[发明专利]一种核燃料元件芯体去除装置

说明书

技术领域

本发明涉及核试验领域的辅助设备，具体是一种核燃料元件芯体去除装置。

背景技术

对辐照后包壳进行研究首先要去除包壳里面的燃料芯体，芯体在高温、气固态裂变产物及高能粒子的作用和影响下，会引起肿胀、热应力、晶格破坏和腐蚀等破坏，部分芯体与包壳发生粘结等现象。在热室外，单纯依靠主从式机械手很难去除燃料芯体。

目前去除芯体的方法主要有两种，最常用的是顶针惯性去除法，即包壳用隔架固定，顶针从上面下落，利用顶针的惯性去除芯体，这种方法的主要缺点是定位精度要求高，需要人工在热室外操作主从式机械手进行定位，定位精度难以保证，易发生顶针对位不准，砸坏包壳的事故，包壳的二次破坏严重影响后续分析，这意味着燃料元件去除芯体失败。另一种方法是泡酸去除法，这种方法对酸浓度配比要求非常严格，当酸浓度高时包壳易被腐蚀，浓度低时芯体沙化时间过长，严重影响工作进度，泡酸去除法具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于解决现今去除核燃料元件包壳内芯体时存在包壳易损坏和效率低下的问题，提供了一种核燃料元件芯体去除装置，其用于去除核燃料元件包壳内芯体时可避免包壳受到二次破坏，并能提高芯体去除效率。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种核燃料元件芯体去除装置，包括固定夹块、活动夹块、顶针及导向套，所述固定夹块上端面构成两阶阶梯状，所述活动夹块设置在固定夹块上端面水平位置低的区域且与固定夹块连接，所述导向套一端的端部与固定夹块上端面水平位置高的一侧的侧壁连接；所述活动夹块下端面构成有上半圆形凹槽，固定夹块上端面水平位置低的区域构成有与上半圆形凹槽位置对应的下半圆形凹槽，固定夹块设有接通下半圆形凹槽与导向套内部通道的圆形孔道，所述上半圆形凹槽、下半圆形凹槽、圆形孔道及导向套内部通道四者的中心线对齐，所述顶针一端依次穿过导向套内通道和圆形孔道。本发明应用时在热室环境内进行，人员在热室外通过机械手进行操作，本发明可广泛应用于核电站反应堆燃料元件辐照后包壳材料腐蚀、吸氢、蠕变、破损等试验研究前包壳内芯体的去除。在本发明应用时，切割后的核燃料元件放置在下半圆形凹槽内，使活动夹块和固定夹块固定核燃料元件，顶针通过导向套进入包壳内，芯体在顶针的作用力下，从包壳中脱落，芯体全部脱落后，顶针退出包壳，卸载活动夹块，最后得到去除芯体的包壳。

所述活动夹块构成有贯穿其上下端面的第一定位螺孔，所述固定夹块上端面水平位置低的区域内凹构成有与第一定位螺孔位置对应的第二定位螺孔，所述活动夹块通过穿过第一定位螺孔并嵌入第二定位螺孔的夹紧螺栓与固定夹块连接。本发明中活动夹块与固定夹块通过夹紧螺栓来连接，拆装便捷，并便于对包壳进行定位。

所述顶针包括顺次连接的顶针端部、导向杆、焊接杆及顶针头，所述导向套内通道侧壁上构成有内螺纹，所述导向杆构成有导向套内螺纹匹配的外螺纹，导向杆一端嵌入导向套内通道内且通过螺纹匹配的方式与导向套连接，所述焊接杆穿过圆形孔道，顶针头嵌入上半圆形凹槽与下半圆形凹槽构成的通道内。其中，导向套与导向杆通过螺纹匹配的方式连接，通过旋转顶针端部即可调节顶针头嵌入包壳内的深度，在导向套内螺纹的作用下，能避免顶针回退。

作为本发明中顶针头的一种实施方式，所述顶针头为细长平头杆。其中，细长平头杆顶出来的芯块比较完整，当实验需要完整芯块进行研究和分析时，顶针头采用细长平头杆。

作为本发明中顶针头的第二种实施方式，所述顶针头为合金钻头。当顶针头采用合金钻头时，合金钻头与焊接杆采用铜焊焊接，并沿焊缝打磨。其中，合金钻头顶出来的芯块比较碎，当不需要完整芯块，或辐照肿胀比较重时，选用合金钻头。

所述导向套内通道分成两节，导向套连接固定夹块一端通道的内径大于导向套远离固定夹块一端通道的内径，所述导向套内螺纹设置在导向套远离固定夹块一端通道的侧壁上。本发明在应用时，导向套内径较小的通道实现对导向杆的定位和导向，焊接杆和导向杆两者位于导向套内径较大的通道内时可出现微小的偏移，如此，在本发明反复应用后，也能保证焊接杆穿入固定夹块的圆形通孔。

为了调节顶针进退时操作更加便捷，所述顶针端部上设置有内六角扳手。在本发明的活动夹块与固定夹块通过夹紧螺栓连接时，可将顶针端部的内六角扳手取下来调节夹紧螺栓。

所述固定夹块上端面水平位置低的一侧的侧壁上连接有防落板。在本发明应用时，脱落的芯体落在防落板上，能防止脱落后的芯体因散落污染热室环境。