燃料組件導(dǎo)向裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造

張欣

摘? 要：燃料組件導(dǎo)向裝置用于在反應(yīng)堆裝換料期間為變形的燃料組件進(jìn)行導(dǎo)向，便于變形燃料組件安全的坐落至堆芯。為了解決在燃料組件變形嚴(yán)重時(shí)，現(xiàn)有燃料組件導(dǎo)向裝置不便于為燃料組件導(dǎo)向的問題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自主設(shè)計(jì)開發(fā)一套燃料組件導(dǎo)向裝置，來彌補(bǔ)當(dāng)前燃料組件導(dǎo)向裝置不滿足實(shí)際導(dǎo)向要求的問題。該裝置經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證，滿足現(xiàn)場(chǎng)裝料要求。

關(guān)鍵詞：燃料組件導(dǎo)向裝置（小靴幫）;導(dǎo)向角度;導(dǎo)向高度;燃料組件干涉。

1.背景

1.1小靴幫介紹

燃料組件與堆芯下板之間通過180°對(duì)稱布置的2個(gè)導(dǎo)向銷來定位，在堆芯經(jīng)過1個(gè)或多個(gè)循環(huán)后，燃料組件普遍存在一定程度的彎曲、扭曲變形，增加了裝料的難度。燃料組件變形帶來的影響主要體現(xiàn)在燃料最終就位階段無法落銷。為解決此問題，需要將燃料組件導(dǎo)向裝置（小靴幫）放入堆芯，對(duì)需要導(dǎo)向的燃料組件進(jìn)行導(dǎo)向，以實(shí)現(xiàn)燃料組件的順利就位。因此國內(nèi)同行均在每一步乏組件裝載前，先放置小靴幫。

1.2小靴幫結(jié)構(gòu)缺陷

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方供貨小靴幫有以下兩點(diǎn)缺陷：

小靴幫不宜對(duì)中及轉(zhuǎn)向，偶爾出現(xiàn)無法將變形燃料組件導(dǎo)入至堆芯的問題。

小靴幫鋼絲繩擺放困難，操作距離遠(yuǎn)容易在水中纏繞，且紅色鋼絲繩在水下不容易分辨。

2.小靴幫缺陷原因分析

2.1小靴幫導(dǎo)向范圍不足以確保燃料組件就位

小靴幫通過2個(gè)定位銷與堆芯下板流水孔實(shí)現(xiàn)定位，就位后，堆芯下板定位銷頂部進(jìn)入小靴幫基準(zhǔn)板對(duì)應(yīng)的孔。

（1）小靴幫通過兩個(gè)方面進(jìn)行自身定位導(dǎo)向：一是通過燃料組件定位銷，二是堆芯下板流量孔，小靴幫定位銷直徑D₁=63.5mm堆芯下板流量孔徑D₂=69.9mm，則小靴幫定位銷與堆芯下板流量孔間隙：

S=D₁-D₂=6.4mm

所以設(shè)計(jì)上預(yù)留單邊S₁=3.2mm的間隙為了避免小靴幫在堆芯下板卡死。

（2）小靴幫基準(zhǔn)板的銷孔半徑r₁=12.7mm，小靴幫就位至堆芯下板時(shí)燃料定位銷半徑r₂=7.54mm，則小靴幫與燃料定位銷之間的間隙：S₂=r₁-r₂=5.13mm。

由于S₁2

3.3.1可調(diào)頂絲裝置

可調(diào)頂絲裝置由M8的螺栓以及加力螺紋塊組成，若燃料組件變形嚴(yán)重側(cè)向力過大時(shí)，可使用調(diào)節(jié)頂絲裝置進(jìn)行導(dǎo)向角度調(diào)整，幫助燃料組件順利裝入。

3.3.2加高導(dǎo)向面

導(dǎo)向面為折疊彎曲式，考慮到機(jī)組裝卸料機(jī)偏移法選擇高度為356mm，為不影響燃料組件偏移法選擇，將其高度由185.7mm加高至255mm，實(shí)現(xiàn)變形嚴(yán)重的燃料組件提前進(jìn)入導(dǎo)向行程。

3.3.3鋼絲繩配重棒

鋼絲繩配重棒由D=20mm的棒材中間打孔制成，方便鋼絲繩穿入，安裝位置在距離小靴幫400mm處，便于為鋼絲繩擺向，兩頭各加固定套防止配重棒滑落。此外，鋼絲繩采用了兩根外包皮為黃色的鋼絲繩，方便操作者觀察水下狀況，節(jié)省大修裝換料主線時(shí)間。

3.3.4部件連接

部件的連接主要包括定位銷、基準(zhǔn)板、加強(qiáng)斜撐和導(dǎo)向面之間的焊接。由于變形燃料組件借助小靴幫滑入過程非常緩慢，因此焊縫受變載荷時(shí)的許用應(yīng)力可以忽略不計(jì)。查得焊縫受靜載荷時(shí)的許用應(yīng)力公式為：

式中：[σ]-焊縫的許用應(yīng)力;[σ]'-母體金屬許用應(yīng)力;[σ_s]-母體屈服強(qiáng)度;n-安全系數(shù)（一般取2）;m-工作條件系數(shù)（受壓元件取0.9）。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，小靴幫受燃料組件給予的力很小，因此焊縫受到的應(yīng)力也很小。故小靴幫受力固定導(dǎo)向面、鋼絲繩連接吊耳以及加強(qiáng)斜撐采用氬弧滿焊，其它部件均點(diǎn)焊以減少局部焊接所帶來的變形。

4.小靴幫改造功能驗(yàn)證

將改造型小靴幫與模擬堆芯下板搬運(yùn)至模擬體廠房，在具有足夠高度落差（約10米）的位置進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，確認(rèn)改造型小靴幫能順利就位至模擬堆芯下板，并且鋼絲繩很容易擺放;在反應(yīng)堆堆芯裝料前進(jìn)行試驗(yàn)，小靴幫就位順利其水下鋼絲繩也看的很清晰，在裝卸料機(jī)抓取下一根燃料期間能完成改造型小靴幫就位操作，不耽擱下一組燃料組件進(jìn)行裝料時(shí)間，滿足其設(shè)計(jì)功能。

5.結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)燃料組件導(dǎo)向裝置的改造，解決了現(xiàn)有燃料組件導(dǎo)向裝置不便于為燃料組件導(dǎo)向的問題，是解決反應(yīng)堆裝換料困難的途徑之一，同時(shí)也為其他工具改進(jìn)提供了一種行之有效的思路。

參考文獻(xiàn)

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