钴位素水下抓取工具的研制开发应用

钴位素水下抓取工具的研制开发应用摘要：
在历年钴同位素水下生产操作过程中，相继出现钴棒挡环移位，造成棒束压板脱落，最终造成钴棒束散架，造成正常抓取工具无法抓取起（正常工具抓取上端板），导致元件坠落水池，给钴同位素安全正常有序生产带来严重影响，为此研制开发一套安全可靠的应急抓取工具，以确保钴同位素安全生产。

关键字：钴同位素；抓取；棒束
一、抓取工具总体方案
为了确保每个三棒束元件及四棒束元件整体能够抓起，整体转移，同时能缓慢抓取，不能使元件受到挤压，避免元件包壳损坏，采用气动方式，即使用三个气缸（针对三棒束元件）四个气缸（针对四棒束元件），每个气缸驱动三对或四对抓爪，其中三对抓爪呈120度分布及四对抓爪呈90度分布，与棒束元件一一对应，张开度达180度。

主要由四爪抓取头、长杆工具、气管、控制气源(在此不作详细说明)等组成；具体是根据水池钴棒束四元件松散的位置，配置相应高度的长杆工具，与四爪抓取头相连接，在四爪抓取头插上相应进气排气管线、与气体控制厢相连，由于钴棒束松散后，元件呈不规则分散，此时四爪抓取头，类似四个夹子呈180度打开，然后借助水下高清电视，将四爪抓取头就位松散钴棒束上方，正好四根元件全部被四爪抓取片全部包围，此时打开供气阀门，四爪抓取头抓片在气缸推动传动杆的作用下，将对四对对称的抓片，由180度慢合并成0度，此时四对抓片全分夹住相应钴棒束四个元件，但在抓取过程中，充分考虑抓片不能全部接触元件及夹力太大，就会造成钴元件破损，导致钴同位素泄漏乏燃料水池，乏燃料池污染化学超标，同时也减少本批钴源活度减少，经济效益受损，鉴于此现象，在抓取片抓爪实施开口，开口不能太大，确保有三分一面积接触，这样就不会整过抓爪全部压住元件，另外可在气缸活塞套上增加限位套，这样就是双重保护即可。

最终通过提升长杆工具，将钴棒束整转移装载。

1.1组装单体试验
将爪块分别依次安装在旋转气缸两个爪上，拧紧；将四个已安装好抓头块旋
转气缸爪就位在安装板上；将吊杆一头穿过安装夹板，拧紧，然后再用安装夹条
与安装板相连接，并拧紧；将四爪吊架板就位在四个吊杆上拧紧；将四个导向支
撑柱安装在安装板上，拧紧在吊架板上安装提手座，后安装提手杆；再在吊架板
上安装对接式快速插座（即释放、抓持），同时安装复合对接插座；从复合对接
插座连接至四个旋转气缸相应管线。

选择合适长度的气管线，一头接抓具两个穿
板快速插座的两个头，另一头与相对的气控厢输出快速插座相连接（释放、抓持）；打开气源，调节好气控厢规定压力，将气控厢位置开关置“释放”位置时，四个旋转气缸爪在气缸内部活塞杆伸出，带动爪张开，由于每个旋转气缸上两个爪，两个爪上安装有抓块，抓块跟随爪张开呈180度。

将气控厢们位置开关置
“抓持“位置时，旋转气缸内部活塞杆缩回，活塞杆带动气缸两个爪收缩，从而
达到抓取的目的。

1.2操作使用说明
拨出环形锁销，将工具杆管与中心孔对齐，并将环形锁销插进去，使其长杆
工具与抓取头相连；将厂房吊钩与工具杆头部相连；选择合适长度的气管线，一
头接抓具头的，另一头与相对的气控厢输出相连接；操作气控箱的旋转手柄置
“释放”位置，在气源压力推动下，四爪抓头会自动“张开”，确认处于抓头处
于“张开”状态；操作气控箱的旋转手柄置“抓持”位置，在气源压力推动下，
三爪或四爪抓头会自动“收缩”，确认处于抓头处于“收缩”状态；操作人员将
四爪工具移至相应抓取棒束的上方(快接近抓取目标时)，操作旋转手柄，将手柄
置“释放”位置；确认抓头处于完全“释放”位置，将四爪工具移至相应抓取棒
束就位；旋转操作手柄置“抓持”位置，确认抓具头已完全抓取棒束；将四爪工
具移至所存放棒束的设施上，旋转手柄置“释放”位置，所抓取棒束掉入相应的
设施内；
二、气体控制厢
2.1总体结构
三爪、四爪抓取工具气控厢，主要由厢体、旋转手柄阀、单向节流阀、节流
消音阀、截止阀、阀支架、输入输出气体快接头及管线等组成。

考虑气缸驱动，
就需要设计一套气体控制箱，通过气源引进，进入调压阀，调压阀调节合适气压
后进入“三位一体”即“抓持”、“中间位置”、“打开”，从而来实施包抄的
方式，将元件整体抓取转移。

2.2组装单体试验
在气控箱机顶板打两个小孔，其尺寸大小与手提拉手两个固定孔相匹配，从
厢内穿过顶板与拉手拧紧；在后面板距离底部15CM正中心处钻一小孔，其小孔
大小与穿板式快插接头相匹配，拧下穿板式快插接头一头锁紧备帽螺丝，将穿板
式快插接头穿过厢体后板孔，拧紧穿板式快插接头锁紧备帽；在厢体的侧面板，
门对称面安装一块固定板（不锈钢板）四周打开四个小孔，在左上方开两个小孔，便于安装调压阀支架；加工制作减压阀支架，将调压阀与阀支架拧紧；将带有调
压阀的减压阀支架与安装板拧紧；在厢体正面板钻10个孔，以便于安装截止阀“通气”、“断气”旋钮；先将截止阀安装在支架上，再将支架与正面板相固定；将旋转操作手柄与转换固定支架相固定；安装两个输出穿板式快插接头,拧紧；
将单向节流阀与蓝色塑料管连接气源供给穿板式快插接头与调压器相连接;用蓝
色塑料管从调压阀输出端连接截止阀输入端和从截止阀输出端连接至旋转手柄阀
的输入端。

2.3单体试验
连接气站与气控箱的压力管线，管线一头与气站相连，另一头接气控厢；连
接气控厢输出管线，将输出气管一头接在气控厢，另一头连接应急三爪或四爪工
具输入接头；打开气站供气根阀，调节气体调压阀旋钮，使其压力在0.3-0.7MPA；打开截止阀置“通气”；操作气控箱的旋转手柄置“释放”位置，三爪或四爪抓
头会自动“张开”，确认处于抓头处于“张开”状态；操作气控箱的旋转手柄置“抓持”位置，三爪或四爪抓头会自动“收缩”；确认三爪或四爪抓头会自动
“张开”、“收缩”状态正常；操作人员将三爪或四爪工具移至相应抓取棒束
的上方，操作旋转手柄，将手柄置“释放”位置，将三爪或四爪工具移至相应抓
取棒束就位；旋转操作手柄置“抓持”位置，确认抓具头已完全抓取棒束；将三
爪或四爪工具移至所存放棒束的设施上，旋转手柄置“释放”位置，所抓取棒束掉入相应的设施内；关闭截止阀置“断气状态及气站供气根阀及气站排气阀，确认气控厢连接管线无气压；拨下气站至气控厢的输入管线，拨下气控厢至三爪或四爪工具输出管线；
三、联动试验
3.1四爪抓具与四爪气体控制厢联动试验
3.1.1选择合适长度的气管线，一头接抓具两个穿板快速插座的两个头，另一头与相对的气控厢输出快速插座相连接（释放、抓持）；打开气源，将气控厢位置开关置“释放“位置时，四个旋转气缸爪在内气缸内部活塞杆伸出，带动爪张开，由于每个旋转气缸上两个爪，两个爪上安装有抓块，抓块跟随爪张开呈180度。

将气控厢们位置开关置“抓持“位置时，旋转气缸内部活塞杆缩回，活塞杆带动气缸两个爪收缩，从而达到抓取的目的。

四、结论
国外类似机组水下操作钴同位素，采用的还是抓取压板，发生异常后，采用临时应急打捞工具，操作时会造成元件破损；此次三棒束、四棒束抓取工具的研发，直接夹住元件，整体转移，效率大为提高，避免后续处理而造成的重大事件发生；
参考文献
[1]李增平，机械制造技术，北京：机械工业出版社，2018:118
[2] 现代制造技术与装备，2014（02）：30-31。