核电厂退役上部堆内构件吊装工具

摘要

本发明公开了一种核电厂退役上部堆内构件吊装工具，其包括：中心支架，中心支架内设有液压管线，液压管线连接液压泵；三个吊臂，围绕中心支架间隔120°排列，吊臂的一端可转动连接于中心支架上，远离中心支架的另一端设有抓钩；三个液压伸缩缸，围绕中心支架间隔120°排列，液压伸缩缸的一端可转动连接于中心支架上，液压伸缩缸远离中心支架的另一端连接于对应的吊臂上，在液压泵的驱动下液压伸缩缸伸缩带动吊臂的抓取和放松；以及三个平衡杆，分别设置于相邻的两个吊臂之间并可沿吊臂开设的滑槽上下滑动。相对于现有技术，本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具通过远程操控液压泵即可控制吊装动作，操作简单，可避免辐射风险和常规工业风险。

说明书

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂退役上部堆内构件吊装工具。

背景技术

核电厂上部堆内构件位于反应堆压力容器内、堆芯燃料组件的上方，主要承担支承和固定堆芯组件、确保控制棒驱动线对中、为控制棒运动导向、分配流量的作用。上部堆内构件包括控制棒导向筒、上支承板、支承柱和堆芯上板，其中，上支承板是一块带裙式圆筒的多孔板，其法兰面上有安装起吊旋入件的三个连接滑孔，以便和堆内构件配合将上部堆内构件作为一个整体拆除；堆芯上板是一块多孔圆形板，通过40根支承柱和上支承板连接为一个整体；控制棒导向筒分上下两部分，二者借助螺栓固定在上支承板上。

核电厂反应堆安装和换料检修期间，通常使用堆内构件吊具作为吊装上、下部堆内构件的专业工具。现有技术的堆内构件吊具通常包括操作组件、操作平台、起吊组件、三角形支撑架和支撑环，利用操作组件立柱下端的吊具啮合销和堆内构件的起吊旋入件配合将二者固定在一起吊装。正式吊装前，堆内构件吊具需要操作人员在20m平台上将上述五类共计400余个零件组装在一起；执行吊装任务时，操作人员要从装卸料机上翻越栏杆下到距离反应堆水池10余米的吊具操作平台，才能将操作组件旋进起吊旋入件。

但是，现有技术的堆内构件吊具存在以下缺陷：

1)堆内构件吊具操作繁琐，需要现场组装，导致操作工时延长，增加现场工作人员受辐照风险；

2)堆内构件吊具组装过程复杂，核电厂需要在进入退役拆除阶段前重新组织相关人员进行技能培训以熟悉操作，综合成本高；

3)堆内构件吊具重达4t，高10余米，与环吊连接后控制不便，需要和导向杆等设备配合才能将反应堆堆内构件吊运就位，不能满足将上支承板和堆芯上板吊往临时切割装置的灵活需求；

4)人员需要从装卸料机平台上多次翻越栏杆才能下到操作平台手动连接/断开吊具和反应堆堆内构件，增加坠落等常规工业风险；

5)堆内构件吊具必须和上支承板上的起吊旋入件配合才能吊装设备，当堆芯上板和上支承板解除连接后，堆内构件吊具无法吊运未装配起吊旋入件的堆芯上板；

6)吊具体积庞大占用反应堆厂房内的空间，给部署其他工具带来不便；

7)堆内构件采用的众多精细化零件需要定期维护，如果在核电厂停闭后的乏燃料贮存期未能得到妥善保管，将无法正常使用。

现有的堆内构件吊具是运营阶段为保护反应堆堆内构件免于损伤而采取的精细化操作专门设计的，在核电厂换料期间，通常使用堆内构件吊具将整个上部堆内构件吊运到堆内构件池的存放架上暂存。但是，在退役期间，需要在拆除控制棒导向筒并解除支承柱对上支承板和堆芯上板的连接后，将上支承板和堆芯上板分别吊往特定的切割位置进一步分割解体，以便装进废物容器送往放射性废物暂存库进行处理或处置。退役阶段的电厂环境和使用需求发生了较大变化，原有堆内构件吊具不再适用。

有鉴于此，确有必要提供一种操作简单、可减少人员剂量摄入的核电厂退役上部堆内构件吊装工具。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种操作简单、可减少人员剂量摄入的核电厂退役上部堆内构件吊装工具。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂退役上部堆内构件吊装工具，其包括：

中心支架，中心支架内设有液压管线，液压管线连接液压泵；

多个吊臂，围绕中心支架均匀间隔排列，吊臂的一端可转动连接于中心支架上，远离中心支架的另一端设有用于勾住上支承板法兰和堆芯上板边缘的抓钩；

多个液压伸缩缸，围绕中心支架均匀间隔排列，液压伸缩缸的一端可转动连接于中心支架上，远离中心支架的另一端连接于对应的吊臂上，在液压泵的驱动下液压伸缩缸通过伸缩带动吊臂的抓取和放松动作；以及

多个平衡杆，分别设置于相邻的两个吊臂之间并可沿着吊臂开设的滑槽上下滑动。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述核电厂退役上部堆内构件吊装工具设有三个吊臂、三个液压伸缩缸和三个平衡杆，三个吊臂围绕中心支架间隔120°排列，三个液压伸缩缸围绕中心支架间隔120°排列，三个平衡杆的两端分别设置于相邻两个吊臂开设的滑槽中。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述中心支架设有第一支架耳轴，所述吊臂设有第一吊臂耳环，第一吊臂耳环通过螺栓连接于第一支架耳轴上并可围绕第一支架耳轴自由转动。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述中心支架设有第二支架耳轴，所述液压伸缩缸靠近中心支架的一端设有液压伸缩缸耳环，所述液压伸缩缸耳环通过螺栓连接中心支架的第二支架耳轴。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述第一支架耳轴位于第二支架耳轴下方。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述第一支架耳轴和第二支架耳轴焊接于所述中心支架上。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述液压伸缩缸远离中心支架的一端设有液压伸缩缸耳轴，所述吊臂设有第二吊臂耳环，所述第二吊臂耳环通过螺栓连接液压伸缩缸的耳轴。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述吊臂上方靠近抓钩设有吊耳。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述吊钩侧壁上设有“凸”凹槽，所述平衡杆两端设有内倾滚轮，内倾滚轮可在凹槽内上下滑动。

作为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的一种改进，所述液压泵通过延长液压管和液压伸缩缸连接。

相对于现有技术，本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具具有以下技术效果：

1)实现同一套工具可分别吊装拆解后的上支承板和堆芯上板组件；

2)仅通过操控液压泵动力输出即可控制吊具的动作，操作过程简单，便于人员培训，在减少人因失误的同时缩短操作工时；

3)操作人员在反应堆水池边远程控制吊运上支承板和堆芯上板，避免了辐射风险和常规工业风险；

4)吊装工具体积小、质量轻，可在反应堆厂房外组装完毕后整体运送到反应堆厂房20m平台，较少辐射环境下的作业时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的结构示意图。

图2为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的中心支架的结构示意图。

图3为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的吊臂的结构示意图。

图4为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的液压伸缩缸的结构示意图。

图5为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的平衡杆的结构示意图。

图6A和6B分别为本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的吊装状态示意图，分别吊装堆芯上板和上支承板。

附图标注：

10-中心支架；100-第一支架耳轴；102-第二支架耳轴；

20-吊臂；200-第一吊臂耳环；202-第二吊臂耳环；204-吊耳；206-抓钩；208-滑槽；

30-液压伸缩缸；300-液压伸缩缸耳环；302-液压伸缩缸耳轴；

40-平衡杆；400-横杆；402-内倾滚轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参照图1至5所示，本发明提供了一种核电厂退役上部堆内构件吊装工具，其包括：

中心支架10，中心支架10内设有液压管线(未图示)，液压管线连接液压泵(未图示)；

多个吊臂20，围绕中心支架10均匀间隔排列，吊臂20的一端可转动连接于中心支架10上，吊臂20远离中心支架10的另一端设有用于勾住上支承板和堆芯上板边缘的抓钩206；

多个液压伸缩缸30，围绕中心支架10均匀间隔排列，液压伸缩缸30的一端可转动连接于中心支架10上，液压伸缩缸30远离中心支架10的另一端连接于对应的吊臂20上，在液压泵的驱动下，液压伸缩缸30通过伸缩带动吊臂20的抓取和放松动作；以及

多个平衡杆40，分别设置于相邻的两个吊臂20之间并可沿着吊臂20上开设的滑槽208上下滑动。

在图1所示的实施方式中，核电厂退役上部堆内构件吊装工具设有三个吊臂20、三个液压伸缩缸30和三个平衡杆40，三个吊臂20围绕中心支架10间隔120°排列，三个液压伸缩缸30围绕中心支架10间隔120°排列，三个平衡杆40的两端分别设置于相邻两个吊臂20开设的滑槽208中。

请参照图2所示，中心支架10为近似六棱柱结构，是整个吊装工具的核心受力部分，其上下表面焊接第二支架耳轴102、第一支架耳轴100，为液压伸缩缸30和吊臂20提供旋转支点。中心支架10内部可铺设连接到液压伸缩缸30的液压管线，以传递液压动力。

请参照图2和图3所示，吊臂20承担实际抓取/放下上支承板和堆芯上板的功能，中心支架10设有第一支架耳轴100，吊臂20设有第一吊臂耳环200，第一吊臂耳环200通过螺栓连接于第一支架耳轴100上并可围绕第一支架耳轴100自由转动。吊臂20远离中心支架10的一端设有抓钩206，可钩取并固定堆芯上板和上支承板，防止二者在吊运过程中滑动掉落。吊臂20的侧壁上挖设“凸”型凹槽208，可供平衡杆40两端的内倾滚轮402在凹槽208内上下滑动。吊臂20上方靠近抓钩206部位设置有吊耳204，吊耳204可以连接到环吊吊钩。

当液压伸缩缸30伸长时，会对吊臂20施加向下力矩，迫使吊臂20围绕第一吊臂耳环200向下转动，三个吊臂20向中心靠拢实现“抓取”动作；液压伸缩缸30缩短，对吊臂20产生向上力矩，迫使吊臂20绕第一吊臂耳环200向上旋转，三个吊臂20远离中心实现“放松”动作。

请参照图4所示，液压伸缩缸30靠近中心支架10的一端设有液压伸缩缸耳环300，液压伸缩缸30远离中心支架10的一端设有液压伸缩缸耳轴302。液压伸缩缸耳环300通过螺栓连接中心支架10的第二支架耳轴102，液压伸缩缸耳轴30通过螺栓连接2第二吊臂耳环202。当液压泵正向加压，液压伸缩缸30伸长，迫使吊臂20向下旋转，同时液压伸缩缸30也旋转靠近中心支架10；液压泵逆向加压，液压伸缩缸30缩短，使得吊臂20向上旋转，同时液压伸缩缸30围绕液压伸缩缸耳环300旋转远离中心支架10。需要说明的是，本发明采用的液压伸缩缸与现已广泛存在的双向液压伸缩缸在方法、原理上一致。

请参照图5所示，平衡杆40包括钢制横杆400和设置于钢制横杆400两端的内倾滚轮，用于统一三条吊臂20的倾斜角度。当吊臂20抓取和松开时，三条平衡杆40可顺着吊臂20内的滑槽208上下滑动，防止某条吊臂20出现较大动作幅度，以维持三条吊臂20动作的一致性。在平衡杆40的制约下，三条吊臂20的倾斜角始终一致，抓钩206也维持在同一水平面上，保证上支承板和堆芯上板在吊运过程始终水平。

本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具中使用的液压泵借助延长液压管和液压伸缩缸30连接，操作时放置在反应堆厂房20m平台上，防止堆内构件的强放射性损坏其中的电子元器件。需要说明的是，本发明采用的液压泵与现已广泛存在的液压泵在方法、原理上一致。

请参照图6A和图6B所示，本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具的实施过程如下：

在反应堆厂房外物辐射环境下组装中心支架10、吊臂20、液压伸缩缸30、平衡杆40；

将组装完毕的吊装工具连同液压泵一同运往反应堆厂房20m平台；

借助吊索、卸扣，将吊装工具连接环吊主吊钩，调整水平度；

用液压延长管将中心支架10和液压泵连接，测试吊具液压动力正常，吊臂20能正常抓紧和放松；

将吊具吊往反应堆水池中上支承板/堆芯上板正上方，缓慢下降吊具到吊臂20能抓取到上支承板/堆芯上板的合适位置(吊具下降过程注意液压延长管及时放线，防止挣断)；

液压泵供压，三条吊臂20向中心靠拢，抓住上支承板法兰/堆芯上板边缘；

提升环吊主吊钩，上支承板/堆芯上板被吊起；

环吊水平移动，将上支承板/堆芯上板送往指定切割位置；

缓慢下降上支承板/堆芯上板，待其触底后液压泵方向供压，三条吊臂20互相远离，松开上支承板/堆芯上板；

将吊具提升到反应堆水池边，拆卸液压延长管，吊到运输小车上，运出反应堆厂房。

相对于现有技术，本发明核电厂退役上部堆内构件吊装工具具有以下技术效果：

1)实现同一套工具可分别吊装拆解后的上支承板和堆芯上板组件；

2)仅通过操控液压泵动力输出即可控制吊具的动作，操作过程简单，便于人员培训，在减少人因失误的同时缩短操作工时；

3)操作人员在反应堆水池边远程控制吊运上支承板和堆芯上板，避免了辐射风险和常规工业风险；

4)吊装工具体积小、质量轻，可在反应堆厂房外组装完毕后整体运送到反应堆厂房20m平台，较少辐射环境下的作业时间。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。