本發(fā)明涉及核工程，具體涉及一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置。

背景技術(shù)：

1、核燃料組件作為核電站能量產(chǎn)生的核心部件，其結(jié)構(gòu)包括骨架、上下管座，以及用于支撐核燃料棒的格架柵元等。在核反應(yīng)堆的運(yùn)行過(guò)程中，確保核燃料棒的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了防止燃料棒在運(yùn)行中發(fā)生脫落或與骨架接觸產(chǎn)生微動(dòng)磨損，在骨架與燃料棒接觸的每個(gè)格架柵元內(nèi)都安裝了彈簧和剛性凸起，用以支撐和固定燃料棒。然而，這種設(shè)計(jì)雖然有效減少了燃料棒的串動(dòng)，但在燃料組件的裝配過(guò)程中，這些彈簧和剛性凸起可能會(huì)刮傷燃料棒表面，影響其完整性。若損傷深度超過(guò)燃料棒包殼厚度的10％，這些劃痕可能成為腐蝕的起點(diǎn)，導(dǎo)致局部腐蝕問(wèn)題。同時(shí)，受損表面還可能產(chǎn)生磨屑，如果這些磨屑未能被徹底清理，在燃料棒運(yùn)行時(shí)會(huì)隨冷卻劑循環(huán)，對(duì)燃料棒造成二次損害。為了降低燃料組件裝配過(guò)程中的燃料棒表面磨損，目前采用了水潤(rùn)滑工藝。國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出多種水潤(rùn)滑系統(tǒng)，例如專利cn106935282b所描述的系統(tǒng)，通過(guò)毛刷將水介質(zhì)均勻涂覆在燃料棒表面，減少拉棒組裝過(guò)程中鋯屑的產(chǎn)生，降低燃料組件入堆后鋯屑磨蝕燃料棒的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)反應(yīng)堆的安全運(yùn)行至關(guān)重要。專利cn211858169u進(jìn)一步改進(jìn)了水潤(rùn)滑系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置溢流孔控制水介質(zhì)的液位上限，有效控制成本，同時(shí)改變液位上限以調(diào)整毛刷層的吸水效果。除了水潤(rùn)滑，還可以在燃料棒表面涂抹一層可清洗的潤(rùn)滑劑，以減少組裝過(guò)程中的磨損。盡管這些措施在減少燃料棒磨損方面取得了一定成效，但仍存在一些挑戰(zhàn)。例如，水潤(rùn)滑雖然能減少鋯屑的生成，但水膜在棒體表面不易保持，且往往一層之后就消耗完畢，未能顯著減少燃料棒表面磨痕的深度。而使用可清洗潤(rùn)滑劑的方法雖能保持潤(rùn)滑膜較長(zhǎng)時(shí)間的附著，但在清洗階段可能會(huì)有殘留，這些殘留物可能影響燃料棒的性能和反應(yīng)堆的安全運(yùn)行，帶來(lái)新的難題。此外，現(xiàn)有的水潤(rùn)滑裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在一些局限性。例如，使用滾輪帶動(dòng)毛刷、海綿等易吸水紡織物在燃料棒表面刷水的方式，或直接使用噴頭對(duì)燃料棒表面噴水的方式，刷到或噴到燃料棒表面的水分容易聚成大顆粒水珠，這些水珠易滴落并導(dǎo)致燃料棒表面水分覆蓋不均勻，降低潤(rùn)滑效果。這些問(wèn)題不僅影響了潤(rùn)滑效果，還可能對(duì)其他電氣部件造成安全隱患。因此，亟需一種新的潤(rùn)滑技術(shù)用于解決核燃料棒拉棒過(guò)程中的磨損問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，能夠在拉棒過(guò)程中在核燃料棒表面和格架柵元上生成冰晶顆粒，通過(guò)冰晶顆粒對(duì)核燃料棒進(jìn)行潤(rùn)滑，改善核燃料棒拉棒過(guò)程中的磨損問(wèn)題。

2、為解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

3、一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，包括預(yù)裝盒、插入平臺(tái)、拉棒機(jī)，其中，預(yù)裝盒為一側(cè)開口且內(nèi)部中空的容器，其內(nèi)部設(shè)置有裝載核燃料棒的預(yù)裝架，預(yù)裝盒中還設(shè)置有能夠在核燃料棒表面噴射低溫流體的制冷器；

4、插入平臺(tái)設(shè)置在預(yù)裝盒和拉棒機(jī)之間，其上設(shè)置有格架柵元；

5、拉棒機(jī)中的拉棒組件能夠通過(guò)貫穿格架柵元的拉棒桿與核燃料棒相連，當(dāng)拉棒組件在拉棒機(jī)中移動(dòng)時(shí)，其能夠?qū)⒑巳剂习衾粮窦軚旁墓潭▎卧型瓿晒潭ǎ?/p>

6、拉棒桿上靠近核燃料棒的一側(cè)套設(shè)有降溫環(huán)，降溫環(huán)上設(shè)置有多組平行于軸線方向指向核燃料棒的降溫噴頭，以及與降溫噴頭相連的連接導(dǎo)管，且連接導(dǎo)管連接與設(shè)置在拉棒機(jī)外部的供冷組件相連。

7、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述制冷器上設(shè)置有多組指向核燃料棒的流體噴頭，且流體噴頭之間間隔設(shè)置有能夠降低預(yù)裝盒內(nèi)部溫度的制冷管。

8、進(jìn)一步的，所述預(yù)裝盒環(huán)繞內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形的移動(dòng)導(dǎo)軌，制冷器上設(shè)置有與移動(dòng)導(dǎo)軌配合的移動(dòng)輪，使其能夠沿移動(dòng)導(dǎo)軌環(huán)繞核燃料棒移動(dòng)。

9、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述預(yù)裝盒設(shè)置在預(yù)裝盒底座上，拉棒機(jī)設(shè)置在拉棒機(jī)底座上，且預(yù)裝盒底座、插入平臺(tái)、拉棒機(jī)底座上均設(shè)置有用于支撐的萬(wàn)向輪。

10、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述降溫噴頭中至少有一組能夠噴射水，至少一組能夠噴射干冰。

11、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述套設(shè)有降溫環(huán)的拉棒桿的最大直徑小于格架柵元中用于容納核燃料棒的固定單元的最小寬度。

12、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述預(yù)裝盒內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器和出風(fēng)方向指向核燃料棒的風(fēng)機(jī)，且風(fēng)機(jī)設(shè)置在制冷器與靠近插入平臺(tái)的開口之間。

13、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述插入平臺(tái)與格架柵元之間的接觸面為控溫板，且插入平臺(tái)內(nèi)部還設(shè)置有降溫組件，降溫組件能夠降低控溫板的溫度。

14、本發(fā)明起到的技術(shù)效果是：

15、1、本發(fā)明通過(guò)預(yù)裝盒中設(shè)置的制冷器向核燃料棒表面噴射低溫水霧以形成冰晶，從而實(shí)現(xiàn)在拉棒過(guò)程中的冰潤(rùn)滑，可極大減小核燃料棒在拉棒時(shí)與格架柵元接觸摩擦而產(chǎn)生的損傷，有效降低了核燃料棒在核反應(yīng)堆內(nèi)破損的風(fēng)險(xiǎn)。

16、2、本發(fā)明中用于拉動(dòng)核燃料棒的拉棒桿上套設(shè)有能夠噴射低溫水霧的降溫環(huán)，可在拉棒過(guò)程中預(yù)先對(duì)將要容納核燃料棒的格架柵元的框架單元上產(chǎn)生冰晶，進(jìn)一步提高針對(duì)核燃料棒的潤(rùn)滑效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于，包括預(yù)裝盒(1)、插入平臺(tái)(10)、拉棒機(jī)(16)，其中，預(yù)裝盒(1)為一側(cè)開口且內(nèi)部中空的容器，其內(nèi)部設(shè)置有裝載核燃料棒(9)的預(yù)裝架(4)，預(yù)裝盒(1)中還設(shè)置有能夠在核燃料棒(9)表面噴射低溫流體的制冷器(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述制冷器(6)上設(shè)置有多組指向核燃料棒(9)的流體噴頭(62)，且流體噴頭(62)之間間隔設(shè)置有能夠降低預(yù)裝盒(1)內(nèi)部溫度的制冷管(63)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述預(yù)裝盒(1)環(huán)繞內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形的移動(dòng)導(dǎo)軌(7)，制冷器(6)上設(shè)置有與移動(dòng)導(dǎo)軌(7)配合的移動(dòng)輪(61)，使其能夠沿移動(dòng)導(dǎo)軌(7)環(huán)繞核燃料棒(9)移動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述預(yù)裝盒(1)設(shè)置在預(yù)裝盒底座(2)上，拉棒機(jī)(16)設(shè)置在拉棒機(jī)底座(15)上，且預(yù)裝盒底座(2)、插入平臺(tái)(10)、拉棒機(jī)底座(15)上均設(shè)置有用于支撐的萬(wàn)向輪(3)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述降溫噴頭(20)中至少有一組能夠噴射水，至少一組能夠噴射干冰。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述套設(shè)有降溫環(huán)(19)的拉棒桿(14)的最大直徑小于格架柵元(13)中用于容納核燃料棒(9)的固定單元的最小寬度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述預(yù)裝盒(1)內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器(5)和出風(fēng)方向指向核燃料棒(9)的風(fēng)機(jī)(8)，且風(fēng)機(jī)(8)設(shè)置在制冷器(6)與靠近插入平臺(tái)(10)的開口之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，其特征在于：所述插入平臺(tái)(10)與格架柵元(13)之間的接觸面為控溫板(11)，且插入平臺(tái)(10)內(nèi)部還設(shè)置有降溫組件(12)，降溫組件(12)能夠降低控溫板(11)的溫度。

技術(shù)總結(jié)
一種用于核燃料棒插入核燃料組件的潤(rùn)滑裝置，涉及核工程技術(shù)領(lǐng)域，包括預(yù)裝盒、插入平臺(tái)、拉棒機(jī)，其中，預(yù)裝盒內(nèi)部設(shè)置有裝載核燃料棒的預(yù)裝架和能夠在核燃料棒表面噴射低溫流體的制冷器，預(yù)裝盒與拉棒機(jī)之間的插入平臺(tái)上設(shè)置有格架柵元，拉棒機(jī)能夠?qū)⒑巳剂习衾粮窦軚旁墓潭▎卧型瓿晒潭ǎ魲U上靠近核燃料棒的一側(cè)套設(shè)有帶有多組降溫噴頭的降溫環(huán)，降溫噴頭與外部供冷組件相連；本發(fā)明通過(guò)制冷器向核燃料棒表面噴射低溫水霧以形成冰晶，實(shí)現(xiàn)在拉棒過(guò)程中的冰潤(rùn)滑，極大減小了核燃料棒在拉棒時(shí)的摩擦損傷，且拉棒桿上套設(shè)有能夠噴射低溫水霧的降溫環(huán)，可在拉棒過(guò)程中在格架柵元的框架單元上產(chǎn)生冰晶，進(jìn)一步提高針對(duì)核燃料棒的潤(rùn)滑效果。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡振兵,李思功,李政嶺,薛佳祥,張澤伍,方修洋,周仲榮,李志強(qiáng),黃恒,彭振馴,廖業(yè)宏,馬帥,張學(xué)糧,呂佳佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8