核电厂新型抓取工具的设计与应用

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核电厂新型抓取工具的设计与应用

核电厂新型抓取工具的设计与应用贾保军;刘永骏;张远;周礼;李会义;刘红雨;邹鹏【摘要】核电厂抓取工具用来完成对操作对象的抓取与释放操作.传统操作工具都需要额外动力或人工执行抓取和释放动作.纯手动方式往往操作比较繁琐,而且存在因误操作造成跌落事故的风险.气动、电动需要额外动力源,使其结构及连接复杂,可靠性差.本文介绍了一种基于星形轮装置的新型抓取工具,能自动完成抓取和释放,极大地提高可操作性.本技术可广泛应用于核电厂操作设备上,具有良好的推广应用价值和经济效益.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2018(031)005【总页数】3页(P75-77)【关键词】核电厂;抓取工具;星形轮;自动操作【作者】贾保军;刘永骏;张远;周礼;李会义;刘红雨;邹鹏【作者单位】上海核工程研究设计院,上海 200233;上海核工程研究设计院,上海200233;江苏核电有限公司,江苏连云港 222042;江苏核电有限公司,江苏连云港222042;江苏核电有限公司,江苏连云港 222042;江苏核电有限公司,江苏连云港222042;江苏核电有限公司,江苏连云港 222042【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言核电厂操抓取工具一般都需要通过抓头的张开和闭合来完成对操作对象的抓取与释放操作。

该类设备具有种类多、数量大，结构特殊，应用范围广的特点。

传统操作工具都需要额外动力(如气动、电动)或人力执行抓取和释放动作，其中大部分为人工操作。

在国产30万机组中，燃料相关操作工具均为手动操作，只有燃料抓取机的控制棒抓取机构为气动辅助操作。

在AP1000机组中也基本如此，除驱动杆装拆工具和辐照监督管安装工具分别为气动、液压操作外，其余均为手动操作。

纯手动方式往往操作比较繁琐、人员工作量大，而且存在因误操作造成跌落事故的风险。

气动、电动虽是自动操作，但因需要额外动力源，使其结构及连接复杂，可靠性差。

为了满足纯机械自动化操作需求，作者研发了一种基于星形轮装置的新型抓取工具，能达到“无需动力(如气动、电动)或人工进行操作，抓具落到位后，自动完成对操作对象的抓取和释放”的功能，极大地提高了可操作性。

核电厂燃料抓取机抗震分析及其设计改进

新燃料组件、乏燃料组件以及水闸门等吊装和运输有关的操作。燃文献睬用谱分析法对某二代核电厂的燃料抓取机进行了抗震分
料抓取柳操作时通常位于乏燃料水池上方，为避免燃料抓取机结构析，仅对主梁结构进行了模拟，方法正确但模型略显简单。
失效甚至局部或整体跌落从而对抗震Ｉ类的乏燃料贮存格架造成
核能利用中，核电厂的发展相当迅速，以法国为例，核电占其整个国等严重后果，故燃料抓取机在地震工况下的安全性必须得到保证。
家电力总产量的７８％左右。我国核电起步稍晚，但经过．２０多年的
振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种
发展，目前已形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾３个核电基方法。２０世纪５０－－７０年度，国外学者开展了大量工作，奠定了反应
机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第８期２０１６年８月
核电厂燃料抓取机抗震分析及其设计改进
钱浩，李晨，任文俊，谢永诚
（上海核工程研究设计院工程设备所，上海２００２３３）
摘要：核电厂燃料抓取机为抗震ＩＩ类设备，需满足抗震要求。基于ＡＮＳＹＳ和反应谱分析法对系列形式的燃料抓取机进行了详细建模和抗震分析，并对结构的应力进行了组合和评定。抗震分析时考虑了大小车地震载荷作用下马达反向驱动力或摩擦力不足导致的沿轨道滑动的效应。研究发现某在建核电站中进口门式燃料抓取钡原设计抗震性能较弱，因此对自主设计的燃料椰取机提出了设计改进，并应用到ＣＡＰ后续项目标准设计和ＣＡＰ１４００的工程设计中。分析表明，把起重机形式从改门式改为桥式，并采用悬挂式铰支人桥结构，可大幅提高燃料抓取钡抗震能力。关键词：燃料抓取机；抗震分析；滑动效应；桥式起重机中图分类号：ＴＨ１６；ＴＬ３５３＋．３；ＴＢ１２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３９９７（２０１６）０８一ｏ２ｏ４—０３

211101582_某电厂核燃料操作机自动抓具功能和结构浅析

某电厂核燃料操作机自动抓具功能和结构浅析张唐幕（中核环保产业有限公司项目管理部福建宁德355100）摘　要：核燃料组件抓具是核电厂检修中不可缺少的设备之一，一般设置在可由电动操作的移动式行车起升机构上（压水堆称之为换料机，本文称之为乏燃料贮存水池自动操作机），乏燃料贮存水池自动操作机配合其安装在小车上的外套筒、内套筒、钢丝绳、定滑轮和旋转接头连接操作机自动抓具，抓取核燃组件及其容器转运至工作位置和贮存位置。

本文浅析某核电厂自动重力式核燃料组件专用抓具，因其结构的特殊性，可有效地保证核燃料组件快速装卸、抓取释放，其结构可靠性、安全性和便捷性较好，操作快速、方便。

本抓具具有一定的自锁功能，在正常升降、故障工况及地震工况下，对所操作的对象夹持不会掉落。

关键词：自动抓具重力式安全可靠维修方便核燃料操作机中图分类号：F426.61文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)10(a)-0032-04Analysis on Function and Structure of Automatic Gripper of Nuclear Fuel Operating Machine in a Power PlantZHANG Tangmu(China Nuclear Environmental Protection Industry Co., Ltd., Project Management Department,Ningde, Fujian Province, 355100 China)Abstract: Nuclear fuel assembly gripper is one of the indispensable equipment in the maintenance of nuclear power plant. It is generally set on the mobile crane lifting mechanism that can be operated by electric power (pres‐surized water reactor is called refueling machine, which is called spent fuel storage pool automatic operator in this paper). The automatic operator of spent fuel storage pool is connected with the outer sleeve, inner sleeve, steel wire rope, fixed pulley and rotary joint installed on the trolley. The automatic gripper of the operator grabs the nuclear fuel assembly and its container and transports it to the working position and storage position. This paper analyzes the special gripper for automatic gravity nuclear fuel assembly in a nuclear power plant. Because of its structural particu‐larity, it can effectively ensure the rapid loading, unloading, grasping and release of nuclear fuel assembly. Its struc‐tural reliability, safety and convenience are good, and the operation is fast and convenient. The gripper has a certain self-locking function and will not drop when clamping the operated object under normal lifting, fault conditions and earthquake conditions.Key Words: Automatic gripper; Gravity type; Safe and reliable; Convenient maintenance; Nuclear fuel operating machine由于各核电厂对换料机抓具的术语略有不同，本文分析的是某核电厂乏燃料水池自动操作机核燃料组件抓具，本文统称“操作机自动抓具”。

田湾核电站堆芯捕集器的设计简介

内部加入低熔点的氧化物作为“ 牺牲性” 材料，以降低熔融物的热流密度和提高流动性。该方案要
融物包容体金属表面以及用“ 牺牲性” 材料改善熔融物特性和降低热流密度等项技术，在设计理念
上具有创新性。
求在安全壳的底部布置一个用于堆芯熔融物展开和冷却的大面积的扩展隔间。
热交换器冷却水供给管； — 砼竖井；２— ｌ
究表明，对于中等功率的反应堆，可以满足较大的ＤＢＲ裕度。但是，对于田湾核电站这样的大Ｎ
功率反应堆，无法满足所要求的ＤＢＮＲ裕度。
堆超设计基准事故（ＤＡ措施，ＢＢ）在世界上是首次在工程中实际应用，主要目的是缓解堆芯熔融并
熔穿压力容器时的严重后果。
田湾核电站堆芯捕集器的设计，综合采用了
压力容器外包容装置、用非能动供水冷却堆芯熔
从１９３年开始，欧洲新一代大功率压水堆９（Ｐ）ＥＲ的设计开展了对堆芯熔融物包容装置的研究，提出了采用压力容器外的专门设施来实现该功能的理念。该方案是在压力容器下部的堆坑】内布置用来包容堆芯熔融物的捕集装置，并在其
田湾核电站堆芯捕集器的设计简介
崔方水
（江苏核电有限司，江苏连云港，２２４）公２０２
摘要：在田湾核电站堆芯捕集器的设计中，综合采用了压力容器外包容装置、非能动供水冷却堆芯熔融
物包容体金属表面以及用“ 牺牲性” 材料改善熔融物特性和降低热流密度等项技术；利用ＳＤＰＥＡ和ＣＡ／ＬＰＲ
图２托盘示意图

浅谈核电厂异物的探查和俘获

浅谈核电厂异物的探查和俘获1. 引言1.1 核电厂异物对安全的重要性核电厂是一个高度安全的设施，但是异物的存在可能会对核电厂的安全性造成重大威胁。

异物可能导致设备故障、设备损坏甚至核电厂事故，因此对核电厂异物的探查和俘获工作尤为重要。

在核电厂运行过程中，各种异物可能从外部进入，比如工作人员的遗失物、设备材料的损坏碎屑等，也可能是随着冷却剂循环而带入的异物。

这些异物可能引起设备的故障或损坏，导致设备停机甚至爆炸，进而影响核电厂的正常运行。

及时发现和排除这些异物对于维护核电厂的安全运行至关重要。

核电厂异物的探查和俘获工作需要科学的方法和技术支持，以确保核电厂的安全性和稳定性。

只有加强对核电厂异物的管理，及时发现和解决问题，才能确保核电厂的安全生产和可持续发展。

2. 正文2.1 核电厂异物的来源核电厂异物的来源非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 设备故障：在核电厂运行过程中，设备出现故障或老化可能会产生异物，例如管道脱落、阀门失灵等，导致异物进入核反应堆或其他关键设备中。

2. 人为操作失误：操作人员在维护、检修或操作过程中，可能因各种原因导致异物进入核电厂系统，例如工具遗留、锁死件遗失等。

3. 外部环境因素：外部环境因素也会引发核电厂异物，比如自然灾害导致的碎片、动物进入厂区等。

4. 原材料和燃料：在核电厂建设和运行过程中，原材料和燃料也可能带入异物，比如金属屑、尘土等。

5. 未知来源：有时候，核电厂可能出现未知来源的异物，可能是由于设备设计缺陷、人为疏忽等原因引起的。

要有效防范和处理核电厂异物，首先需要全面了解异物来源，制定相应的管理措施和技术手段，以确保核电厂安全稳定运行。

2.2 核电厂异物的危害核电厂异物的危害是非常严重的，一旦核电厂内部出现异物，就会对设备和人员的安全造成威胁。

异物可能会导致设备损坏，影响核电厂的正常运行。

如果异物进入核反应堆内部，可能会损坏燃料棒或其他重要部件，导致核反应堆失控，造成核泄漏和核辐射污染。

可换式强磁一把抓的设计与试验

可换式强磁一把抓的设计与试验针对常规一把抓工具也存在如下问题：一是常规一把抓为一次性打捞工具，耗费材料费用。

一般该工具长度为1.0m，前端抓齿为0.3m，无论打捞成功还是失败，均无法再次使用。

二是打捞工艺现场操作难度大。

一把抓打捞时要适当加压，旋转管柱，最后在顿放实现打捞，整个打捞工艺复杂，现场操作难。

三是起管时要求控制速度，严禁顿砸操作。

2017年设计与加工可换式强磁一把抓试验3口井，取得了较好的试验效果，打捞成功率100%，打捞效果好，该工具抓钩较普通一把抓的抓齿长，打捞范围广、效果佳，同时强磁可吸附小件落物，提高打捞成功率。

可适用在直井、大斜度井、水平井、小套管侧钻井中使用，使得油井小件落物打捞更加方便经济，且该工具设计可重复性，只要更換打捞抓齿，磁力打捞部分和打捞筒均可重复使用，目前该工具已经应用到长庆、冷家等作业队伍现场，下一步准备替代常规一把抓工具，进行规模应用。

标签：可换式、强磁、一把抓一、前言在油、水井作业维护过程中，由于操作失误造成井口小件落物掉入井内以及井下封隔器卡瓦、钢圈以及测试工具等留在井内的情况，一定程度上制约了油、水井措施的实施，影响油、水井的生产。

在常规的打捞工具中，一把抓因其结构简单使用较多，随着井下落物的复杂化程度，常规一把抓工具也存在如下问题：一是常规一把抓为一次性打捞工具，耗费材料费用。

一般该工具长度为 1.0m，前端抓齿为0.3m，无论打捞成功还是失败，均无法再次使用。

二是打捞工艺现场操作难度大。

一把抓打捞时要适当加压，旋转管柱，最后在顿放实现打捞，整个打捞工艺复杂，现场操作难。

三是起管时要求控制速度，严禁顿砸操作。

现场遇到管柱丝扣紧固时，无法实现大锤砸击，一旦砸击很容易使得捞住的落物二次脱落。

因此我们设计一种一把抓和强磁打捞组合的一体打捞工具，有效地解决了上述问题。

二、主要研究内容结合作业生产实际，研制设计一种磁性一把抓打捞装置，主要由抓钩和筒体、上接头、磁块四部分组成。

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。

一种核电站异物抓取工具[实用新型专利]

(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201521018261.2(22)申请日 2015.12.09B25J 9/00(2006.01)B25J 9/14(2006.01)B25J 15/08(2006.01)(73)专利权人中广核检测技术有限公司地址518000 广东省深圳市福田区深南中路2002号中核大厦1258室专利权人苏州热工研究院有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司(72)发明人张鹏飞林戈李明林忠元王贤斌徐达梁洪茂成许俊龙马官兵(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司 32103代理人孙仿卫(54)实用新型名称一种核电站异物抓取工具(57)摘要本实用新型公开了一种核电站异物抓取工具，它包括操作杆组件、安装于所述操作杆组件上的摄像头组件以及工具头组件，所述工具头组件包括至少一个适用于不同情况的工具头、连接于各工具头与操作杆组件之间的连接件。

本实用新型在操作杆组件上安装多种工具头适应性、可扩展性好；可在各种复杂环境下使用；避免高剂量辐射环境下的人员受照风险；远程操作，远程监控；可更换多种工具头；结构简单，可靠性高，易于维护。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页说明书3页附图4页CN 205148323 U 2016.04.13C N 205148323U1.一种核电站异物抓取工具，其特征在于：它包括操作杆组件、安装于所述操作杆组件上的摄像头组件以及工具头组件，所述工具头组件包括至少一个适用于不同情况的工具头、连接于各工具头与操作杆组件之间的连接件。

2.根据权利要求1所述的核电站异物抓取工具，其特征在于：所述操作杆组件为两头具有连接件的可伸缩连杆。

3.根据权利要求1所述的核电站异物抓取工具，其特征在于：所述操作杆组件包括至少一根两端分别为公头和母头的操作杆，所述公头和母头可配合连接。