技术领域
[0001] 本
发明涉及反应堆核
燃料装卸技术领域，尤其涉及一种反应堆开盖换料回转屏蔽装置。
背景技术
[0002] 传统的反应堆均采用停堆功率运行换料方式，必须考虑换料实施对反应堆运行控制和保护的重大影响。
[0003]
现有技术中，冷却剂采用
水或液态金属的反应堆的换料方式均存在不足之处，其不足之处在于：(1)在冷却剂采用水的反应堆的换料方式中，换料设备本身不具备屏蔽功能，作业时需保持
燃料组件处于水下不小于3m，以满足辐照屏蔽需求，，且换料机采用直线运动
定位方式，可以定位
堆芯燃料组件
位置，但是不具备适应燃料组件方向功能；(2)在冷却剂采用液态金属的反应堆的换料方式中，为了克服堆内
工作温度高及堆内
覆盖惰性气体溢出的问题，使得换料操作必须在全封闭状态下进行，尽管换料机通过有实现旋转定位燃料组件功能的装置来对准堆芯燃料组件进行定位，但该装置在定位过程中无法对堆内燃料组件进行观察，还不具备适应燃料组件方向功能，且换料机安装在该装置下方，导致换料机检修不便。
[0004] 因此，亟需一种反应堆开盖换料装置，作业时无需密封，并能起到辐照屏蔽作用，还具有定位堆内任意一根燃料组件位置并调整燃料通道方向以适应燃料组件方向性的功能，同时与换料机分离，避免换料机检修不便的问题。
发明内容
[0005] 本发明
实施例所要解决的技术问题在于，提供一种反应堆开盖换料回转屏蔽装置，安装在
反应堆压力容器顶部的
法兰面上，作业时无需密封并能起到辐照屏蔽作用，不仅具有定位堆内任意一根燃料组件位置并调整燃料通道方向以适应燃料组件方向性的功能，屏蔽堆内组件辐照剂量，还与换料机分离，避免换料机检修不便的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种反应堆开盖换料回转屏蔽装置，其与换料机相配合，安装在
反应堆压力容器顶部的法兰面上，包括底盘组件、大回转盘组件、中回转盘组件和小回转盘组件；其中，
[0007] 所述底盘组件包括底盘盘体；其中，所述底盘盘体为具有第一空腔的空心圆柱，其一端端面固定在所述法兰面上并让所述第一空腔与所述反应堆压力容器相导通；
[0008] 所述大回转盘组件包括大回转盘盘体；其中，所述大回转盘盘体为具有第二空腔的空心圆柱，其外
侧壁表面内嵌于所述底盘盘体的第一空腔内并与所述底盘盘体的第一空腔的内侧壁表面形成绕所述底盘组件中
心轴线旋转配合；
[0009] 所述中回转盘组件(3)包括中回转盘盘体；其中，所述中回转盘盘体为具有第三空腔的空心圆柱，其外侧壁表面内嵌于所述大回转盘盘体的第二空腔内并与所述大回转盘盘体的第二空腔的内侧壁表面形成绕所述底盘组件中心轴线旋转配合；
[0010] 所述小回转盘组件包括小回转盘盘体、燃料通道以及封闭球
阀；其中，所述小回转盘盘体为具有第四空腔的空心圆柱，其外侧壁表面内嵌于所述中回转盘盘体的第三空腔内并与所述中回转盘盘体的第三空腔的内侧壁表面形成绕所述底盘组件中心轴线旋转配合；所述燃料通道为中空管状，其一端安装于所述小回转盘盘体朝向所述法兰面的一端并与所述小回转盘盘体的第四空腔相导通，另一端穿入所述反应堆压力容器内；所述封闭
球阀安装于所述小回转盘盘体的第四空腔内并密封所述小回转盘盘体的第四空腔内部，外力作用能被打开并导通所述小回转盘盘体的第四空腔；
[0011] 其中，通过旋转所述大回转盘盘体和所述中回转盘盘体定位所述反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件的位置，并通过旋转所述小回转盘盘体调整所述燃料通道方向，利用外力打开所述封闭球阀来使所述小回转盘盘体的第四空腔和所述燃料通道导通，用以引导所述换料机与所定位燃料组件进行方向对位。
[0012] 其中，所述中回转盘组件还包括摄像头；其中，
[0013] 所述摄像头固定安装于所述中回转盘盘体远离所述法兰面的一端端面上，并与远端的
数据中心相连，用以远程观察所述反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件状态。
[0014] 其中，所述中回转盘组件还包括小盘驱动机构和小盘回转
轴承；其中，[0015] 所述小盘驱动机构固定安装于所述中回转盘盘体远离所述法兰面的一端端面上，其与所述小回转盘盘体的外侧壁表面上预设的小盘齿圈相
啮合；
[0016] 所述小盘回
转轴承沿所述中回转盘盘体的第三空腔的内侧壁表面径向设置，并与所述小回转盘盘体的外侧壁表面上预设的小盘回转滑槽形成转动配合连接；
[0017] 其中，待所述小回转盘盘体的外侧壁表面内嵌于所述中回转盘盘体的第三空腔内，且所述小回转盘盘体的外侧壁表面上预设的小盘回转滑槽与所述中回转盘盘体的第三空腔的内侧壁表面上的小盘回转轴承形成转动配合连接后，可通过所述小盘驱动机构驱动所述小回转盘盘体绕所述底盘组件中心轴线实现360度旋转，用以引导所述换料机与所定位燃料组件进行方向对位。
[0018] 其中，所述大回转盘组件还包括透明的观察窗；其中，
[0019] 所述观察窗由防
腐蚀、防
辐射的透明材料制作而成，其盖设于所述大回转盘盘体所形成的通孔的上方，用以直接观察所述反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件状态。
[0020] 其中，所述大回转盘组件还包括中盘驱动机构和中盘回转轴承；其中，[0021] 所述中盘驱动机构固定安装于所述大回转盘盘体远离所述法兰面的一端端面上，其与所述中回转盘盘体的外侧壁表面上预设的中盘齿圈相啮合；
[0022] 所述中盘回转轴承沿所述大回转盘盘体的第二空腔的内侧壁表面径向设置，并与所述中回转盘盘体的外侧壁表面上预设的中盘回转滑槽形成转动配合连接；
[0023] 其中，待所述中回转盘盘体的外侧壁表面内嵌于所述大回转盘盘体的第二空腔内，且所述中回转盘盘体的外侧壁表面上预设的中盘回转滑槽与所述大回转盘盘体的第二空腔的内侧壁表面上的中盘回转轴承形成转动配合连接后，可通过所述中盘驱动机构驱动所述中回转盘盘体绕所述底盘组件中心轴线实现360度旋转，用以定位所述反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件的位置。
[0024] 其中，所述大回转盘组件还包括大盘驱动机构和大盘回转滑槽；其中，[0025] 所述大盘驱动机构固定安装于所述大回转盘盘体远离所述法兰面的一端端面上，其与所述底盘盘体的第一空腔的内侧壁表面上预设的底盘齿圈相啮合；
[0026] 所述大盘回转滑槽沿所述大回转盘盘体的外侧壁表面径向设置，并与所述底盘盘体的第一空腔的内侧壁表面上预设的大盘回转轴承形成转动配合连接；
[0027] 其中，待所述大回转盘盘体的外侧壁表面内嵌于所述底盘盘体的第一空腔内，且所述大回转盘盘体的外侧壁表面上的大盘回转滑槽与所述底盘盘体的第一空腔的内侧壁表面上预设的大盘回转轴承形成转动配合连接后，可通过所述大盘驱动机构驱动所述大回转盘盘体绕所述底盘组件中心轴线实现360度旋转，用以定位所述反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件的位置。
[0028] 其中，所述底盘组件还包括至少两个吊
耳；其中，
[0029] 每一吊耳均固定安装于所述底盘盘体远离所述法兰面的一端端面上。
[0030] 其中，所述底盘组件还包括导向机构；其中，
[0031] 所述导向机构设置于所述底盘盘体的外侧壁表面上。
[0032] 其中，所述导向机构为凸棱。
[0033] 其中，所述底盘盘体、大回转盘盘体、中回转盘盘体及小回转盘盘体均采用防腐蚀、防辐射的屏蔽材料制作而成。
[0034] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：
[0035] 1、本发明
中底盘盘体、大回转盘盘体、中回转盘盘体及小回转盘盘体均采用防腐蚀、防辐射的屏蔽材料制作而成，使得底盘盘体、大回转盘盘体、中回转盘盘体及小回转盘盘体共同构成屏蔽体，能够屏蔽堆芯燃料组件产生射线，使上方操作空间内的剂量降低到规定的范围内；
[0036] 2、本发明通过大回转盘盘体与中回转盘盘体旋转，可以定位堆芯任意一根燃料组件的位置，以便其他换料设备通过燃料通道抓取堆芯内固定位置的燃料组件或将燃料组件安放至规定的位置；
[0037] 3、本发明通过小回转盘盘体旋转调整燃料通道方向，以便卸料时堆芯内固定方向的燃料组件可以从通道中通过或装料时燃料组件通过燃料通道后以正确的方向安放在堆芯，还能通过小回转盘盘体上的燃料通道防止燃料抓具和燃料组件在升降过程中摆动，避免与堆芯其他设备碰撞，对燃料组件有保护作用；
[0038] 4、本发明通过小回转盘盘体上设置有自动
开关的封闭球阀，可自动实现燃料通道的开放与关闭；
[0039] 5、本发明通过设置屏蔽体观察窗，使得操作人员可以近距离目视观察堆芯燃料组件相关情况，以及设置摄像头，使得操作人员可以远程观察堆芯燃料组件相关情况。
附图说明
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0041] 图1为本发明实施例提供的反应堆开盖换料回转屏蔽装置与反应堆压力容器总装的立体结构示意图；
[0042] 图2为本发明实施例提供的反应堆开盖换料回转屏蔽装置的立体结构示意图；
[0043] 图3为图2中的小回转盘组件的立体结构示意图；
[0044] 图4为图2中的中回转盘组件的立体结构示意图；
[0045] 图5为图2中的大回转盘组件的立体结构示意图；
[0046] 图6为图2中的底盘组件的立体结构示意图；
[0047] 图中，1-底盘组件，11-底盘盘体，12-吊耳，13-导向机构，14-大盘回转轴承，15-底盘齿圈，16-第一空腔，2-大回转盘组件，21-大回转盘盘体，22-观察窗，23-中盘驱动机构，24-中盘回转轴承，25-大盘驱动机构，26-大盘回转滑槽，27-第二空腔，3-中回转盘组件，
31-中回转盘盘体，32-摄像头，33-小盘驱动机构，34-小盘回转轴承，35-中盘齿圈，36-中盘回转滑槽，37-第三空腔，4-小回转盘组件，41-小回转盘盘体，42-燃料通道，43-封闭球阀，
44-小盘齿圈，45-小盘回转滑槽，46-第四空腔，M-反应堆压力容器，M1-法兰面。
具体实施方式
[0048] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0049] 如图1至图6所示，为本发明实施例中，提供的一种反应堆开盖换料回转屏蔽装置，其与换料机(未图示)相配合，安装在反应堆压力容器M顶部的法兰面M1上，其中，该反应堆压力容器M为开口向上的容器，内部容纳有堆芯及其燃料组件、冷却剂、换热装置等；
[0050] 该换料回转屏蔽装置包括底盘组件1、大回转盘组件2、中回转盘组件3和小回转盘组件4；其中，
[0051] 底盘组件1包括底盘盘体11；其中，底盘盘体11为具有第一空腔16的空心圆柱，其一端端面固定在法兰面M1上并让第一空腔16与反应堆压力容器M相导通；
[0052] 大回转盘组件2包括大回转盘盘体21；其中，大回转盘盘体21为具有第二空腔27的空心圆柱，其外侧壁表面内嵌于底盘盘体11的第一空腔16内并与底盘盘体11的第一空腔16的内侧壁表面形成绕底盘组件1中心轴线旋转配合；
[0053] 中回转盘组件3包括中回转盘盘体31；其中，中回转盘盘体31为具有第三空腔37的空心圆柱，其外侧壁表面内嵌于大回转盘盘体21的第二空腔27内并与大回转盘盘体21的第二空腔27的内侧壁表面形成绕底盘组件1中心轴线旋转配合；
[0054] 小回转盘组件4包括小回转盘盘体41、燃料通道42以及封闭球阀43；其中，小回转盘盘体41为具有第四空腔46的空心圆柱，其外侧壁表面内嵌于中回转盘盘体31的第三空腔37内并与中回转盘盘体31的第三空腔37的内侧壁表面形成绕底盘组件1中心轴线旋转配合；燃料通道42为中空管状，其一端安装于小回转盘盘体41朝向法兰面M1的一端并与小回转盘盘体41的第四空腔46相导通，另一端穿入反应堆压力容器M内；封闭球阀43安装于小回转盘盘体41的第四空腔46内并密封小回转盘盘体41的第四空腔46内部，外力作用能被打开并导通小回转盘盘体41的第四空腔46；
[0055] 其中，通过旋转大回转盘盘体21和中回转盘盘体31定位反应堆压力容器M内堆芯任意一根燃料组件(未图示)的位置，并通过旋转小回转盘盘体41调整燃料通道42方向，利用外力打开封闭球阀43来使小回转盘盘体41的第四空腔46和燃料通道42导通，用以引导换料机与所定位燃料组件进行方向对位。
[0056] 应当说明的是，底盘盘体11、大回转盘盘体21、中回转盘盘体31及小回转盘盘体41均采用防腐蚀、防辐射的屏蔽材料制作而成，且底盘盘体11、大回转盘盘体21、中回转盘盘体31及小回转盘盘体41之间均采用阶梯型结构，让辐射线无法直射出来，这样在作业时无需密封就能够起到
辐射屏蔽作用。
[0057] 当然，封闭球阀43采用本领域现有的技术手段来设计，该封闭球阀43可以靠近燃料通道42设置，也可以远离燃料通道42设置。例如封闭球阀43可以实现自动开闭，正常时为处于常闭状态的球体，若受到换料容器抓具的外力
挤压下，则球体打开并向小回转盘盘体41的第四空腔46内部缩入打开小回转盘盘体41的第四空腔46，此时换料容器抓具由小回转盘盘体41的第四空腔46伸入燃料通道42至反应堆容器内M，该换料容器抓具外部卡套有封闭球阀43。若换料容器抓具退出小回转盘盘体41的第四空腔46，则该封闭球阀43自动恢复为常闭状态的花瓣，即封闭球阀43与换料容器对接后自动打开，实现燃料通道42开放。依此类推封闭球阀43的其它结构，在此不再一一赘述。
[0058] 当然，燃料通道42还具有导向作用，防止换料容器抓具和燃料组件升降过程中晃动与堆芯其他机构发生碰撞。
[0059] 在本发明实施例中，中回转盘组件3还包括摄像头32；其中，摄像头32固定安装于中回转盘盘体31远离法兰面M1的一端端面上，并与远端的数据中心(未图示)相连，用以远程观察反应堆压力容器M内堆芯任意一根燃料组件状态，操作人员可以远程观察堆芯燃料组件相关情况。
[0060] 可以理解的是，摄像头32不局限于设置于中回转盘盘体31上，还可以设置底盘盘体11、大回转盘盘体21及小回转盘盘体41之中任一个上。
[0061] 在本发明实施例中，中回转盘组件3还包括小盘驱动机构33和小盘回转轴承34；其中，
[0062] 小盘驱动机构33固定安装于中回转盘盘体31远离法兰面M1的一端端面上，其与小回转盘盘体41的外侧壁表面上预设的小盘齿圈44相啮合；其中，小盘驱动机构33包括第一
马达及由该第一马达驱动转动的第一
齿轮，该第一齿轮与小盘齿圈44相啮合；
[0063] 小盘回转轴承34沿中回转盘盘体31的第三空腔37的内侧壁表面径向设置，并与小回转盘盘体41的外侧壁表面上预设的小盘回转滑槽45形成转动配合连接；
[0064] 其中，待小回转盘盘体41的外侧壁表面内嵌于中回转盘盘体31的第三空腔37内，且小回转盘盘体41的外侧壁表面上预设的小盘回转滑槽45与中回转盘盘体31的第三空腔37的内侧壁表面上的小盘回转轴承33形成转动配合连接后，可通过小盘驱动机构32驱动小回转盘盘体41绕底盘组件1中心轴线实现360度旋转，用以引导换料机与所定位燃料组件进行方向对位。
[0065] 可以理解的是，小盘驱动机构33可以通过远端的数据中心的PLC系统进行控制，避免人工操作的不便，同时设置有应急驱动机构，紧急工况时可进行手动驱动。通过小盘驱动机构33驱动小回转盘盘体41旋转调整燃料通道42方向，以便卸料或装料时堆芯内固定方向的燃料组件可以从燃料通道42中通过，以正确的方向从堆芯中拆卸或安放在堆芯。
[0066] 在本发明实施例中，大回转盘组件2还包括透明的观察窗22；其中，观察窗22由防腐蚀、防辐射的透明材料制作而成，其盖设于大回转盘盘体21所形成的通孔(未图示)的上方，用以直接观察反应堆压力容器内堆芯任意一根燃料组件状态，这样操作人员可以近距离目视观察堆芯燃料组件相关情况。
[0067] 可以理解的是，观察窗22不局限于设置于大回转盘盘体21上，还可以设置底盘盘体11、中回转盘盘体31及小回转盘盘体41之中任一个上。
[0068] 在本发明实施例中，大回转盘组件2还包括中盘驱动机构23和中盘回转轴承24；其中，
[0069] 中盘驱动机构23固定安装于大回转盘盘体21远离法兰面M1的一端端面上，其与中回转盘盘体31的外侧壁表面上预设的中盘齿圈35相啮合；其中，中盘驱动机构23包括第二马达及由该第二马达驱动转动的第二齿轮，该第二齿轮与中盘齿圈35相啮合；
[0070] 中盘回转轴承24沿大回转盘盘体21的第二空腔27的内侧壁表面径向设置，并与中回转盘盘体31的外侧壁表面上预设的中盘回转滑槽36形成转动配合连接；
[0071] 其中，待中回转盘盘体31的外侧壁表面内嵌于大回转盘盘体21的第二空腔27内，且中回转盘盘体31的外侧壁表面上预设的中盘回转滑槽36与大回转盘盘体21的第二空腔27的内侧壁表面上的中盘回转轴承24形成转动配合连接后，可通过中盘驱动机构23驱动中回转盘盘体31绕底盘组件1中心轴线实现360度旋转，用以定位反应堆压力容器M内堆芯任意一根燃料组件的位置。
[0072] 可以理解的是，中盘驱动机构23可以通过远端的数据中心的PLC系统进行控制，避免人工操作的不便，同时设置有应急驱动机构，紧急工况时可进行手动驱动。通过中盘驱动机构23驱动中回转盘盘体31旋转，可以定位堆芯任意一根燃料组件的位置，以便其他换料设备通过燃料通道抓取堆芯内固定位置的燃料组件或将燃料组件安放至规定的位置。
[0073] 更进一步的，大回转盘组件2还包括大盘驱动机构25和大盘回转滑槽26；其中，[0074] 大盘驱动机构25固定安装于大回转盘盘体21远离法兰面M1的一端端面上，其与底盘盘体11的第一空腔16的内侧壁表面上预设的底盘齿圈15相啮合；其中，大盘驱动机构25包括第三马达及由该第三马达驱动转动的第三齿轮，该第三齿轮与底盘齿圈15相啮合；
[0075] 大盘回转滑槽26沿大回转盘盘体21的外侧壁表面径向设置，并与底盘盘体11的第一空腔16的内侧壁表面上预设的大盘回转轴承14形成转动配合连接；
[0076] 其中，待大回转盘盘体21的外侧壁表面内嵌于底盘盘体11的第一空腔16内，且大回转盘盘体21的外侧壁表面上的大盘回转滑槽26与底盘盘体11的第一空腔16的内侧壁表面上预设的大盘回转轴承14形成转动配合连接后，可通过大盘驱动机构25驱动大回转盘盘体21绕底盘组件1中心轴线实现360度旋转，用以定位反应堆压力容器M内堆芯任意一根燃料组件的位置。
[0077] 可以理解的是，大盘驱动机构25可以通过远端的数据中心的PLC系统进行控制，避免人工操作的不便，同时设置有应急驱动机构，紧急工况时可进行手动驱动。通过大盘驱动机构25驱动大回转盘盘体21旋转，可以进一步定位堆芯任意一根燃料组件的位置，以便其他换料设备通过燃料通道抓取堆芯内固定位置的燃料组件或将燃料组件安放至规定的位置。
[0078] 在本发明实施例中，底盘组件1还包括至少两个吊耳12；其中，每一吊耳12均固定安装于底盘盘体11远离法兰面M1的一端端面上，用于设备安装吊运。
[0079] 在本发明实施例中，底盘组件1还包括导向机构13；其中，导向机构13设置于底盘盘体11的外侧壁表面上，其结构为凸棱、凹槽或其它，能够在设备吊运过程中起导向功能。
[0080] 本发明实施例中的一种反应堆开盖换料回转屏蔽装置使用时，首先通过大盘驱动机构25和中盘驱动机构23驱动大回转盘盘体21与中回转盘盘体31旋转形成不同
角度回转组合，实现堆芯任意一组燃料组件定位，并利用摄像头32远端或观察窗22近端观察堆芯燃料组件定位或其它情况；然后通过小盘驱动机构33驱动小回转盘盘体41旋转调整燃料通道42方向，并利用摄像头32远端或观察窗22近端观察堆芯燃料组件的方向或其它情况；最后，将换料容器抓具从小回转盘盘体41的第四空腔46进入并打开封闭球阀43，使小回转盘盘体
41的第四空腔46和燃料通道42导通，用以引导换料机与所定位燃料组件进行方向对位，以便卸料或装料时堆芯内固定方向的燃料组件可以从燃料通道42中通过，以正确的方向从堆芯中拆卸或安放在堆芯。
[0081] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：
[0082] 1、本发明中底盘盘体、大回转盘盘体、中回转盘盘体及小回转盘盘体均采用防腐蚀、防辐射的屏蔽材料制作而成，使得底盘盘体、大回转盘盘体、中回转盘盘体及小回转盘盘体共同构成屏蔽体，能够屏蔽堆芯燃料组件产生射线，使上方操作空间内的剂量降低到规定的范围内；
[0083] 2、本发明通过大回转盘盘体与中回转盘盘体旋转，可以定位堆芯任意一根燃料组件的位置，以便其他换料设备通过燃料通道抓取堆芯内固定位置的燃料组件或将燃料组件安放至规定的位置；
[0084] 3、本发明通过小回转盘盘体旋转调整燃料通道方向，以便卸料时堆芯内固定方向的燃料组件可以从通道中通过或装料时燃料组件通过燃料通道后以正确的方向安放在堆芯，还能通过小回转盘盘体上的燃料通道防止燃料抓具和燃料组件在升降过程中摆动，避免与堆芯其他设备碰撞，对燃料组件有保护作用；
[0085] 4、本发明通过小回转盘盘体上设置有自动开关的封闭球阀，可自动实现燃料通道的开放与关闭；
[0086] 5、本发明通过设置屏蔽体观察窗，使得操作人员可以近距离目视观察堆芯燃料组件相关情况，以及设置摄像头，使得操作人员可以远程观察堆芯燃料组件相关情况。
[0087] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
