用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置 |
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| 申请号 | CN202111429459.X | 申请日 | 2021-11-29 | 公开(公告)号 | CN114141393B | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 中国原子能科学研究院; | 发明人 | 钱进; 卞伟; 郭一帆; 王鑫; 解含; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 公开了一种用于热室内机械手操作的 燃料 棒包壳管清洗用装置，包括：底托部；和多个 支撑 杆，自所述底托部向上延伸，用于供所述燃料棒包壳管套设于其上；其中，所述多个支撑杆中包括一个高于其他支撑杆的第一支撑杆，用于供热室内机械手夹持。本 申请 的技术方案由于设置供热室内机械手夹持的第一支撑杆，减少了热室内机械手对燃料棒包壳管的损伤。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置技术领域[0001] 本发明涉及核燃料技术领域，具体涉及一种用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置。 背景技术[0002] 目前常见的燃料靶件通常为棒状结构。在组装时，将燃料芯块装入包壳管内，并用上、下端塞分别与包壳管焊接密封而成。燃料靶件辐照后，需要将包壳管与燃料芯块相分离以便对包壳管的力学性能、微观等进行试验。 [0003] 通常采用钻取的方法将包壳管与燃料芯块相分离。为避免钻取过程对包壳管内壁造成损伤，钻取用的钻头直径小于包壳管内径。在钻取结束后，包壳管内壁会残留部分燃料芯块。残留的燃料芯块具有放射性，需要在热室内通过酸液浸泡清洗去除。 发明内容[0004] 本发明实施例提供了一种用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置，包括： [0005] 底托部；和 [0006] 多个支撑杆，自所述底托部向上延伸，用于供所述燃料棒包壳管套设于其上； [0008] 通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。 [0009] 图1是根据本发明一个实施例的清洗用装置的示意性结构图； [0010] 图2是将燃料棒包壳管套设于图1所示清洗用装置的支撑杆的示意性图； [0011] 图3是图1所示清洗用装置的支撑杆全部套设有燃料棒包壳管的示意性结构图； [0012] 图4是根据本发明另一个实施例的清洗用装置的示意性结构图； [0013] 图5是根据本发明一个实施例的支撑杆的示意性结构图；以及 [0014] 图6是根据本发明另一个实施例的支撑杆的示意性结构图。 [0015] 附图中： [0016] 10、清洗用装置；11、支撑杆；1101、凸起部；1102、弹片；111、第一支撑杆；1111、夹持配合部；112、第二支撑杆；12、底托部；20、包壳管。 [0017] 应该注意的是，附图并未按比例绘制，并且出于说明目的，在整个附图中类似结构或功能的元素通常用类似的附图标记来表示。还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本发明本身。附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本发明的范围。 具体实施方式[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0019] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。 [0020] 燃料棒包壳管样品通常为直径不大于10mm，壁厚不大于0.7mm的圆柱形金属管。 [0021] 相关技术中，在热室内采用机械手直接操作包壳管。例如，采用机械手将包壳管放入容装有酸液的清洗槽内，在清洗过程中采用机械手将包壳管取出以供操作人员通过摄像头观察包壳管内壁是否清洗干净，以及清洗完成后采用机械手将包壳管取出。由于机械手多次对包壳管进行夹持操作，容易对包壳管样品造成损伤，进而影响对包壳管的实验结果。 [0022] 进一步地，包壳管在放入清洗槽内后，包壳管可能会倒下从而其轴线沿水平方向延伸，也可能未倒下从而其轴线沿竖直方向延伸。机械手需要在清洗槽上方对准包壳管，再将包壳管夹持取出。由于受到机械手灵敏度的限制，机械手在将清洗槽内的包壳管取出时存在操作难度，加长了清洗时间，同时也更容易对包壳管样品造成损伤。 [0023] 另外，在利用酸液浸泡清洗包壳管时，会产生放射性废液。为了控制包壳管清洗阶段产生的放射性废液量，需要尽量对一批包壳管同时进行清洗。而在热室内，难以对各包壳管进行标识和辨识，因此，对于批量清洗的多个包壳管，存在混淆的风险。 [0024] 基于上述技术问题，本申请提供了一种用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置。 [0025] 图1是根据本发明一个实施例的清洗用装置的示意性结构图。参见图1，用于热室内机械手操作的燃料棒包壳管清洗用装置10可包括底托部12和多个支撑杆11。 [0026] 多个支撑杆11自底托部12向上延伸。多个支撑杆11可以与底托部12一体成型，或者也可通过焊接固定于底托部12。支撑杆11的数量可以为2个，3个，4个，5个或者6个以上。 [0027] 支撑杆11用于供燃料棒包壳管套设于其上。 [0028] 参见图2，在使用时，可利用机械手(图中未示出)将包壳管20套在支撑杆11上。 [0029] 多个支撑杆11中包括一个高于其他支撑杆11的第一支撑杆111，用于供热室内机械手夹持。为了便于区分，其他支撑杆11可称为第二支撑杆112。容易理解，下文中提及的支撑杆11既包括第一支撑杆111，也包括第二支撑杆112。 [0030] 由于第一支撑杆111高于第二支撑杆112，因此，在热室内方便机械手进行夹持操作。并且，由于第一支撑杆111与其他第二支撑杆112的高度不同，因此，第一支撑杆111可作为清洗用装置10中各支撑杆11顺序号的参考位置。可以由操作人员记录各包壳管20对应的样品号和各支撑杆11的对应关系，从而大大降低各包壳管20混淆的风险。 [0031] 图3是图1所示清洗用装置10的支撑杆11全部套设有包壳管20的示意性结构图。参见图3，每个支撑杆11上均套设有一个包壳管20。 [0032] 在利用机械手将各包壳管20套在支撑杆11上之后，利用机械手夹持第一支撑杆111，将清洗用装置10带着包壳管20样品整体移动至清洗槽内，使所有包壳管20均浸泡在清洗液中，实现对包壳管20样品批量清洗。 [0033] 当需要查看包壳管20是否清洗干净时，可利用机械手夹持第一支撑杆111，将清洗用装置10整体从清洗槽内提出，以便于操作人员通过摄像头查看。 [0034] 由于在整个清洗过程中，只有将包壳管20套设于支撑杆11上时，才会利用机械手夹持，因此，可减少机械手对包壳管20直接操作的次数，避免损伤包壳管20。 [0035] 本申请实施例的清洗用装置10，一方面有利于大批量清洗包壳管20，同时避免包壳管20混淆；一方面能够减少对包壳管20的直接操作次数，避免损伤包壳管20。本申请提高了包壳管20样品在热室内的清洗效率，并降低了操作风险。 [0036] 在清洗过程中，机械手可一直夹持第一支撑杆111。或者，机械手也可在将清洗用装置10置于清洗槽内后，即与第一支撑杆111相分离。由于第一支撑杆111位于清洗槽内时其轴向基本向上延伸，因此，有利于机械手对第一支撑杆111进行定位和夹持。 [0037] 第一支撑杆111的高度可以大于清洗槽的深度。从而，当清洗用装置10置于清洗槽内后，第二支撑杆112的上部管段露出清洗槽，从而便于机械手对其进行夹持。 [0038] 在本申请实施例中，由于机械手方便夹持第一支撑杆111，因此在清洗过程中利用机械手夹持第一支撑杆111，整体将所有包壳管20从清洗槽内提出，便于同时观察各包壳管20状态，从而整体上提高了热室内包壳管20样品批量清洗操作效率。 [0039] 此外，在清洗过程中，如果需要更换清洗液，也可利用机械手夹持第一支撑杆111，整体将所有包壳管20从清洗槽内提出，非常方便。 [0040] 在包壳管20样品完成清洗后，利用机械手将清洗用装置10移至热室地面上，利用机械手夹持包壳管20样品取下即可。 [0041] 支撑杆11可以垂直于底托部12。底托部12可以沿水平面延伸，支撑杆11沿竖直向上延伸。 [0042] 底托部12可以为圆环。所有支撑杆11在圆环的圆周上等间隔分布。或者，底托部12也可以为矩形环，或为其他几何形状的环形结构等。所有支撑杆11在环形结构上间隔分布。 [0044] 所有支撑杆11的直径可以均相同。当然，在一些实施例中，第一支撑杆111的直径也可以与第二支撑杆112的直径不同。例如，第一支撑杆111的直径可以大于第二支撑杆112的直径，由此，更利于机械手对第一支撑杆111的夹持。 [0045] 参见图4，第一支撑杆111设有与机械手配合的夹持配合部1111。该夹持配合部1111与机械手相配合，以防止机械手在夹持第一支撑杆111时发生第一支撑杆111向下滑脱，使整个清洗用装置10和所有包壳管20掉落在热室地面的意外情况。 [0046] 在图4示出的实施例中，夹持配合部1111为在第一支撑杆111的径向相对两侧分别自周向表面(非上端表面)向内凹陷的凹槽。在其他实施例中，夹持配合部1111也可以为在第一支撑杆111的周向表面向内凹陷的凹槽。 [0047] 夹持配合部1111设置在第一支撑杆111的高于第二支撑杆112的部分杆段。从而，第二支撑杆112不会影响机械手对第一支撑杆111的夹持操作。 [0048] 进一步地，夹持配合部1111可设置在第一支撑杆111的上部。 [0049] 在一些实施例中，第一支撑杆111的长度可为第二支撑杆112的长度的2倍以上。例如，第一支撑杆111的长度可为第二支撑杆112的长度的3倍。夹持配合部1111可设置在第一支撑杆111的上三分之一管段。 [0050] 第二支撑杆112的高度可大于包壳管20的高度。从而，可尽量避免包壳管20从第二支撑杆112上脱落。 [0051] 由于采用酸液对包壳管20进行浸泡清洗，清洗用装置10需要由耐酸材料制成。由于包壳管20内有放射性物质，清洗用装置10需要由耐辐射的材料制成。在本申请实施例中，清洗用装置10由不锈钢制成，特别是核工业不锈钢或耐酸不锈钢制成。 [0052] 容易理解，在本申请实施例中，支撑杆11的直径小于包壳管20的内径。为了便于机械手操作，支撑杆11的直径小于包壳管20的内半径，由此，可降低机械手将包壳管20与支撑杆11对准的难度。 [0053] 在一些实施例中，支撑杆11的横截面可为圆形，支撑杆11的周向表面尽量光滑设置，以免对包壳管20造成划伤。在替代性实施例中，支撑杆11的横截面可为圆矩形，支撑杆11的周向表面尽量光滑设置。 [0054] 在一些实施例中，两个支撑杆11之间的间距大于包壳管20的外直径。两个支撑杆11之间的间距是指两个支撑杆11的周向表面上相距最近的两点之间的距离。通过这样设置，使相邻的包壳管20之间不会发送相互碰撞，以免对彼此造成损伤，如图3所示。 [0056] 参见图5，在一些实施例中，支撑杆11设有多个凸起部1101，多个凸起部1101沿支撑杆11的周向间隔分布。当包壳管20套设于支撑杆11时，至少一个凸起部1101与包壳管20的内壁接触，以减小包壳管20与支撑杆11的接触面积。 [0057] 凸起部1101的数量可以为2个，3个，4个或者5个以上。这些凸起部1101可以沿支撑杆11的周向等间隔分布。或者，这些凸起部1101也可以沿支撑杆11的周向螺旋分布。 [0058] 容易理解，多个凸起部1101中可能有一个凸起部1101与包壳管20的内壁接触，也有可能有两个以上凸起部1101与包壳管20的内壁接触。 [0059] 在支撑杆11设有凸起部1101的实施例中，凸起部1101与包壳管20内壁接触的面积较小，在清洗槽内利用超声波清洗时，支撑杆11与凸起部1101会发生振动，导致支撑杆11与凸起部1101的接触点发生变化，从而避免了包壳管20内壁残留燃料芯料。 [0060] 凸起部1101可自支撑杆11的周向表面倾斜向下延伸，以便于包壳管20在机械手的夹持下自上向下套入支撑杆11。 [0061] 凸起部1101的径向外侧的端部可设置为圆头，从而避免对包壳管20内壁造成损伤。 [0062] 在某些情况下，会要求包壳管20相对于支撑杆11保持静止。例如包壳管20内壁较薄，或包壳管20材质较软(如铝材质)，此时，在清洗槽内利用超声浸泡清洗时，包壳管20的底部周缘与底托部12之间的相对运动会导致包壳管20的底部周缘发生变形，影响包壳管20后续的试验。 [0063] 参见图6，在一些实施例中，支撑杆11设有至少一个弹性部，当包壳管20套设于支撑杆11时，弹性部向包壳管20的内壁提供径向弹性力，以使包壳管20相对于支撑杆11保持静止。由于包壳管20相对于支撑杆11保持静止，因此，包壳管20相对于底托部12保持相对静止，从而可降低包壳管20的底部周缘发生变形的概率。 [0064] 在一些实施例中，弹性部向包壳管20的内壁提供的径向弹性力可以使包壳管20的底端悬空，即弹性部依靠径向弹性力支承包壳管20。从而，包壳管20的底端不与底托部12直接接触，可避免包壳管20的底部周缘发生变形。 [0065] 支撑杆11可设有一个弹性部。支撑杆也可设有多个弹性部。弹性部的数量可以为2个，3个，4个或者5个以上。这些弹性部可以沿支撑杆11的周向间隔分布。或者，这些弹性部可以沿支撑杆11的轴向间隔分布。又或者，这些弹性部可以沿支撑杆11的轴向和周向均间隔分布。 [0066] 参见图6，图中的弹性部为弹片1102，支撑杆11上轴向对称地设置2个弹片1102。在其他未示出的实施例中，弹性部也可为其他常见的结构。 [0067] 对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。 |
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