更换核反应堆上部堆内构件中的至少一个热电偶柱的方法和装置

摘要

本发明涉及一种更换核反应堆上部堆内构件(6)中的至少一个热电偶柱的方法。这些堆内构件包括一个支承板(8)，支承板(8)安装有堆芯反应性调节棒束的导向管(9)，包含一套热电偶的至少一个热电偶柱，和使热电偶通过支承板(8)的接头(22)。该方法的步骤包括抽出现有的热电偶，取出要更换的所述热电偶柱，将一个中间结构(41)定位和固定到支承板(8)上，中间结构(41)安装有牢固地固定在其上的至少一个更换热电偶柱，所述更换热电偶柱预装有用于引导新热电偶的上部导向管(51)，同时，将相应的上部导向管(51)的自由端衬套(51a)引入到每个预先选定的接头(22)中，使新热电偶引入到上部导向管(51)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种更换压水核反应堆上部堆内构件中至少一个热电偶柱的方法和装置。

背景技术

压水核反应堆包括在容器中的核反应堆堆芯和堆芯上面的上部堆内构件。堆芯是由具有竖直轴线的棱柱状的燃料组件构成。上部堆内构件特别包括一套用于引导控制棒的竖直导向管，控制棒包括彼此平行放置的并含有中子吸收材料的棒束。

为了通过调节堆芯的反应性来控制反应堆，吸收棒束在反应堆运行时，在竖直方向上通过这样一种方式移动，即吸收棒插进到堆芯的某些燃料组件至较深或较浅的深度。

上部堆内构件一般包括上板和下板。上板也称之为支承板，下板构成核反应堆的上堆芯板。当上部堆内构件在反应堆堆芯内处在运行位置时，上堆芯板坐落在燃料组件的上端。引导控制棒的竖直导向管连接到支承板和下板。每个导向管包括置于支承板和下板之间的第一部分，以及固定在该支承板上方的第二部分。支承柱布置在支承板和下板之间，平行于导向管，使这些板保持在固定位置，并且为上部堆内构件提供刚性。

上部堆内构件也包括仪表柱，诸如圆柱形的热电偶柱。布置在每个热电偶柱内的是一组热电偶，用于测量离开预先选定的反应堆堆芯内的一组燃料组件的冷却剂的温度。

热电偶柱的数量一般是两个或四个。

每个热电偶柱不固定到上部堆内构件的支承板上，但是在该支承板上竖向延伸的套筒上被导向，并且套筒贯穿热电偶柱。相反，只利用上部密封装置使每个热电偶柱固定到反应堆容器的顶盖上，上部密封装置布置在固定在顶盖开孔中的适配器的管嘴和热电偶柱的上部之间。

因此，将几个热电偶布置在一个柱内，并且通过形成在该柱底板上的周边开孔从该柱引出，以使每个热电偶到达用于通过支承板的接头。为此，每个接头设置有主导向管，主导向管布置成对准在支承板上形成的孔，该孔差不多与要进行温度测量的区域一致。热电偶因此引入相应接头的管内，其敏感的测量端放置在预定的测量区域。

当反应堆已经运行一定的时间长度，可能会证实存在几个热电偶不再提供任何数据这种情况，这意味着不再可能有反应堆堆芯冷却剂的实际温度的可靠的和代表性的图形。

此外，当一些热电偶不能从相应的热电偶柱抽出时，必须完全更换热电偶柱。

本发明的目的是提供一种能够远距离更换核反应堆的至少一个热电偶柱的方法和装置，同时提供这类干预所要求的所有必要的安全保障。

发明内容

因此，本发明的主题是一种更换核反应堆上部堆内构件中的至少一个热电偶柱的方法，所述上部堆内构件包括支承板，所述支承板带有：

-堆芯反应性调节棒束导向管；

-所述的至少一个热电偶柱，它包含一套热电偶且被定中在一个定位套管上；以及

-接头，它用于使热电偶通过所述支承板，

其特征在于，该方法包括如下步骤：

-将上部堆内构件放置在水下的工作台上；

-抽出现有的热电偶；

-取出要更换的所述至少一个热电偶柱；

-通过套管将中间结构定位在所述支承板上，所述中间结构安装有牢固地固定在其上的至少一个更换热电偶柱，所述更换热电偶柱预装有用于引导新热电偶的上部导向管；同时将相应导向管的自由端衬套引入到每个预先选定的接头中；

-将所述中间结构固定到所述支承板上；

-将新热电偶引入到相应的上部导向管中，直到预定的工作位置。

根据本发明的其它特征：

-在将所述中间结构定位在所述支承板上之前，将用于引导新热电偶的中间导向管引入到每个预先选定的接头中，

-将中间导向管锁紧到所述接头上，

-在将所述中间结构定位在所述支承板上之前，将用于新热电偶的上部导向管沿预定的路径定位和固定在这个中间结构上，使得当这个中间结构向下放置在所述支承板上时，每个上部导向管的端部衬套与预先选定的接头重合，

-当所述中间结构正在向下放置时，所述的至少一个更换热电偶柱被放置在与要更换的热电偶柱相关联的导向套筒上，和

-在更换热电偶柱定位之前，使导向套筒的长度减小。

本发明的另一个主题是一种更换核反应堆上部堆内构件中的至少一个热电偶柱的装置，所述的上部堆内构件包括支承板，支承板带有：

-堆芯反应性调节棒束的导向管；

-包含一套热电偶的所述至少一个热电偶柱；以及

-使热电偶通过所述支承板的接头，

其特征在于，它包括中间结构，所述中间结构通过支承件拟向下放置在支承板上且安装有牢固地固定在其上的至少一个更换热电偶柱，所述更换热电偶柱预装有上部导向管，所述上部导向管用于引导新热电偶一直到每个预先选定的接头中。

根据本发明的其它特征：

-中间结构由固定在一起的水平梁网格所构成，所述水平梁形成预定的路径，该路径允许用于新热电偶的所述上部导向管被连接以致当这个中间结构向下放置在支承板上时，每个上部导向管的端部衬套与预先选定的接头重合，

-该装置，对于每个预先选定的接头来说，包括用于新热电偶的中间导向管和连接钟形罩，所述连接钟形罩一方面包括接受相应上部导向管的端部衬套的孔，另一方面包括用于锁定在接头内的装置，

-中间导向管被固定到所述连接钟形罩，

-将端部衬套锁定在接头内的装置是直角转弯型的，以及

-钟形罩包括固定系统，该固定系统例如通过夹子固定或螺纹旋拧相应的上部导向管的端部衬套来起作用。

附图说明

在阅读通过示例给出的且参照附图作出的下面的说明书之后，本发明将比较好理解，其中：

图1是一个压水核反应堆容器的对称竖向平面上的剖视图；

图2是核反应堆上部堆内构件放置在反应堆水池中的工作台上的一个简要立面图，用于更换至少一个热电偶柱的操作；

图3是安装有两个要更换的热电偶柱的上部堆内构件支承板的简要透视图；

图4是类似图3的简要透视图，示出了要更换的热电偶柱已经被拔出后的支承板；

图5是没有更换热电偶柱的根据本发明的一个更换装置的中间结构的简要透视图；

图6是类似图5的安装有更换热电偶柱的中间结构的简要视图；

图7是安装有新热电偶定中装置的支承板上的接头的第一个实施例的简要的轴向剖视图；

图8是安装有新热电偶定中装置的支承板上的接头的第二个实施例的简要的轴向剖视图；

图9是安装有根据本发明的更换装置的中间结构的上部堆内构件支承板的简要的透视图；

图10是中间结构的简要的局部剖视的立面图，该中间结构安装在带有反应堆顶盖的上部堆内构件支承板上。

具体实施方式

图1简要示出了压水核反应堆的容器，用标号1表示。按常规方式，堆芯2布置在核反应堆容器内部，且包括以这种方式并列放置的燃料组件3，使得燃料组件的纵轴是竖直的。反应堆堆芯2布置在用总标记4表示的下部堆内构件内，下部堆内构件具体包括堆芯围板组件5。

核反应堆也包括用总标记6表示的上部堆内构件，上部堆内构件通过上堆芯板7坐落在堆芯组件的上板上。

如在图1中能够看到的，上部堆内构件6包括一个上板8，以下将称之为支承板8。该支承板8平行于上堆芯板7延伸，上堆芯板7构成上部堆内构件6的下部。该支承板8以这种方式制作以允许上部堆内构件连接在容器1的内部。

上部堆内构件6包括用总标记9表示的导向管。导向管由上部9a和下部9b构成。上部9a具有圆形断面且每个上部9a位于支承板8的上方。下部9b通常具有带圆角的近似正方形的横截面且位于上部堆内构件6的支承板8和上堆芯板7之间。每个部分9a和9b组成上部堆内构件6的导向管9，允许调节核反应堆堆芯反应性的棒束在竖直方向上调节。棒束连接到悬挂轴和驱动装置上，驱动装置在竖直方向上的运动由未图示出的机构引起，该机构位于容器1的顶盖1a的上方。

除了导向管9的下部9b之外，支承柱10放置在上部堆内构件6的支承板8和上堆芯板7之间。支承柱10使上堆芯板7保持就位并维持其相对于支承板8的间距。

图3用透视图简要示出支承板8的上表面。支持板8的上表面安装有导向管9的上部9a和两个热电偶柱20。在该图示出的实施例中，两个热电偶柱20平行于导向管9在支承板8上方延伸。

通常，布置在每个热电偶柱20内部的是一套热电偶21，用于测量离开预先选定的一组核反应堆堆芯中的燃料组件的冷却剂的温度。

如图3所示，几个热电偶21布置在柱20内，通过在热电偶柱20的底板上方形成的未示出的周边开孔从该柱引出，以使每个热电偶到达用于通过支承板8的接头22。在该图中，为了不使该图过密，示出了有限数量的热电偶21。这些热电偶21一般放置在未示出的上部导向管内。

为了允许热电偶21的通过，每个接头22设置有主管23，主管23布置成对准在支承板8(图7和8)上形成的孔24，孔24差不多与用相应热电偶要进行温度测量的区域相一致。

如图4所示，每个热电偶柱20定中在支承板8上方竖直延伸的定位套筒25上。

当反应堆已经运行一定长的时间，可能会证实存在几个热电偶不再提供任何数据这种情况，这意味着不再可能有反应堆堆芯冷却剂实际温度的可靠的和代表性的图形。

这样，当反应堆停堆检修和换料时，证实有必要更换一个或几个热电偶柱和现有的热电偶。

为此，将包括下板7、支承板8、导向管9和现有热电偶柱20的上部堆内构件6从反应堆容器1中取出，并且向下放置在反应堆水池中所设置的工作台30上，如图2所示。为此，工作台30安装有用于支承上部堆内构件6的合适装置。

使反应堆水池充水到其上部水位，通常从未示出的该水池上部水位上方的过道上进行各项工作的操作。

在将上部堆内构件6放置在工作台30上之后，取出热电偶柱20和热电偶21。例如，在热电偶21从热电偶柱20出来的位置和在它们进入接头22的位置，切割热电偶21，然后取出热电偶柱20以及和这些柱相关联的热电偶。支承板8处于如图4所图示的状态，定位套管25是空着的。

利用由总标记40表示的装置用新的热电偶柱50更换热电偶柱20，该装置下面将参照图5至10加以描述。

在这些图5至图10所图示的示例性的实施例中，以及在关于这些图所描述的程序中，两个热电偶柱20被更换，新的热电偶柱50相对于老的热电偶柱呈90°布置。

可以设想其它的结构形状，例如，诸如只更换一个热电偶柱。也可以设想一个或多个新的热电偶柱放置在老的一个或多个热电偶柱的地点。

如图5和6所示，更换装置40包括一个中间结构41，中间结构41由水平的和固定在一起的梁42的网格所构成。在这些图中所图示的示例性的实施例中，中间结构41具有大致为矩形的外周边，在其每个拐角处带有支承件43，用于支承在支承板8的上表面上。这些支承件43包括例如含有水平板44的支腿，水平板44用于压靠在支承板8的上表面上。每个水平板44有孔45，孔45用于使未图示的固定螺丝通过，固定螺丝用于连接到支承板8上。每个孔45设置有一个用于防止相应螺丝旋转的杯46。

中间结构41包括两个定中装置47和两个支承垫板48。定中装置47在两个相对的侧面上用于定中在套筒25上。两个支承垫板48在另两个相对的侧面上，每个支承垫板48用于支承一个新的热电偶柱50(图6)。定中装置47和垫板48也构成支承件，用于支承在和连接到支承板8的上表面上。为此，定中装置47和垫板48中的每一个设置有孔45和杯46，孔45用于使未图示的固定螺丝通过，杯46用于防止相应螺丝旋转。

中间结构41包括两个更换热电偶柱50，每个更换垫电偶柱预装有用于新热电偶的上部导向管。为此，每个热电偶柱50的下部具有上部导向管51通过其露出的开孔52。由热电偶柱50和其上部导向管51所构成的每个组合件放置在中间结构41上，因而将热电偶柱50的底板定位在支承垫板48上，如图6所示。

在该图6中也可以看到，梁42的网格构成用于固定新热电偶的上部导向管51的预定路径，以致当向下放置预装有热电偶柱50和上部导向管51的中间结构41时，每个导向管51的自由端衬套51a与支承板8上的预先选定接头22一致。每个上部导向管51的自由端对应用于与接头22配合的端部。

在放下这样预装的中间结构41之前，每个预先选定的接头22，即每个拟接收新热电偶58的接头，安装有用于引导新热电偶58的中间导向管55，如图7和8所示。

根据图7中所图示的第一个实施例，中间管55被简单地引入到主管23中。

这个中间管55由通过边缘55b延伸的锥形件55a保持在主管23内，边缘55b坐靠于在接头22中形成的罩22a的端部上。这样，中间管55自由放置以在接头22中自由旋转。

在这种情况中，每个预选的接头22设置有一个连接钟形罩60，该罩60一方面包括一个用于接受相应上部导向管51的衬套51a的孔61，另一方面包括用于锁紧在接头22内的用总标记62表示的装置。用于锁紧在接头22内的该装置62是已知的，且为转弯(quarter-turn)型、卡口型或任何其它类型。

根据一种未图示的变型，中间管55的上部延伸远至锁紧装置62，并且例如通过焊接固定到这些装置上。

根据图8中所图示的一个变型，用于引导新热电偶58的中间导向管55被自由旋转地放置在钟形罩60内。为此，如前面的实施例，中间管55包括一个通过边缘55b延伸的锥形件55a。边缘55b坐靠于在钟形罩60中所形成的孔61的端部上并用于接受相应上部导向管51端部处的衬套51a。在这种情况中，中间管55自由放置以在钟形罩60内旋转。

根据一个未图示的变型，中间管55可以例如通过焊接固定到钟形罩60。

钟形罩60还包括用于锁紧在接头22内的装置62。

钟形罩60的孔61包括一个锥形的入口61a，使相应的上部导向管51的衬套51a容易插入。该孔可以包括例如通过夹子固定或螺纹旋拧衬套51a的一个已知的固定系统。

通过螺纹旋拧来固定的系统，例如包括一个未图示的塞子。该塞子被拧到钟形罩60的上部，并且包括一个用于使上部导向管51的端头通过的轴向孔。该上部管51通过一个邻接装置或任何其它合适构件被保持在这个孔内。

更换装置40向下放置在上部堆内构件6的支承板8上，如下面的步骤进行。

显然，所有操作是远距离进行的，将上部堆内构件6向下放置在水下工作台30上。

首先，在支承板8上的预定位置处制作未示出的螺纹孔，中间结构41的支承件43、47和48将被定位于这些位置上。螺纹孔例如通过电火花加工(electrical discharge machining)而产生。

根据一个优选的程序(图7)，将用于引导新热电偶58的中间导向管55插入到每个预先选定的接头22中。安装导向钟形罩60且利用锁紧装置62将导向钟形罩60锁紧在预先选定的接头22内。

根据优选程序的一个变型(图8)，在钟形罩60已经定位且锁紧在预定的接头22上之后，将新热电偶58的中间导向管55插进钟形罩60的孔61中。

根据一个变型，中间导向管55和钟形罩60构成独立的组件。在这种情况中，将它们同时安装在预先选定的接头22上。

中间结构41安装有更换热电偶柱50，上部导向管51沿预定的路径固定在梁42上，预定的路径取决于预先选定的接头22。

由中间结构41、更换热电偶柱50和用于引导新热电偶58的上部导向管51所构成的组合件，被运到工作台30，逐步下降到工作台30上，将每个套筒25放置在定中装置47中，如图9所示。

如果上部导向管51预先布置在中间结构41的梁42上，每个上部导向管51的衬套51a与预先选定的接头22相一致，当中间结构41正在向下放置时，每个衬套51a进入一个预先选定的接头中，如图7至图9所示。

每个端部衬套51a可以通过固定系统保持在相应的钟形罩60内，例如利用夹子固定或螺丝或任何其它任何合适的系统。

已经使这样预先安装的中间结构41向下放置在支承板8的上表面上，该中间结构41用未图示的螺钉固定，每个螺钉拧进所述中间结构41的支承件43、47和48的孔45中。每个杯46被敲进到相应螺钉的上方，以防止该螺钉工作松动。

接下来，使新热电偶滑入每个上部导向管51中，对应于预先选定的接头22。每个新热电偶58的敏感测量端这样被定位在支承板8下面的一个预定的位置处，在此处将对离开反应堆堆芯的一组燃料组件的冷却剂的温度进行测量。

当更换热电偶柱50定位在支承板8上时，在老热电偶柱20的地点处，每个定位套筒25的高度被减小，例如用电火花加工，以便使更换热电偶柱50容易定位以及使热电偶容易通过。

如果新热电偶没有被引入到一个预先选定的接头22内，例如因为接头22或主导向管23被部分地堵塞，梁42的网格提供改变该热电偶的路径直到它达到另一个接头22的可能性。为此，上部导向管51通过已知类型的能够容易拆卸的固定装置固定到梁42上。

通过中间结构41安装有至少一个新热电偶柱50和新热电偶58的上部堆内构件(图9)，从工作台30上吊出，并放回到反应堆的容器1内。接着，重新安装顶盖1a，如图10所示。

根据本发明的更换装置，通过预先安装的中间结构，能够以最少数量的操作安装至少一个新热电偶柱和新热电偶，因此使减少工作时间成为可能。