一种燃料组件修复的装置及方法

技术领域

本发明属于燃料组件特种维修领域，具体涉及一种燃料组件修复的装置及方法。

背景技术

燃料组件单棒更换技术是一种有效的对未达到燃耗深度的组件实施修复工作的先进技术。目前该技术已经成功在AFA3G燃料组件上成功实施，现根据AP1000燃料组件修复的需求，需研制适用于该类型组件的单棒更换设备和工艺方法。

AP1000燃料组件与AFA3G燃料组件相比，具体涉及以下几个方面不同：

(1)上管座的安装方式不同，AFA3G燃料组件采用套筒螺钉与导向管螺纹连接，AP1000燃料组件采用锁定管与导向管胀接，因此对上管座的拆装工具应重新设计；

(2)导向管结构形式不同，AP1000燃料组件的导向管是花瓣式的，因此需要考虑上管座拆装过程导向管损伤的修复问题；

(3)燃料棒结构不同，AFA3G燃料组件单棒有上端塞，AP1000燃料组件无明显端塞结构。

鉴于上述结构差异，AP1000燃料组件修复工艺流程和AFA3G存在较大差异，针对上述问题，需要研制一种适用于AP1000燃料组件修复系统工艺流程和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料组件修复的装置及方法，能够实现破损燃料棒的更换，以使未达到燃耗深度的燃料组件回堆复用。

本发明的技术方案如下：一种燃料组件修复的系统装置，包括安全杆，安全杆与现场的吊钩链接，其下方分别悬挂长杆工具，导向装置操作工具、上管座拆除工具、高度测量工具、锁定管拆装工具、燃料棒抽拔工具、褶曲修复工具，燃料组件垫块安装工具远程将燃料组件垫块安装在新燃料升降机燃料舱底部，支撑定位板、支撑定位板调整夹具、燃料组件固定装置、燃料组件固定装置调整夹具在乏燃料水池新燃料升降机燃料舱喇叭口处使用，临时贮存容器安装在乏燃料水池新燃料升降机燃料舱喇叭口处，导向装置操作工具远程操作锁定管拆装导向装置实现在燃料组件上的安装，导向装置操作工具可远程操作燃料单棒导向装置实现在燃料组件上的安装，从而实现对燃料组件单棒抽拔的定位导向；监控系统悬挂在摄像头悬挂长杆底部，旧锁定管存储容器、摄像头悬挂长杆固定在岸边。

一种燃料组件修复的方法，包括如下步骤：

步骤1：调试升降机；

步骤2：设备安装；

步骤3：燃料组件视频检查；

步骤4：燃料组件放入新燃料升降机；

步骤5：锁定管拆除；

步骤6：上管座移除；

步骤7：破损棒取出；

步骤8：替换棒插入；

步骤9：回装上管座；

将悬挂在水池边的上管座回装到燃料组件上；

步骤10：回装锁定管

使用锁定管拆装工具将锁定管拆装导向装置上存放的新锁定管安装到上管座上。

所述的步骤1中将升降机调试到合适的位置和速度，将升降机升到零位，速度设置为慢速，0.5m/min。

所述的步骤2中，安装定位装置，包括支撑定位板、燃料组件固定装置，安装长杆工具挂架，安装监控系统、旧锁定管存储容器、摄像头悬挂长杆、测量与控制系统，接通设备电源、气源；其中支撑定位板、燃料组件固定装置安装到现场新燃料升降机喇叭口处，安装长杆工具挂架、旧锁定管存储容器、摄像头悬挂长杆安装到现场乏燃料水池岸边，现场实施时位置相对固定，监控系统安装到摄像头悬挂长杆下端，测量与控制系统放置在乏燃料水池岸边。

所述的步骤3中，使用乏燃料组件抓具抓取待修复的燃料组件，并进行外观检查。

所述的步骤4中，使用乏燃料抓具将燃料组件放入新燃料升降机，接着使用长杆工具调整燃料组件固定装置的四个夹爪，使燃料组件位置相对固定。

所述的步骤5中，在上管座上方安装锁定管拆装导向装置，使用锁定管拆除工具依次对锁定管进行拆除，并放置到旧锁定管存储容器中。

所述的步骤6中，锁定管拆除后，使用上管座拆除工具移除上管座，并悬挂在水池边。

所述的步骤7中，使用导向装置操作工具安装燃料单棒导向装置，使用单棒抽拔工具拔出破损燃料棒并放入临时贮存容器中。

所述的步骤8中，使用单棒抽拔工具从临时贮存容器中拔出不锈钢替换棒，并将其回插至原破损棒位置。

本发明的有益效果在于：应用本发明能安全、可靠地实现对AP1000破损燃料单棒的更换，能保证人员、燃料组件和设备的安全；该发明可实现燃料修复过程中重要参数观察及记录，保证操作安全的要求；该发明对人员技能要求不高，主要依靠设备的可靠性实施相应的操作工作，可在一定程度上减少人因失误风险；该发明可保证燃料组件及相关燃料元件在整个操作实施过程中均处于水下安全屏蔽层以内，不会造成辐射风险。

附图说明

图1为本发明所提供的一种燃料组件修复的装置结构示意图；

图2为长杆操作工具示意图。

图中：1安全杆，2燃料组件垫块安装工具，3燃料组件垫块，4支撑定位板，5支撑定位板调整夹具，6燃料组件固定装置，7燃料组件固定装置调整夹具，8临时贮存容器，9长杆工具，10导向装置操作工具，11上管座拆除工具，12锁定管拆装导向装置，13长杆工具挂架，14高度测量工具，15锁定管拆装工具，16旧锁定管存储容器，17燃料单棒导向装置，18燃料棒抽拔工具，19摄像头悬挂长杆，20保护帽，21褶曲修复工具，22永久贮存容器，23测量与控制系统，24监控系统。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的目的在于提供一种燃料组件修复的装置及方法，它适用于AP1000燃料组件修复，包括：工作准备、拆除锁定管、拆除上管座、抽出破损的燃料棒、插入替换棒、回装上管座、回装锁定管。该发明能安全、可靠地实现对AP1000破损燃料单棒的更换，能保证人员、燃料组件和设备的安全。

本发明可满足对燃料组件视频检查、燃料组件定位、上管座锁定管的拆除/回装、上管座的拆除/回装、燃料棒的定位、燃料棒的插拔、燃料棒存储等功能。

本发明具备在狭小空间对燃料棒的准确定位的手段，对燃料组件264根燃料棒应实现全覆盖，且具有唯一对应性，定位方式简便，可使人在至少3米外的距离进行准确的判断。

本发明包含有可靠的锁定管拆除及收集方案，拆除、回装、及收集的全过程均有安全措施确保无松脱风险。

本发明在对上管座的拆装过程中均有导向装置，且拆除后的上管座存放于水下3m屏蔽层以内，无辐照风险。

本发明包含有对拔出的破损棒进行临时存储和长期储存的容器，其中长期储存的容器外形及主要接口尺寸与燃料组件保持一致，可使用乏燃料操作工具进行抓取并可放置到乏燃料水池格架中。

本发明包含有对单棒进行抽拔的装置，抽拔全过程均有安全提醒，该装置对单棒的高度位置具有一定的适应性，单棒转运过程处于工具内部保护状态，无松脱的风险。

本发明包含一套测量与控制系统，其集成视频监控、载荷测量、位置测量、报警保护等功能，可实现重要参数及视频的显示、保存，并最大限度防止人因失误、设备失效，确保修复过程安全；系统应包含工控机、无线操作终端、载荷测量单元、力矩限制器、弹簧平衡器、水下监控系统等设备，可与现场新燃料升降机进行通讯，采集相关数据。

如图1所示，一种燃料组件修复的系统装置，包括如下：安全杆1，燃料组件垫块安装工具2，燃料组件垫块3，支撑定位板4，支撑定位板调整夹具5，燃料组件固定装置6，燃料组件固定装置调整夹具7，临时贮存容器8，长杆工具9，导向装置操作工具10，上管座拆除工具11，锁定管拆装导向装置12，长杆工具挂架13，高度测量工具14，锁定管拆装工具15，旧锁定管存储容器16，燃料单棒导向装置17，燃料棒抽拔工具18，摄像头悬挂长杆19，保护帽20，褶曲修复工具21，永久贮存容器22，测量与控制系统23，监控系统24。

安全杆1与现场的吊钩链接，其下方可分别悬挂长杆工具9，导向装置操作工具10、上管座拆除工具11、高度测量工具14、锁定管拆装工具15、燃料棒抽拔工具18、褶曲修复工具21，长度为5～6米左右，使用时，按照相应的操作步骤，分别在安全杆1下方悬挂不同的长杆工具实现不同的操作。不使用时这些长杆工具通过长杆工具挂架13挂在乏燃料水池旁边。

长杆工具9、上管座拆除工具11、高度测量工具14、锁定管拆装工具15、燃料棒抽拔工具18、褶曲修复工具21的顶端由操作员站在平台上操作，顶端不入水，工具2米以下部位均入水远程操作；

燃料组件垫块安装工具2可远程将燃料组件垫块3安装在新燃料升降机燃料舱底部，从而实现燃料组件垫高的目的；

支撑定位板4、支撑定位板调整夹具5、燃料组件固定装置6、燃料组件固定装置调整夹具7在乏燃料水池新燃料升降机燃料舱喇叭口处使用(乏燃料水池新燃料升降机燃料舱喇叭口为使用对象的现场环境)，支撑定位板4与支撑定位板调整夹具5配合实现燃料组件的粗定位，燃料组件固定装置6与燃料组件固定装置调整夹具7配合使用实现燃料组件的精确定位。

临时贮存容器8安装在乏燃料水池新燃料升降机燃料舱喇叭口处，可随升降机同步升降运动；

导向装置操作工具10可远程操作锁定管拆装导向装置12实现在燃料组件上的安装，从而实现对燃料组件锁定管拆装的定位导向；

导向装置操作工具10可远程操作燃料单棒导向装置17实现在燃料组件上的安装，从而实现对燃料组件单棒抽拔的定位导向；

监控系统24悬挂在摄像头悬挂长杆19底部，可实现在水下操作的视频记录；旧锁定管存储容器16、摄像头悬挂长杆19固定在岸边，现场实施时位置相对固定。

其中各个部件的功能如下：

安全杆1用于保证工具在水下安全距离内，燃料组件垫块安装工具2用于安装燃料组件垫块，燃料组件垫块3为燃料组件提供合适的工作位，支撑定位板4用于形成定位基础，支撑定位板调整夹具5配合支撑定位板使用，燃料组件固定装置6固定燃料组件位置，燃料组件固定装置调整夹具7配合燃料组件固定装置使用，临时贮存容器8用于临时存放破损燃料棒和替换棒，长杆工具9用于调整燃料组件固定装置夹爪位置，导向装置操作工具10用于安装燃料单棒导向装置，上管座拆除工具11拆除上管座，锁定管拆装导向装置12为锁定管的拆除提供，长杆工具挂架13为工具的临时存放提供支撑，高度测量工具14确定燃料组件上管座是否正确安装，锁定管拆装工具15拆除上管座锁定管，旧锁定管存储容器16存放拆下来的旧锁定管，燃料单棒导向装置17为单棒的抽拔提供定位，燃料棒抽拔工具18实现单棒的更换操作，摄像头悬挂长杆19池边临时存放长杆工具，保护帽20保护导向管，褶曲修复工具21对损坏的褶曲进行修复、切割，永久贮存容器22用于永久存放破损棒，测量与控制系统23用于重要数据测量，全过程安全保护，监控系统24用于水下监控。

一种燃料组件修复的方法，包括如下步骤：

步骤1：调试升降机

将升降机调试到合适的位置和速度。

将升降机升到零位，速度设置为慢速，0.5m/min；

步骤2：设备安装

安装定位装置，包括支撑定位板4、燃料组件固定装置6，安装长杆工具挂架13，安装监控系统24、旧锁定管存储容器16、摄像头悬挂长杆19、测量与控制系统23，接通设备电源、气源；

其中支撑定位板4、燃料组件固定装置6安装到现场新燃料升降机喇叭口处，安装长杆工具挂架13、旧锁定管存储容器16、摄像头悬挂长杆19安装到现场乏燃料水池岸边，现场实施时位置相对固定，监控系统24安装到摄像头悬挂长杆19下端，测量与控制系统23放置在乏燃料水池岸边；

步骤3：燃料组件视频检查

使用乏燃料组件抓具抓取待修复的燃料组件，并进行外观检查。

步骤4：燃料组件放入新燃料升降机

使用乏燃料抓具将燃料组件放入新燃料升降机，接着使用长杆工具9调整燃料组件固定装置6的四个夹爪，使燃料组件位置相对固定。

步骤5：锁定管拆除

在上管座上方安装锁定管拆装导向装置12，使用锁定管拆除工具15依次对锁定管进行拆除，并放置到旧锁定管存储容器16中。

步骤6：上管座移除

锁定管拆除后，使用上管座拆除工具11移除上管座，并悬挂在水池边。

步骤7：破损棒取出

使用导向装置操作工具10安装燃料单棒导向装置17，使用单棒抽拔工具18拔出破损燃料棒并放入临时贮存容器8中。

步骤8：替换棒插入

使用单棒抽拔工具18从临时贮存容器8中拔出不锈钢替换棒，并将其回插至原破损棒位置。

步骤9：回装上管座

将悬挂在水池边的上管座回装到燃料组件上；

步骤10：回装锁定管

使用锁定管拆装工具将锁定管拆装导向装置12上存放的新锁定管安装到上管座上。

后续可开展视频检查、破损棒移动至永久贮存容器22等操作。