石墨块900移出，完成单个石墨块900的拆除。

需要说明的是，对于钢铁板910与钢管，首先由铣削刀头330将钢铁板910铣削至1mm厚，再由钻头360将钢管钻至剩1mm厚，接着由切割刀头390将钢铁板910与钢管破坏，可有效避免产生火星而点燃具有潜能的石墨块900的现象发生，驱动组件200可采用液压缸、气缸、蜗轮蜗杆、齿轮齿条等结构，其能够破拆刀组300与吊装组件400完成拆除工作即可，避免采用任何电机及电子元器件，防止石墨反应堆中辐射计量过高导致装置失灵的现象发生。

装置主体100的底部设有弹性支撑臂500，弹性支撑臂500的下端设有支撑板600，支撑板600上开设有供破拆刀组300与吊装组件400穿过的通孔610，如此，在拆除工作中，支撑板600在弹性支撑臂500的作用下与石墨块900保持接触，能够保证拆除工作的稳定进行。

装置主体100的顶部设有限位架700，限位架700包括限位顶板710，限位顶板710的四周设有限位侧板720，限位顶板710与限位侧板720之间配合形成限位腔，驱动组件200设置于限位腔内，在该装置工作过程中，可以限制驱动组件200的位移，防止其位移过大造成装置失效。

为了保证铣削效果，铣削刀头330呈圆柱形。

切割刀头390呈楔形，使得切割刀头390更加锋利，进一步提高拆除效率。

限位顶板710的顶端设有换装接头800，装置主体100可借助换装接头800可拆卸的安装于控制设备上，在拆除过程中，通过控制设备带动装置主体100移动，进行拆除工作，控制设备可采用多轴机械臂、多机头龙门支架、吊车等。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。