[其他]导管中开口销组件的替换

说明书

本发明一般与核反应堆有关，特别与核反应堆导管的修理有关。导管是核反应堆上部内部零件的一部分。导管安装在反应堆堆芯的燃料组件的上方，它用来引导组件的控制棒束，当控制棒束相对于堆芯向上或向下移动时，控制棒就起动。每一个导管都放置在反应堆上部芯板的旁边，横向地附着于芯板上。一般说来，悬挂着一对分叉的销，或者叫开口销，与导管的下端空隔180°。每个开口销用螺帽固定在导管法兰盘的扩孔上。开口销的分叉或叶片有弹性地连接固定导管的反应堆上部芯板的相应洞孔的壁，当控制棒束向上或向下移动时，导管就容纳控制棒束。反应堆的流体冷却剂浸泡着开口销，它对开口销材料是腐蚀性的。我们发现，由于当前在一些反应堆中常用的老式开口销发生应力腐蚀破裂，向下固定开口销的螺帽可能产生有害的松动。在冷却剂的作用下，松动的螺帽可能从反应堆上部的内部零件转移到核反应堆发电厂的管道和蒸汽发电机中，并可能损坏相关的管道或发电机。在反应堆的运转中，发现一个旧螺帽转移到蒸汽发电机的通道头之内后，就需要修理蒸汽发电机。

开口销产生裂缝会导致发生故障，裂缝能够用超声波检验测出来。在对美国威斯康星州比奇角（Point    Beech）的反应堆进行超声检验时，发现约90%的开口销上存在裂缝。基于这一重要的发现，似乎查找开口销的裂缝不仅要求对有关的导管采取检修，而且也要求对所有导管采取检修，一个反应堆中的导管一般为60或61根。如果在蒸汽发电机的通道头或反应堆发电厂的其它部件中发现一个螺帽，那么对反应堆的所有导管都应采取检修。可以预料也有一些反应堆，用超声检验以外的其它方法发现一个螺帽转移到通道头中，以致开口销可能失效。对于这样推测的反应堆，所有的导管都应采取检修。

与先前技术的叙述相一致的是，有过这样的做法，如1982年7月和8月中已经完成的，即全部替换导管组件。这一做法的缺点是，替换的费用很高，时间很长，特别是考虑到导管是用不锈钢制成的，开口销是用铬镍铁耐热合金制成的，因此制造一根导管所花的费用很高，所需的时间很长。一根导管的费用可能高达8万美元，而一整个组件的制造时间可能是一年。一个更重要的缺点是，导管组件体积很庞大，放射性很高，处理这样的物件会产生严重的问题。

先前技术的另一做法是日本于1978年下半年发展和使用的，后来法国在1979年初也使用了，那是在“热”室环境中只替换开口销。这一做法在1982年下半年和1983年初在法国得到进一步的发展。在这一做法中，旧开口销被焊接到旧螺帽上。“热”室方法的优点是，在“热”室中新的开口销能被焊接到新螺母上。该法的缺点是，它会使工作人员遭受长时间的高辐射曝光，而且劳动强度很大，费用很高。辐射水准可能高达1000雷姆（＝人体伦琴当量）/小时。已被采用的一种合适措施是在替换开口销之前对整个导管清除污染，但这种措施费用很大，而且清除污染之后仍然留下相当高的残余辐射。

本发明的目的是克服先前技术中的缺点，提供设备和一种方法，以排除核反应堆导管开口销的故障或潜在故障。

从广义上说本发明包括一套用新开口销组件替换选定的核反应堆导管的旧开口销组件的设备，所提到的导管和开口销组件是高度放射性的，所提到的设备包括一个在水池下面的工作站，工作站包括：（a）遥控的定位装置，用于将一个需要替换上面的旧开口销组件的待处理导管转动定位;（b）遥控的拆除装置，用于将旧开口销组件从上述已定位导管上拆下来;（c）遥控的安装装置，用于将新开口销组件安装在上述已定位导管上;运输装置，用于从上述反应堆上咬住和拆除导管，把拆下的导管运输到上述工作站中的定位装置;还有可在上述水池外操作并连接运输装置的装置，以及在水池外也可操作连接所述的定位装置、拆除装置和安装装置的装置，它们起动定位装置使它对运来的待处理导管定位，而后起动拆除装置从运来的导管上拆除旧的开口销组件，而后起动安装装在导管上安装一个新的开口销组件。

旧的产生应力腐蚀破裂的开口销及其旧螺母都替换成未产生应力腐蚀破裂的新开口销和向下紧固的新螺母，替换工作是在水池下的机器人工作站中进行的，水池中的水一般是用硼酸盐处理过的。水池保护工作人员免受放射性危害。在本申请中，每一个开口销和紧固它的螺钉有时候被称作“开口销组件”，旧的被替换的开口销和旧螺母被称作“旧开口销组件”，而新的开口销和螺母被称作“新开口销组件”。机器人工作站包括许多机器人工具，它们由水池外的机器人控制中心远距离起动。用新开口销组件替换旧开口销组件的工作，完全由这些机器人工具在水池下进行。

导管由上下两部分构成，上部有时被称作热套筒或上导管，下部被称作下导管（LGT）。在本发明的方法中在旧开口销组件的替换中所处理的正是下导管。