一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核燃料循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)堆燃料元件的裂變氣體釋放率測(cè)量是輻照后檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它對(duì)于評(píng)價(jià)重水堆燃料組件以及同類燃料組件的設(shè)計(jì)、制造和性能改進(jìn)提供依據(jù)。刺孔技術(shù)是將燃料棒包殼刺穿，利用壓差將裂變氣體完全釋放出來(lái)，是進(jìn)行裂變氣體分析測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前常用的刺孔方法有2種:機(jī)械刺孔和激光刺孔。國(guó)內(nèi)外壓水堆燃料元件裂變氣體釋放和收集裝置普遍采用機(jī)械刺孔方式，主要是因?yàn)閴核讶剂显涨惑w積大，刺孔位置基本不受限制，刺孔深度和壓力等參數(shù)容易控制；由于重水堆燃料元件自由空腔體積小(約
0.5ml)，近似于實(shí)芯棒，以及燃料元件支撐塊對(duì)密封性的影響，刺孔位置和燃料元件靜態(tài)密封困難，機(jī)械刺孔難以推廣使用。激光刺孔，由于激光能量強(qiáng)，裝置安裝在熱室內(nèi)，技術(shù)參數(shù)不易控制，刺孔包殼可能破壞燃料芯塊，甚至溶解燃料元件，長(zhǎng)期使用，設(shè)備維護(hù)困難。
[0003]由于重水堆燃料元件自由空腔體積小(約0.5ml)，近似于實(shí)芯棒，國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了重水堆燃料元件刺孔裝置研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在強(qiáng)放射性環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)重水堆燃料元件進(jìn)行鉆孔、將裂變氣體完全釋放出來(lái)的重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有密封座A，密封座A內(nèi)設(shè)置有用于安裝重水堆燃料元件的孔A，所述的密封座A上還設(shè)置有用于密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間間隙的密封件，密封座A連接有氣體收集座，氣體收集座具有貫穿氣體收集座且垂直于孔A的通孔B，密封座A上設(shè)置有連通孔A和通孔B的一端的孔C，氣體收集座通過(guò)可軸向伸縮的管件連接密封座B，管件的一端連通通孔B的另一端，密封座B具有貫穿密封座B的軸孔，管件的另一端連通軸孔，孔C、通孔B、管件和軸孔均同軸設(shè)置，密封座A與氣體收集座之間、氣體收集座與管件之間、管件與密封座B之間均為密封連接結(jié)構(gòu)；密封座B上安裝有電鉆，電鉆的電機(jī)軸連接有軸，軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于密封座B的軸孔內(nèi)，軸與軸孔之間設(shè)置有密封軸與軸孔之間間隙的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，軸的下部位于由管件、通孔B和孔C構(gòu)成的通道內(nèi)，鉆頭固定安裝于軸的下端，機(jī)架上固定安裝有驅(qū)動(dòng)電鉆沿軸的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0006]使用時(shí)，將重水堆燃料元件插入密封座A的孔A，通過(guò)密封件密封重水堆燃料元件，開(kāi)啟真空系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)抽真空，當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到技術(shù)要求時(shí)，開(kāi)啟電鉆電源，啟動(dòng)電鉆，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電鉆，電鉆的電機(jī)軸通過(guò)軸帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭隨電鉆的軸向運(yùn)動(dòng)到重水堆燃料元件包殼表面，并鉆穿重水堆燃料元件包殼，裂變氣體開(kāi)始釋放，當(dāng)鉆頭達(dá)到一定深度，驅(qū)動(dòng)裝置限制鉆頭移動(dòng)，關(guān)閉電鉆電源，驅(qū)動(dòng)裝置軸向撤出電鉆，鉆頭離開(kāi)重水堆燃料元件，裂變氣體完全釋放出來(lái)，進(jìn)入氣體收集座的通孔B進(jìn)行收集，鉆孔完成。動(dòng)態(tài)密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆孔過(guò)程中的動(dòng)密封。
[0007]本發(fā)明能夠在強(qiáng)放環(huán)境中將重水堆燃料元件的包殼刺穿，針對(duì)空腔體積小、類似實(shí)芯棒的重水堆燃料元件，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)和定位刺孔。
[0008]所述的機(jī)架上還安裝有將密封座A的孔A內(nèi)安裝的重水堆燃料元件從孔A內(nèi)頂出的卸料裝置。當(dāng)鉆孔完成后，燃料元件無(wú)法取出時(shí)，可以使用卸料裝置將燃料元件推出密封座A。
[0009]所述的驅(qū)動(dòng)裝置為驅(qū)動(dòng)氣缸A，驅(qū)動(dòng)氣缸A沿與軸的軸線平行的方向設(shè)置，電鉆與驅(qū)動(dòng)氣缸A的活塞桿固定連接。
[0010]所述的孔A為貫穿密封座A的通孔，重水堆燃料元件從孔A的一端安裝于密封座A內(nèi)，所述的卸料裝置包括驅(qū)動(dòng)氣缸B和推桿，驅(qū)動(dòng)氣缸B沿平行于孔A軸線的方向設(shè)置，驅(qū)動(dòng)氣缸B的活塞桿固定連接推桿，推桿位于密封座A的孔A內(nèi)，并位于與重水堆燃料元件插入側(cè)相對(duì)的一側(cè)。使用驅(qū)動(dòng)氣缸B推動(dòng)推桿，將重水堆燃料元件推出密封座A的孔A。
[0011 ] 所述的密封座B為磁流體密封座，所述的軸為配合安裝于磁流體密封座內(nèi)的磁流體密封軸，磁流體密封軸與磁流體密封座間為密封軸與軸孔之間間隙的磁流體密封結(jié)構(gòu)。磁流體密封軸采用金屬軟管密封，實(shí)現(xiàn)鉆孔過(guò)程中的動(dòng)態(tài)密封。在強(qiáng)放射性熱室環(huán)境中首次采用磁流體密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了刺孔過(guò)程中的動(dòng)態(tài)密封。
[0012]所述的密封件為密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間間隙的密封圈。密封圈設(shè)置于孔A與重水堆燃料元件之間，并通過(guò)形變密封重水堆燃料元件與密封座A的孔A之間的間隙。
[0013]所述的密封圈采用0型密封圈，將重水堆燃料元件插入密封座A的孔A后，密封圈密封重水堆燃料元件。在強(qiáng)放射性熱室環(huán)境中，采用重水堆燃料元件局部密封，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重水堆燃料元件的靜態(tài)密封。所述的密封座A上還設(shè)置有用于將密封圈進(jìn)行擠壓實(shí)現(xiàn)密封的旋轉(zhuǎn)手柄。從而，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄擠壓密封圈密封重水堆燃料元件。
[0014]所述的機(jī)架具有用于支撐重水堆燃料元件的水平支架。
[0015]所述的可軸向伸縮的管件為波紋管。
[0016]所述的氣體收集座設(shè)置有連通孔B的氣體導(dǎo)出管，并將氣體導(dǎo)出管連接系統(tǒng)管道。通過(guò)氣體導(dǎo)出管將進(jìn)入氣體收集座的通孔B的裂變氣體導(dǎo)出鉆孔裝置，并且，裂變氣體經(jīng)氣體導(dǎo)出管進(jìn)入系統(tǒng)管道。
[0017]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、建立了重水堆燃料元件裂變氣體釋放鉆孔技術(shù)，能夠在強(qiáng)放射性環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)空腔體積小、類似實(shí)芯棒的重水堆燃料元件進(jìn)行鉆孔，將裂變氣體完全釋放出來(lái)，為重水堆燃料元件裂變氣體測(cè)量工作提供重要支持。
[0018]2、根據(jù)重水堆燃料棒空腔體積小，類似實(shí)芯棒的特點(diǎn)，首次采用了機(jī)械鉆孔技術(shù)對(duì)重水堆燃料元件進(jìn)行定點(diǎn)和定位刺孔，實(shí)現(xiàn)重水堆燃料元件裂變氣體釋放。
[0019]3、為了保證鉆孔裝置的密封性能，在強(qiáng)放射性熱室環(huán)境中首次采用燃料元件局部密封和磁流體密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆孔裝置的靜態(tài)密封和刺孔過(guò)程中的動(dòng)態(tài)密封。
[0020]4、本發(fā)明專利可用于重水堆燃料元件裂變氣體釋放的刺孔，也可推廣應(yīng)用于各種類型燃料元件刺孔，為燃料元件裂變氣體測(cè)量中刺孔技術(shù)的選擇提供了一種新方法。
[0021]5、本發(fā)明專利采用的磁流體密封技術(shù)為強(qiáng)放射性環(huán)境中的動(dòng)態(tài)密封提供了一種新方法。
[0022]6、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了重水堆燃料元件裂變氣體測(cè)量的刺孔，建立了重水堆燃料元件鉆孔技術(shù)，為重水堆燃料元件裂變氣體測(cè)量提供了重要技術(shù)支持；設(shè)計(jì)了鉆孔裝置，通過(guò)氣動(dòng)方式利用高速旋轉(zhuǎn)的鉆頭將重水堆燃料元件包殼刺穿，裂變氣體完全釋放出來(lái)；采用燃料元件局部密封技術(shù)和動(dòng)態(tài)磁流體密封技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了燃料元件的局部靜態(tài)密封和刺孔過(guò)程中的動(dòng)態(tài)密封。設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)手柄密封燃料元件，方便了機(jī)械手操作，減少了鉆頭刺孔過(guò)程中燃料元件的轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠保證不同燃料元件刺孔位置基本相同。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明設(shè)置水平支架時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:
1-鉆頭，2-軸，3-重水堆燃料元件，4-密封座A，5-氣體收集座，6-管件，7-密封座B，8-電鉆，9-驅(qū)動(dòng)裝置，10-推桿，11-旋轉(zhuǎn)手柄，12-水平支架，13-驅(qū)動(dòng)氣缸B。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0028]實(shí)施例:
如圖1、圖2所示一種重水堆燃料元件裂變氣體釋放的鉆孔裝置，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有密封座A4，密封座A4內(nèi)設(shè)置有用于安裝重水堆燃料元件3的孔A，所述的密封座A4上還設(shè)置有用于密封重水堆燃料元件3與密封座A4的孔A之間間隙的密封件，密封座A4連接有氣體收集座5，氣體收集座5具有貫穿氣體收集座5且垂直于孔A的通孔B，密封座A4上設(shè)置有連通孔A和通孔B的一端的孔C，氣體收集座5通過(guò)可軸向