压水反应堆中套筒使用方法及其轴向位置调节装置

摘要

将一套筒引入把一测量空间与核反应堆之容器相连的由导管组成的导向管道中，且有一垂直通道在堆芯之下通过此反应堆的下方内部。套筒的封闭端插到燃料组件的管道内部达一预定深度。套筒的位置可沿导向管道轴线于此套筒在反应堆内两段使用期之间作出调整，以相对于必向管道变动套筒壁部上易最先磨损部位的位置。最好是用固定于此管道一密封件上的套筒延伸部来调节此套筒的轴向位置，而套筒本身的端部则是拧合紧固到此导向管道中的。

说明书

本发明涉及一种方法，把一端封闭的测量管道或套筒用于加压水冷却的核反应堆，以延长此种套筒的耐久性;本发明还涉及一种装置，用来调节此套筒在一仪表导向管道内的位置。

加压水核反应堆包括一堆芯，它由垂直设定于核反应堆容器内且座落在一支承板上的棱形组件构成。

在核反应堆工作期间，必须恰当地于堆芯内作周期性的通量测量。为此采用了一种尺寸极小的裂变探测器，并借助在称之为套筒的一端封闭之管内的软套缆绳，进行遥控来移动此探测器。这类套筒是按照预定的分布，通过一仪表导向管道内部而后进入堆芯的某种组件中的。此仪表导向管道包括一导向管，后者使一测定空间与反应堆容器的底部连通，且处在此底部一贯透式套管和一通过反应堆下方内部之垂直通道构成的平面内，并同将套筒引入进燃料组件中之垂直管导对准。

通过在引入到上述组件内的套筒中来移动通量探测器，就能在堆芯的整个高度上进行通量测量。

上述套筒必须能从堆芯的组件中抽出，例如，为了简化重新装载反应堆堆芯或甚至是相应的这组仪表导向管道时。此时，可从相对于反应堆容器井横向设置的测量空间，对套筒之端部施加一牵引力。

当这些套筒安装在相应的导向管道和相应组件之管导中时，套筒之封闭端部，它一般是由子弹形的端顶组成以便引导和移动套筒，则被设置于前述组件管导上部的一个基准面内。

于是，此种套筒在导向管道轴向中的位置便一劳永逸地固定住，同时此套筒壁部的相同区域也总是设置成与导向管道的相同区域面对。

由于反应堆的冷却水在导向管道内的循环，以及在某些区域内例如在进入燃料组件管导的入口之前方区域中的循环，这时的套筒直接暴露向被水充填的反应堆容器，还由于此导向管道的内径显著地大于套筒的外径，以便将套筒从引导管道内撤出或安装于其中，致使套筒在导向管道内发生振动。

在此种导向管道的某些区域，特别是在其内部垂直通道的上部中，会在套筒壁部与导向管道的内表面间因摩擦而产生磨损。

套筒壁部在受到摩擦影响之区域中发生的磨损，可能导致套筒变劣甚至破裂，这是由于磨损总是产生在套筒壁部的相同区域，而且由于磨损是在与用户使用核反应堆达到相当长的一段时间内所形成的。

当套筒质量降低时，就出现密封磨损而使污染冷却液可能通过套筒内部而进入测量空间。

业已提出过种种装置用来沿横向将上述这类套筒保持在导向管道的某些部分内，以便限制此种套筒的振动、磨擦与磨损。

但是，这样的装置在导向管道内未必容易安装，而且可能需要用到一些配件，这些配件则又可能由于破裂而脱离开，并在反应堆的一次回路中变成自由流动的部分。

直到目前尚未获悉有任何方法在不使用横向保持装置条件下能限制对套筒的磨损。

为此，本发明之目的在于提出一种方法，对于由加压水冷却的核反应堆，采用一种一端封闭的测量管道或套筒，以延长此套筒的耐用性，确保能把用于测量中子通量的探头一直导引到反应堆堆芯燃料组件的内部，而此套筒则被引入到由一种导管组成的导向管道中，该导管则把一测量空间与核反应堆的容器相连，在此反应堆中设置有堆芯且有一垂直通道通过反应堆的下方内部，这一垂直通道是在堆芯之下并与此燃料组件的一垂直管导对准，使得套筒的封闭端能插入此组件的管导之内达到一预定深度，所述的这种方法，能避免套筒的壁部于暴露区域内在核反应堆长期使用过程中发生过量磨损。

按照上述目的，在相继两次连续使用套筒之际的中间;沿着导向管道的轴线对此套筒位置加以调整，以确保能将测量探头导入工作中的核板应堆内，从而可相对于此导向管道至少一个区域来调整套筒壁部上至少一个最易磨损区域的位置。

本发明还涉及一种装置，用来调整一套筒在导向管道轴向中的位置，此实施本发明的方法。

为易于理解本发明，下面通过非限制性例子并对照附图来描述本发明之方法的一个实施例，同时描述用来实施此方法的调节装置。

图1是一压水式核反应堆之容器和此容器所用仪表装置的正视与部分剖面图。

图2是在一核反应堆容器内之套筒的引导管道的正视与部分剖面图。

图3是其中之套筒已引入到工作位置之燃料组件的仪表导向管道的正视与垂直剖面图。

图4是设置于测量空间内一套筒之导向管道部分零件的侧视图。

图5是图4所示导向管道的一部分经放大的剖面图，示明紧固套筒用的装置。

图6是用来将套筒紧固于导向管道中之装置的折开部件的透视图。

图7A、7B与7C是用来将套筒紧固于导向管道中之装置，于沿着此管道轴向三个不同位置中时的剖面图。

如图1所示，压水式核反应堆之容器1设置于一容器井2内，此容器井构成了核反应堆的混凝土结构的一部分。

为混凝土壁所环绕的测量空间3相对于上述容器井设置于一侧。空间3之各侧壁4中之一使此空间与容器井2分开。仪表导向管道，例如图中以5标明的，以其一端连接到一沟通容器1底部的贯透套管6，且包括一从此容器起始的垂直部、一弯曲部以及一以密封状态通过测量空间3之壁部4的水平部。

在此管道5的在测量空间3内的水平延伸部上还专门设置有一手动安全阀7、密封件8与一自动阀9。

设于导向管道5中之套筒10的端部可与导向管道5的在空间3内的端部相通，从而能从空间3将一固定在软套缆绳上的用来测量中子通量的探头引入套筒10内并于其中移动。

此外，还能从测量空间3于导向管道中对套筒10进行部分撤出或对套筒10进行安装。

密封件8保证了在其出口端有一延伸部连接到套筒的密封通道。

反应堆的容器1封闭住座落在一堆芯支承板13上的由并行放置的棱形燃料组件构成的堆芯12上，此支承板13则是设在容器1的为一圆拱底部1a所封闭之下部中之内部14的一个部件。

图2表明了上述容器的圆拱形底部1a的一部分，即一直到焊接于通过容器底部1a时孔中之套管6的贯透深度那部分。

上述仪表导向管道5的端部固定于贯透套管6的端部上，处于底部1a之外。

容器1在垂直方向的贯透套管6的轴向延伸部上包括一仪表测试柱15，它的敞开之下部的内径显著地大于套管6的直径，以较大的径向间隙配合到此套管6的上端。

测试柱15的上部固定于堆芯支承板13之下，处于此支承板的一个贯入孔的水平面内，此支承板在反应堆堆芯之燃料组件20下端部分的下面有开口，其间用到了一根导管16，它在距燃料组件20之仪表管导17的下端朝下一段小距离处有开口。

贯透套管6的内膛、仪表测试柱15的内部通道、堆芯支承板13的贯入孔以及导管16的孔膛，都处于燃料组件20之管导17轴线延线上的同一垂直轴线。

上述部件构成了仪表导向管道5位于容器之内的部分，而此导向管道5是在套管6的下端的某高度上与这一容器通连的。

于是在测量空间3与容器1内之燃料组件的管导17之间可保证有套筒10的连续通道。

从图3中可以看到，组件20之仪表测试管导18的上部是紧固于此组件的上端部件21之上的。

套筒10，它的一端为一子弹形的端塞22所封闭，一直引入到此仪表测试管导17的邻近上部处。

当套筒10处于仪表测试管导17中的它的工作位置上时，此子弹形端塞上端即处于依一极精确方式所确定的基准面24上。

固定于软套缆绳26端部上的用来测量中子通量的探头可于套筒内移动，这样就能在燃料组件整个高度范围内的任意位置上进行测量，也就是说得以在堆芯整个高度的任意位置上进行这种测量。

当核反应堆运转期间，在容器内的冷却水快速地循环，依垂直方向从底部至顶端通过堆芯。

以高速并以高流量送过支承板下的冷却水，它通过仪表测试导向管道而与套筒接触。

此外，由于导衬16与仪表测试管导17间留有一自由空隙，因而在此自由空隙内，套筒10未受保护而受到循环的冷却水流的影响。

结果，如图中以10标明的这类套筒就会在导向管道的位于容器1的这一部分之内振动。

上述套筒，特别是在堆芯支承板13附近某些区域中的导向管道5部分的内部时，就会发生振动并使套筒10与此导向管道5内部相接触。

由于这种套筒总是设在导向管道轴向上的一个恒定位置上，而这一位置对应于子弹形端塞22之上部的位置，因而此套筒就会在沿其长度上某些完全确定的区域中最先受到磨损。

套筒在其使用过程中的这种渐增的磨损会使套筒变质劣化而不得不对之进行更换。

图4中示明了仪表导向管道进入到测量空间3内的部分。

此引导管道通过测量空间3的壁部4，以密封方式进入在一开孔板29上固定于此室内侧上的贯透套管28之内。

构成这种引导管道内部的导管5连接到一用于进行此引导管道开与关的手动阀门4，此阀门本身又为一上面设有加压连接件30之导管件连至一密封件8。此密封件8由一密封件支承部31所紧固并包括一泄漏探测器32。

在密封件8的出口端固定有一将于后面描述的套筒延伸部33。

上述套筒延伸部33由一导管件33连至一机动化阀门9。

图4所示之位于测量空间3内的系统保证了引入到套筒内的探头支承件可有密封的出口，得以监控密封情况并能防止有任何原始流体流出而进入到测量空间内。

如图5所示，此种密封件8乃是当前工艺状态下的一种公知零件，它包括有环绕套筒10的内密封件和螺旋式的连接环8a与8b，后者分别用来将密封件连接到与手动阀7在上游相连之导向管道部分和连接到在下游的套筒延伸部33。

套筒10在其与延伸部33的连接端处包括一外部带螺纹的紧固部件35，从后者之上延伸出一端部倒圆了的具有较小直径的平滑端部件35a，在上面可以经拧合方式而固定上此套筒延伸部33，此延伸部上则有一螺纹内孔允许将紧固部件35拧入其中。

套筒延伸部33还包括一有外螺纹的部分33a，以便用螺母37将引导管道的端部连接到延伸部33上。

上述延伸部33的螺纹部33a包括两个折叶33c，它们可以拧合到此延伸部上。

为了从导向管道中撤出套筒，可拧松螺母37来脱开此管道的延伸部，然后再拧松连接环8b使密封件8与延伸部33脱开。

此时可借助延伸部33对套筒施加一牵引力。

可以通过对延伸部33加一推力来重新安装套筒。

借助包括有构成套筒10用密封滑动轴承的密封垫圈之密封件8，保证了环绕套筒的密封。

现来参看图6与图7A、7B、7C，以更详细地描述借助带螺纹部件35在套筒10与延伸部33之间进行连接的方法;同时描述能通过在导向管道内调节套筒10之轴向位置，以实施本发明方法之装置。

延伸部33包括一柱体，它的内部贯穿有一中央膛孔，使探头支承件能进入此套筒10的延伸部内，同时包括一展宽的锥度部，得以借助螺纹部件35来紧固套筒10，螺纹部件35上则延伸出一可置纳端部件35a的光滑孔口。

延伸部33还包括一台肩33b，上面可支承一螺纹环8b以连接上密封件8。在以延伸部33之台肩33b为一侧和此螺母8b与密封件8为另一侧之间，插入有密封垫圈38与39。

螺纹连接件35是通过焊接固定在套筒10之端部上的，且包括两个空腔41，这两个空腔与此连接件紧固时可插合与一销钉扳手，或配合上两个销钉或一调距垫块40，而得以调节套筒10在导向管道中的轴向位置。

如图7B与7C所示，通过把上述螺纹部件35一直拧到前述膛孔的底部，同时采用一或多个调距垫块诸如40（图7B）或40′与40″（图7c），就可调节套筒10的轴向位置。

为了采用一或多个调距垫块例如40、40′与40″来调节套筒10的轴向位置，可采用包括有适当长度之大直径内膛孔的套筒延伸部33′与33″。

如图中以40标明的这类调距垫块包括有一径向槽42，以便只需从侧向将此种块引入，上述槽42便可允许套筒10与该垫块一直配合到后面的中央部分;这类垫块还包括有例如40a所示的两个侧叶，用来与一定位扳手配合。

上述这种调距垫块40还在其一端包括两个凸销44，而在另一端包括能接纳另一垫块之两个销钉例如44的两个空腔43（在组合有若干个垫块例如40′与40″的情形，则如图7c所示），或使这两个空腔能接纳一销钉扳手上的销钉，此便将延伸部紧固到套筒之上。

在套筒10上安装上延伸部33后，可以将此套筒紧固到与图7A、7B或7C所示安装情形之一相对应的三个轴向位置中之一。

为了进行图7A所示的相当于套筒10安装到第一位置的情形（此第一位置称之为顶部位置，这是相对于套筒之端部处于燃料组件内最上部位置而言，此种安装称之为第一种安装，亦即在图3中的位置24处），只需将延伸部33拧合到带螺纹的紧固件35上，例如借助与折叶33c（图6所示）相配合的一把扳手即可。将一O形环密封件45配合到平滑的端部件35a之上，并置放于一罩子中，而这一罩子则是由径向上增宽的用来接纳此部件35a的平滑孔口部分组成。

将一销钉扳手配合到此部件35的空腔中来旋转地锁定套筒，就能达到紧固目的。

然后可如图7A所示，用螺母8b将延伸部33与套筒10固定到密封件8上。此时的套筒即在导向管道内对应于其顶部位置的一个固定轴向位置上。

为了将套筒紧固到图7B所示的在导向管道内的中间位置（图3中的位置24），将调距朝块40利用槽42从侧向引入到套筒10的管体之上。然后顺轴向沿套筒10移动此垫块40，使它上面的销钉44最终插合到紧固部件35的空腔41之内。

将一带螺纹大直径内孔且轴向长度为部件35与垫块40二者轴向长度之和的连接件33′，拧紧到前述紧固部件35之上。

垫块40的外径小于此大直径内孔上螺纹的最小直径，以使由销钉44连接到部件35上的调距垫块可以导入此大直径的孔内。

为了使连接件33′能拧合到套筒的紧固部件33′之上，可采用销钉扳手，以其销钉插合到垫块40之空腔43中;或采用一扳手扣合到折叶40a上，而令此套筒在上述拧合旋转操作中保持不动。

当延伸部33′通过锥形环8b而紧固到密封件8之上时，此垫块40牢牢地保持在套筒10与紧固部件35之间。

应该注意到，连接件33′外部的形状与尺寸是与延伸部33相一致的。

在相同方式下，可以不需用任何方式来改变连接到延伸部上的导向管道的各有关部件，就能改变和调整套筒10的轴向位置。

但是，为了能从外侧区别开此套筒的安装及其定位的方法，已在延伸部33与33′的外侧面上加工出一批与延伸部类型和与套筒位置相对应的沟槽。

图7C表明了套筒10的第三种安装类型，可使此套筒设置于称作为底部位置（图3中的位置24b）的第三轴向位置，此时套筒的端部在燃料组件中之位置所处的高度，低于图7A和7B安装中相对应的高度。

为了实现这种安装情形而采用了一种延伸部33″，它包括有长度等于紧固部件以及垫块40′与40″轴向长度之和的一个大直径带螺纹的内孔，而其中的垫块40′与40″则是以垫块40′的端部销钉44′插合到垫块40″中的对应空腔中的相互联锁的。

采用一种以其销钉插合到垫块40′空腔43″中的扳手，或用一把与此垫块折叶相配合的扳手，在使套筒不动的条件下，就能用拧合方式将延伸部33″紧固到套筒之上。

应该注意到，此延伸部33″的外形与外部尺寸是同延伸部33与33′相一致的。

于外侧上加工出不同数目的沟槽则可使延伸部33″区别于延伸部33和33′。

然后可以在不改变用来将此延伸部安装到导向管道上各个部件的条件下，将套筒调整到第三位置。

当套筒在核反应堆内用过一段时间之后，就易在导向管道内修整此套筒的轴向位置，从而能沿套筒的长度方向调整磨损区的位置，故而可以延长套筒的寿命。

一般地说，压水式核反应堆的套筒是按图7B所示形式安装的，即使得套筒在燃料组件管导之内的端部处于一中间的基准高度。

于是就能用图6以及图7A-7C所示的方式来调整套筒的位置两次，一次是取下调距垫块40而形成图7A的安装形式;另一次是采用两个垫块如40′与40″，如图7C中所示。

可以机加工出相应的延伸部，使之具有大直径的螺纹孔，而其长度则与所安装的类型相符。

于是，本发明的方法与装置能够延长套筒在一导向管道内的使用寿命，所用方法简单且不需改变用来连接导向管道的装置。

本发明不限于上面描述过的实施例。

显然，通过采用一或多个长度适当的调距垫块，以及一包括有大直径内孔而长度相当于套筒之连接件与一或多个垫块之轴向长度和的延伸部，就可以按不等的幅度来沿轴向移动此套筒。

可以设想只利用套筒的两个位置，即顶端位置与底部位置来取代所述例子中的三个位置。

本发明可适用于任何的压水式核反应堆，而与测量空间相对于容器井的布置方式无关，也同导向管道在测量空间中的装配形式无关。

特别是，本发明的方法与装置对于导向管道于测量空间中取水平配置，或是导向管道有一取垂直方向的端部（U形仪表管道），都能同样很好地适用。