保护堆芯仪表线的保护结构及其保护方法技术

本发明专利技术公开了保护堆芯仪表线的保护结构及其保护方法，保护堆芯仪表线的保护结构，包括属于上部堆内构件的上支承柱，还包括用于保护堆芯仪表线的套管件，核反应堆工作期间，套管件位于上支承柱内，堆芯仪表线位于套管件内；其特征在于，核反应堆维护期间，堆芯仪表线相对于上支承柱静止并随部堆内构件、上支承柱整体提升，所述套管件能穿过上支承柱下端向上支承柱下方自由运动并覆盖堆芯仪表线的末端。

【技术实现步骤摘要】
保护堆芯仪表线的保护结构及其保护方法
本专利技术涉及属于核反应堆堆内构件的为堆芯仪表提供保护和屏蔽的结构件，具体来说是保护堆芯仪表线的保护结构及其保护方法。
技术介绍
核反应堆一般设置有数十根用于测量堆芯中子注量率的堆芯仪表，在反应堆运行期间，这些堆芯仪表穿过压力容器和上部堆内构件，插入燃料组件，在反应堆停堆，压力容器开盖换料之前，需要将这些堆芯仪表抽离燃料组件，并为插入燃料组件内的一段高辐照剂量的堆芯仪表提供屏蔽和保护，目前常用的解决方法有两种：一种是将堆芯仪表逐根从燃料组件中提起至上部堆内构件内，该方法由于堆芯仪表受辐照后脆化，容易卡在上部堆内构件内，且逐根抽插堆芯仪表对操作人员的辐照剂量较大，操作时间较长；二是在上支承柱上方设置一套复杂的导向结构，压力容器开盖后，先整体提起该导向结构，使堆芯仪表进入上支承柱和导向结构的仪表管内，该方法需要在上部堆内构件设置复杂的导向结构，会影响控制棒导向组件的安装和检修，且该方法所需吊装工具应能将导向结构提起后，随上部堆内构件一起存放，导致吊装工具和操作步骤都很复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计出在换料期间为保护堆芯仪表线的保护结构及其保护方法，达到一次提升操作就能完成上部堆内构件、堆芯仪表线的整体提升的目的，并能不对堆芯仪表线做额外提升操作就能保护堆芯仪表线，使得堆芯仪表线相对上部堆内构件不做运动，避免堆芯仪表线难以插入。本专利技术通过下述技术方案实现：保护堆芯仪表线的保护结构，包括属于上部堆内构件的上支承柱，还包括用于保护堆芯仪表线的套管件，核反应堆工作期间，套管件位于上支承柱内，堆芯仪表线位于套管件内；其特征在于，核反应堆维护期间，堆芯仪表线相对于上支承柱静止并随部堆内构件、上支承柱整体提升，所述套管件能穿过上支承柱下端向上支承柱下方自由运动并覆盖堆芯仪表线的末端。本专利技术的设计原理为：在现有技术中，有一种技术采用内外套管结构，且内外套管结构设置在上支承柱内，其技术原理是外套管的上端与内套管的下端进行限位处理，且内套管安装在一个组件中，维护时，先提升组件，使得内套管从上支承柱向上抽出，之后，内套管便带动外套管继续上升，使得外套管从上支承柱向上抽出，在提升过程中，堆芯仪表线从燃料组件中抽出进入上支承柱。该技术方案的设计思想是向上提升堆芯仪表线，堆芯仪表线多出部分便利用设置在上支承柱内能从上支承柱上方抽出的内外套管组件进行保护。这种方法存在以下不足之处：其操作复杂，其过程是先提升组件，使得堆芯仪表线从燃料组件中抽出并利用套管进行保护，然后再提升上部堆内构件，复位复杂，需要先将上部堆内构件安装就位，然后再将堆芯仪表线插入燃料组件，由于堆芯仪表线为软线，下插过程极易在管道内弯曲，因此，堆芯仪表线从上支承柱中移动的过程非常容易遇到变形后不能插入，造成复原工期非常长，且该方案需要对堆芯仪表线进行单独的提升操作，需要拉动堆芯仪表线，增大了使得堆芯仪表线断裂的风险。为了克服上述问题，本专利技术创新的提出了一种设计思想，就是保证堆芯仪表线在提升过程中与上支承柱保持不发生相对运动，让堆芯仪表线与上支承柱、上部堆内构件一同提升，基于该设计方案，那么在提升过程中，堆芯仪表线势必会从燃料组件中抽出，而抽出的部分则必然会暴露在上部堆内构件的下方，即上支承柱的下方，为了保护该部分，本专利技术创造性的提出一种自由下落的套管设计，即在上支承柱内设置套管件，同时能保证套管件能穿过上支承柱下端向支承柱下方自由运动并覆盖堆芯仪表线的末端，这样在提升过程中，由于上支承柱上升，套管件则会相对上支承柱下落，并且在自重的作用下始终与燃料组件之间保持接触，避免堆芯仪表线暴露。直到提升到最高位置时，此时堆芯仪表线完全从燃料组件抽出，并完全进入到套管件内受其保护。我们发现对于长距离的穿线操作过程中，线的前段的部分在穿插过程中不宜弯曲，而后段部分，由于前段重量的影响极易弯曲，而本专利技术的设计方案，在复原时，由于没有与上支承柱发生相对运动，因此，前段后段部分处于直立状态，整个上支承柱、套管件相当于很长的一个加持臂，因此，前段部分的堆芯仪表线，即接近燃料组件的部分极易插入到燃料组件内。对于某些型号的反应堆，由于支承柱的长度足够或者插入堆芯仪表线的长度比较短时，因此，所述套管件为一个套管时，所述套管能穿过上支承柱下端向支承柱下方自由运动，且套管的上端被扩大并能被上支承柱下端的约束口捕获。对于某些型号的反应堆，由于支承柱的长度不够或者插入堆芯仪表线的长度比较长时，所述套管件包括外套管和设置在外套管内的内套管；所述外套管能穿过上支承柱下端向上支承柱下方自由运动，且外套管的上端被扩大并能被上支承柱下端的约束口捕获；所述内套管能穿过外套管的下端向支承柱下方自由运动，且内套管的上端被扩大并能被上支承柱下端的约束口捕获。该结构采用2个套管即可满足保护长度的需求，等同的，本专利技术也可以采用3个或四个或更多的套管，采用上述方式设计。由于本专利技术采用的保护堆芯仪表线的套管件为自由下落式的设计，难免由于阻塞现象导致套管件无法顺利下落，为此，本专利技术提出了2种解决方案：第一种是设计足够长的弹簧，使得弹簧在不受压状态，能完全始终与套管件保持接触，这样就可以保证套管件不受阻塞现象的影响；第二种是采用能自由活动在上支承柱内的弹簧，并给弹簧两端设置配重部件，例如我们后面要提及的定位环和支承座，弹簧、定位环和支承座形成一个惯性组件，当遇到阻塞现象导致套管件无法顺利下落时，我们可以抖动整个上部堆内构件，此时上述惯性组件就会在上支承柱内自由撞击套管件，以此解除阻塞现象。匹配上述第一种解决阻塞现象的技术方案为：所述上支承柱内还设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧位于套管件上方，堆芯仪表线贯穿螺旋弹簧后进入套管件；核反应堆工作期间，螺旋弹簧被压缩、为套管件提供一个向下的轴向挤压力；核反应堆维护期间，螺旋弹簧被释放、为套管件提供一个向下的轴向挤压力以克服套管件向下运动中所形成的摩擦力。匹配上述第二种解决阻塞现象的技术方案为：所述支承柱内还设置有定位环和支承座，定位环置于螺旋弹簧正上方，螺旋弹簧置于支承座正上方，支承座置于套管件正上方，所述定位环和支承座、螺旋弹簧均能在支承柱内上下自由滑动，堆芯仪表线依次贯穿定位环、螺旋弹簧、支承座。为了解决螺旋弹簧的变形问题，所述支承柱内还设置有弹簧套管，上述螺旋弹簧套在弹簧套管外壁，堆芯仪表线贯穿弹簧套管后进入套管件，弹簧套管能随螺旋弹簧一起滑动。弹簧套管起到导向作用。由于螺旋弹簧为易损品，在长时间作用下，螺旋弹簧会失效，为了方便更换螺旋弹簧，还包括设置在支承柱上端口内的螺纹套管，螺纹套管下端设置有定位环，螺纹套管内设置有弹簧套管，弹簧套管的上端扩口并能被定位环捕获，弹簧套管下端设置有支承座，所述螺旋弹簧套在弹簧套管外壁，螺旋弹簧位于定位环与支承座之间，堆芯仪表线依次贯穿螺纹套管、弹簧套管、支承座。在需要跟换时，我们只需取下螺纹套管，由于螺纹套管与弹簧套管存在联动关系，且螺旋弹簧被限制在定位环和支承座之间，因此，只需取下螺纹套管便会整体将螺旋弹簧、定位环和支承座、弹簧套管一并取出，更换后，再整体装配即可，操作非常简单。所述上部堆内构件还包括支承板和堆芯上板，上支承柱安装于支承板和堆芯上板之间。基于所述的保护堆芯仪表线的保护结构的保护方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
保护堆芯仪表线的保护结构，包括属于上部堆内构件(1)的上支承柱(4)，还包括用于保护堆芯仪表线(22)的套管件，核反应堆工作期间，套管件位于上支承柱(4)内，堆芯仪表线(22)位于套管件内；其特征在于，核反应堆维护期间，堆芯仪表线(22)相对于上支承柱(4)静止并随部堆内构件(1)、上支承柱(4)整体提升，所述套管件能穿过上支承柱(4)下端向上支承柱(4)下方自由运动并覆盖堆芯仪表线(22)的末端。

【技术特征摘要】
1.保护堆芯仪表线的保护结构，包括属于上部堆内构件(1)的上支承柱(4)，还包括用于保护堆芯仪表线(22)的套管件，核反应堆工作期间，套管件位于上支承柱(4)内，堆芯仪表线(22)位于套管件内；其特征在于，核反应堆维护期间，堆芯仪表线(22)相对于上支承柱(4)静止并随部堆内构件(1)、上支承柱(4)整体提升，所述套管件能穿过上支承柱(4)下端向上支承柱(4)下方自由运动并覆盖堆芯仪表线(22)的末端。2.根据权利要求1所述的保护堆芯仪表线的保护结构，其特征在于，所述套管件为一个套管时，所述套管能穿过上支承柱(4)下端向支承柱(4)下方自由运动，且套管的上端被扩大并能被上支承柱(4)下端的约束口捕获。3.根据权利要求1所述的保护堆芯仪表线的保护结构，其特征在于，所述套管件包括外套管(14)和设置在外套管(14)内的内套管(12)；所述外套管(14)能穿过上支承柱(4)下端向支承柱(4)下方自由运动，且外套管(14)的上端被扩大并能被上支承柱(4)下端的约束口捕获；所述内套管(12)能穿过外套管(14)的下端向支承柱(4)下方自由运动，且内套管(12)的上端被扩大并能被上支承柱(4)下端的约束口捕获。4.根据权利要求1或2或3所述的保护堆芯仪表线的保护结构，其特征在于，所述上支承柱(4)内还设置有螺旋弹簧(20)，所述螺旋弹簧(20)位于套管件上方，堆芯仪表线(22)贯穿螺旋弹簧(20)后进入套管件；核反应堆工作期间，螺旋弹簧(20)被压缩、为套管件提供一个向下的轴向挤压力；核反应堆维护期间，螺旋弹簧(20)被释放、为套管件提供一个向下的轴向挤压力以克服套管件向下运动中所形成的摩擦力。5.根据权利要求4所述的保护堆芯仪表线的保护结构，其特征在于，所述支承柱(4)内还设置有定位环(17)和支承座(19)，定位环(17)置于螺旋弹簧(20)正上方，螺旋弹簧(20)置于支承座(19)正上方，支承座(19)置于套管件正上方，所述定位环(17)和支承座(19)、螺旋弹簧(20)均能在支承柱(4)内上下自由滑动，堆芯仪表线(22)依次贯穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶琦琦，王留兵，许斌，张宏亮，罗英，陈训刚，李娜，刘晓，颜达鹏，肖聪，宋锴，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川,51