一种放射性组件浸泡装置及浸泡方法

技术领域

本发明涉及核燃料元件检测技术领域，具体涉及一种放射性组件浸泡装置及浸泡方法。

背景技术

放射性组件是一种与核电厂控制棒组件结构一致的组件，为了验证组件经过辐照后其包壳是否发生了破损，需对其进行破损检查。由于放射性组件的破损情况只能通过分析液体介质中放射性核素的含量进行判断，需要对放射性组件整体进行浸泡。而当检测放射性组件破损后，为确定破损的放射性棒，需对拆解后单根或双根放射性棒进行浸泡。因此，需要专用于放射性组件的浸泡装置。

发明内容

本发明提供了一种放射性组件浸泡装置及浸泡方法，能够对放射性组件进行浸泡，解决了在核电厂乏燃料水池内对放射性组件浸泡的难题。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种放射性组件浸泡装置，包括：浸泡箱体，所述浸泡箱体的内腔能够容纳放射性组件，所述浸泡箱体适配有进水管和出水管；密封盖，所述密封盖适配在所述浸泡箱体上端，且所述密封盖能够开闭；锁紧机构，所述锁紧机构设置在所述浸泡箱体上端，所述锁紧机构用于将所述密封盖固定在所述浸泡箱体上端；抓具导支板，所述抓具导支板设置在所述浸泡箱体的上部，所述抓具导支板中部设置有供放射性组件抓具穿过的导向孔，且所述抓具导支板能够支撑放射性组件抓具；组件导支板，所述组件导支板位于所述抓具导支板下方，所述组件导支板中部设置有供放射性棒穿过的通孔，且所述组件导支板能够支撑放射性组件；吊篮，所述吊篮上端吊接在所述组件导支板上，且所述吊篮能够容纳拆零后的放射性棒。

本发明提供的放射性组件浸泡装置，浸泡箱体适配有进水管、出水管、能够开闭的密封盖、能够锁紧密封盖的锁紧机构，在浸泡箱体内由上往下设置有抓具导支板和组件导支板，同时抓具导支板中部设置有供放射性组件抓具穿过的导向孔、组件导支板中部设置有供放射性棒穿过的通孔，并且吊篮能够容纳拆零后的放射性棒的吊篮吊接在所述组件导支板上；在使用时放置在乏燃料水池内，需要浸泡整个放射性组件时，打开密封盖，将放射性组件通过组件导支板放置在浸泡箱体内，然后关闭密封盖，并锁紧，同时通过进水管输入水使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，避免确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对整个放射性组件进行浸泡，并且密封性好，能够减小外部干扰。

同时，需要浸泡单个放射性棒时，打开密封盖，将放射性棒放置在吊篮内，然后关闭密封盖，并锁紧，同时通过进水管输入水使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，避免确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对放射性棒进行浸泡，并且密封性好，能够减小外部干扰。

综上，本发明能够对整个放射性组件和单个放射性棒进行浸泡，解决了在核电厂乏燃料水池内对放射性组件浸泡的难题。

在一可选的实施方式中，所述浸泡箱体下端设置卡槽，所述卡槽能够卡接乏燃料水池的格栅上，以确保浸泡箱体安装在乏燃料水池内的稳定性。

在一可选的实施方式中，所述密封盖下侧适配有密封圈，所述密封圈能够密封所述密封盖与所述浸泡箱体之间的空隙，以确保密封盖在闭合时，能够密封浸泡箱体。

在一可选的实施方式中，所述密封圈为三元乙丙橡胶，以确保密封圈有足够的耐腐蚀和耐高温的性能。

在一可选的实施方式中，所述密封盖一侧与所述浸泡箱体铰接；所述浸泡箱体上端设置有多个所述锁紧机构，多个所述锁紧机构与所述密封盖其余各侧一一对应，以确保密封盖能够紧压在浸泡箱体上，使得浸泡箱体在设定压力下不产生泄漏。

在一可选的实施方式中，所述锁紧机构包括：锁紧座，所述锁紧座与所述浸泡箱体对应的侧壁固定连接；锁紧螺栓，所述锁紧螺栓下端与所述锁紧座铰接；锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述锁紧螺栓上端螺接；其中，在所述密封盖闭合的情况下，通过拧紧所述锁紧螺母能够将所述密封盖锁固在所述浸泡箱体上端，以便于压紧密封盖和解除对密封盖的紧压。

在一可选的实施方式中，所述锁紧螺母包括压板和U形环，所述压板与所述锁紧螺栓逻辑，所述U形环倒扣在所述压板上，以便于钩子工具的抓取和操作，实现锁紧螺母的远距离操作。

在一可选的实施方式中，所述进水管的进水口和所述出水管的出水口均位于所述抓具导支板的下方，所述进水管的出水口和所述出水管的进水口均延伸至所述浸泡箱体的内腔下端，以将浸泡取样装置内的水搅拌均匀，同时确保冲洗时可将浸泡装置内的水排干净。

第二方面，发明提供了一种放射性组件浸泡方法，基于上述的放射性组件浸泡装置，包括以下步骤：

S10、将浸泡箱体安装至乏燃料水池中对应的栅元中；

S20、打开浸泡箱体的密封盖，将放射性组件出入组件导支板内，并通过组件导支板支撑放射性组件；

S30、关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖；

S40、通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内。

本发明提供的放射性组件浸泡方法，先将浸泡箱体安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体的密封盖，将放射性组件出入组件导支板内，并通过组件导支板支撑放射性组件，再关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖，最后通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对整个放射性组件进行浸泡。

在一可选的实施方式中，还包括单根放射性棒浸泡步骤：

S50、打开浸泡箱体的密封盖，并将吊篮安装在浸泡箱体内；

S60、将单根放射性棒插入吊篮内；

S70、关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖；

S80、通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内。

也就是说，先将浸泡箱体安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体的密封盖，将依次将吊篮安装在浸泡箱体内、将单根放射性棒出入吊篮，再关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖，最后通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对单根放射性组件进行浸泡。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供的放射性组件浸泡装置，浸泡箱体适配有进水管、出水管、能够开闭的密封盖、能够锁紧密封盖的锁紧机构，在浸泡箱体内设置有抓具导支板和组件导支板，同时抓具导支板中部设置有供放射性组件抓具穿过的导向孔、组件导支板中部设置有供放射性棒穿过的通孔，并且吊篮能够容纳拆零后的放射性棒的吊篮吊接在所述组件导支板上，通过组件导支板能够将放射性组件放置在浸泡箱体内、通过吊篮能够将放射性棒放置在浸泡箱体内，同时通过进水管输入水使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，避免确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，因此能够对整个放射性组件和单个放射性棒进行浸泡，解决了在核电厂乏燃料水池内对放射性组件浸泡的难题。

2、本发明提供的放射性组件浸泡方法，先将浸泡箱体安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体的密封盖，将放射性组件出入组件导支板内，并通过组件导支板支撑放射性组件，再关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖，最后通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，能够对整个放射性组件进行浸泡。

3、本发明提供的放射性组件浸泡方法，先将浸泡箱体安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体的密封盖，将依次将吊篮安装在浸泡箱体内、将单根放射性棒出入吊篮，再关闭密封盖，并通过锁紧机构锁紧密封盖，最后通过进水管给浸泡箱体输入水，使得浸泡箱体内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，能够对单根放射性组件进行浸泡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在附图中：

图1为本发明实施例放射性组件浸泡装置的轴测结构示意图；

图2为本发明实施例放射性组件浸泡装置浸泡箱体下部分的结构示意图；

图3为本发明实施例放射性组件浸泡装置浸泡箱体上部分的结构示意图；

图4为本发明实施例放射性组件浸泡装置吊篮的结构示意图；

图5为本发明实施例放射性组件浸泡装置放入放射性组件后的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例放射性组件浸泡装置放入拆零后的放射性棒后的剖视结构示意图；

图7为放射性组件的立体结构示意图。

在附图中：

10-浸泡箱体，11-进水管，12-出水管，13-卡槽，20-密封盖，21-密封圈，30-锁紧机构，31-锁紧座，32-锁紧螺栓，33-锁紧螺母，33a-压板，33b-U形环，34-锁紧支撑，40-抓具导支板，41-导向孔，50-组件导支板，51-通孔，60-吊篮，61-吊环，62-导向管，63-筒体，64-吊支板，65-连通孔，70-放射性组件，71-放射性棒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图7，需要说明的是，放射性组件破损检查的流程为：

1)整组放射性组件放入浸泡取样装置进行啜吸检查；

2)对于无破损的放射性组件进行拆卸，将拆卸的单根放射性棒装入暂存容器，再装入运输吊篮进行运输；

3)对于疑似破损的放射性组件进行拆卸，将拆卸的单根放射性棒装入浸泡取样装置，每次放入两根放射性棒；

4)若放射性组件掉无破损，则将放射性棒装入暂存容器；

5)若放射性组件掉有破损，分别对单根放射性棒进行检查

6)重复步骤3-5，检查所有放射性棒，确定破损的放射性棒，将无破损的放射性棒装入暂存容器进行运输，将破损的放射性棒送进热室做进一步检查。

因此，需要一种能够对整个放射性组件和单个放射性棒进行浸泡的装置，对此，本申请提供了如下的解决方案：

实施例1

结合图1，本实施例提供了一种放射性组件浸泡装置，包括：浸泡箱体10，所述浸泡箱体10的内腔能够容纳放射性组件70，所述浸泡箱体10适配有进水管11和出水管12；密封盖20，所述密封盖20适配在所述浸泡箱体10上端，且所述密封盖20能够开闭；锁紧机构30，所述锁紧机构30设置在所述浸泡箱体10上端，所述锁紧机构30用于将所述密封盖20固定在所述浸泡箱体10上端；抓具导支板40，所述抓具导支板40设置在所述浸泡箱体10的上部，所述抓具导支板40中部设置有供放射性组件70抓具穿过的导向孔41，且所述抓具导支板40能够支撑放射性组件70抓具；组件导支板50，所述组件导支板50设置在所述浸泡箱体10的内部，所述组件导支板50中部设置有供放射性棒71穿过的通孔51，且所述组件导支板50能够支撑放射性组件70；吊篮60，所述吊篮60上端吊接在所述组件导支板50上，且所述吊篮60能够容纳拆零后的放射性棒71。

结合图2，应当理解的是，由于空间限制要求浸泡装置，仅能安装在乏燃料水池的燃料贮存格架中，综合考虑浸泡箱体10下端的制造误差和保持泡箱体下端内部具有足够贮存放射性组件70的空间，需将泡箱体下端与燃料贮存格架的间距控制在4.5±0.5mm，且内部宽度不小于200mm。在本实施例中，所述浸泡箱体10下端设置卡槽13，所述卡槽13能够卡接乏燃料水池的格栅上，以确保浸泡箱体10安装在乏燃料水池内的稳定性。

通常来说，密封盖20铰接在浸泡箱体10上端，且通过铰接座限制密封盖20的翻转角度小为120°，便于密封盖20关闭操作。结合图3，具体来讲，所述密封盖20下侧适配有密封圈21，所述密封圈21能够密封所述密封盖20与所述浸泡箱体10之间的空隙，以确保密封盖20在闭合时，能够密封浸泡箱体10。

在本实施例中，密封盖20下部开有燕尾密封槽，以将燕尾形的密封圈21嵌入密封槽内，密封圈21的材料选用三元乙丙橡胶，而三元乙丙胶具有较好的抗辐射性能，在高温环境下较长时间使用的性能，由此能够确保密封圈21有足够的耐腐蚀和耐高温的性能。

再次结合图1和图3，所述浸泡箱体10上端设置有多个所述锁紧机构30，多个所述锁紧机构30与所述密封盖20其余各侧一一对应，以确保密封盖20能够紧压在浸泡箱体10上，使得浸泡箱体10在设定压力下不产生泄漏。

具体来讲，所述锁紧机构30包括：锁紧座31，所述锁紧座31与所述浸泡箱体10对应的侧壁固定连接；锁紧螺栓32，所述锁紧螺栓32下端与所述锁紧座31铰接；锁紧螺母33，所述锁紧螺母33与所述锁紧螺栓32上端螺接；其中，在所述密封盖20闭合的情况下，通过拧紧所述锁紧螺母33能够将所述密封盖20锁固在所述浸泡箱体10上端，以便于压紧密封盖20和解除对密封盖20的紧压。

能够理解的是，锁紧座31用于支撑锁紧螺栓32，在本实施例中，锁紧座31上设计有挡块，用于限制锁紧螺栓32的旋转角度，便于水下拧紧操作。而为防止锁紧螺栓32、锁紧螺母33出现咬死情况，锁紧螺栓32和锁紧螺母33采用粗牙螺纹配合，并选用两种硬度不同的不锈钢材料。

同时，在浸泡箱体10上还设置锁紧支撑34，锁紧支撑34与密封盖20焊接为一体，锁紧支撑34上部设计倒角，便于锁紧螺母33进入，锁紧支撑34内部尺寸大于锁紧螺母33直径，锁紧支撑34的张口尺寸大于锁紧螺栓32直径、小于锁紧螺母33直径，在拧紧后可防止因径向力作用而使锁紧螺母33松脱。

进一步来讲，所述锁紧螺母33包括压板33a和U形环33b，所述压板33a与所述锁紧螺栓32逻辑，所述U形环33b倒扣在所述压板33a上，以便于钩子工具的抓取和操作，实现锁紧螺母33的远距离操作。

对于抓具导支板40，其作用是为专用组件抓取工具提供支撑和定位，便于放射性组件70的抓取和下放，而专用组件抓取工具下方具有两个定位销，因此抓具导支板40上布置有四个导向孔41，且各导向孔41上部倒斜角，使抓取工具在任一方向均可定位，且在存在偏差时也可以准确进入导向孔41。

再次结合图3，关于组件导支板50，其为放射性组件70提供定位和导向，因此，组件导支板50上设计有24个通孔51，且各通孔51上部倒斜角，并在组件导支板50中部开键槽孔，以为吊篮60提供支撑。而为确保专用组件抓取工具可顺利完成组件的抓取和下放，抓具导支板40和组件导支板50的距离应控制在设定范围内。

结合图4，具体来说，本实施例的吊篮60由吊环61、吊支板64、导向管62和筒体63组成，导向管62和桶体约束了单根组件棒横向移动，而在筒体63上设置有连通孔65，使吊篮60内部与浸泡箱体10内的液体连通。

另外，所述进水管11的进水口和所述出水管12的出水口均位于所述抓具导支板40的下方，所述进水管11的出水口和所述出水管12的进水口均延伸至所述浸泡箱体10的内腔下端，以将浸泡取样装置内的水搅拌均匀，同时确保冲洗时可将浸泡装置内的水排干净，以将浸泡取样装置内的水搅拌均匀，同时确保冲洗时可将浸泡装置内的水排干净。

结合图2，在本实施例中，由于空间限制，浸泡箱体10的进出水口均设置在箱体内部，其出水管12需先穿过底座后再从底座下方进入底座。

本实施例提供的放射性组件浸泡装置，在使用时放置在乏燃料水池内，结合图5，当需要浸泡整个放射性组件70时，打开密封盖20，将放射性组件70通过组件导支板50放置在浸泡箱体10内，然后关闭密封盖20，并锁紧，同时通过进水管11输入水使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内，避免确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对整个放射性组件70进行浸泡，并且密封性好，能够减小外部干扰。

结合图6，当需要浸泡单个放射性棒71时，打开密封盖20，将放射性棒71放置在吊篮60内，然后关闭密封盖20，并锁紧，同时通过进水管11输入水使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内，避免确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对放射性棒71进行浸泡，并且密封性好，能够减小外部干扰。

综上，本实施例能够对整个放射性组件70和单个放射性棒71进行浸泡，解决了在核电厂乏燃料水池内对放射性组件70浸泡的难题。

实施例2

本实施例提供了一种放射性组件浸泡方法，基于实施例1所述记载的放射性组件浸泡装置，包括以下步骤：

S10、将浸泡箱体10安装至乏燃料水池中对应的栅元中。

具体而言，需将浸泡箱体10于连接进水管11和出水管12，然后，使用专用吊装工具与密封盖20上端的吊耳连接，以将浸泡箱体10安装至乏燃料水池对应的一栅元中。

S20、打开浸泡箱体10的密封盖20，将放射性组件70出入组件导支板50内，并通过组件导支板50支撑放射性组件70。

具体而言，使用钩子工具或其他专用工具，旋转锁紧螺母33，以将3个压紧结构全部拧松后，使用长杆工具打开密封盖20，然后将放射性组件70放入即可。

其中，放射性组件70放入浸泡箱体10的操作步骤为：

1)采用专用组件抓取工具抓取放射性组件70，并将放射性组件70收入抓取装置内；

2)移动至浸泡箱体10正上方，专用组件抓取工具下部可在任一方向进入浸泡箱体10上部，并下专用组件抓取工具，使得移抓取工具定位销缓慢插入抓具导支板40的导向孔41中；

3)抓取工具将放射性组件70缓慢插入组件导支板50，在其插入一定长度的过程中，若观察专用组件抓取工具拉力计的数值无明显变化，此时可确定各组件棒顺利通过组件导支板50上的通孔51，加速下放组件；

4)当放射性组件70完全放入浸泡箱体10后，松开专用组件抓取工具，使放射性组件70坐落在组件导支板50上。

S30、关闭密封盖20，并通过锁紧机构30锁紧密封盖20。

具体来说，关闭浸泡箱体10的操作步骤为：

1)使用长杆工具将密封盖20关闭；

2)使用钩子工具抓取锁紧螺母33的U形环33b，将其转动至锁紧支撑34槽内；

3)旋转锁紧螺母33使其初步固定，使用钩子工具依次将其余两个锁紧机构30固定；

4)交叉旋转锁紧螺母33，并分3次紧固，使密封盖20上密封圈21料受力均匀，保障密封性。

S40、通过进水管11给浸泡箱体10输入水，使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内。即，关闭出水管12前端的阀门，通过进水管11向浸泡装置内打压，确保浸泡箱体10在设定压力下不泄露。

也就是说，本实施例提供的放射性组件浸泡方法，先将浸泡箱体10安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体10的密封盖20，将放射性组件70出入组件导支板50内，并通过组件导支板50支撑放射性组件70，再关闭密封盖20，并通过锁紧机构30锁紧密封盖20，最后通过进水管11给浸泡箱体10输入水，使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对整个放射性组件70进行浸泡(图5)。

另外，在放射性组件70疑似破损时，需将拆卸的单根放射性棒71装入浸泡取样装置，其中，单根放射性棒71浸泡步骤为：

S50、打开浸泡箱体10的密封盖20，并将吊篮60安装在浸泡箱体10内。

具体来说，包括步骤：

S51、使用钩子工具旋转所紧螺母以将3个锁紧机构30全部拧松后，使用长杆工具打开密封盖20；

S52、使用长杆吊装工具抓到吊篮60的吊环61，将吊篮60安装至浸泡箱体10内；

S53、通过放射性棒71抓取工具将放射性棒71抓取并收入其内部；

S60、将单根放射性棒71插入吊篮60内。

具体步骤为：

S61、将放射性棒71抓取工具下部与吊篮60上端的导向管62接触并对齐，缓慢将放射性棒71插入吊篮60的导向管62中；

S62、重复S62，将另外一根放射性棒71或放射性组件70模拟棒插入吊篮60的导向管62中；

S70、关闭密封盖20，并通过锁紧机构30锁紧密封盖20；

S80、通过进水管11给浸泡箱体10输入水，使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内。

也就是说，先将浸泡箱体10安装至乏燃料水池中对应的栅元中，然后打开浸泡箱体10的密封盖20，将依次将吊篮60安装在浸泡箱体10内、将单根放射性棒71出入吊篮60，再关闭密封盖20，并通过锁紧机构30锁紧密封盖20，最后通过进水管11给浸泡箱体10输入水，使得浸泡箱体10内的水压维持在设定范围内，确保浸泡装置在乏燃料水池内不产生泄露，以对单根放射性组件70进行浸泡(图6)。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。