已辐照燃料接收装置设计

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1、已辐照燃料接收装置设计陈书华　黄新东　安彦波　任　荷　瓮松峰（中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室，四川成都610041）【摘　要】已辐照燃料组件由于辐射剂量大而导致其转运过程复杂，空中转运可以通过换料机铅屏屏蔽辐射，水下转运则通过水层屏蔽，而从空中转移到水下的过程需要专用的接收装置来完成，给出了已辐照燃料接收装置的设计思路，介绍了其结构，并对相关零件进行了计算校核。.jyqkachineintheair,andbye,structureandstrengthcheckingofthereceivingdevice.【Keym厚

2、的铅层和40mm厚的钢板作为生物屏蔽层，顶部有235mm厚的钢板（其上部的套环厚度为165mm）作为生物屏蔽层。见图2。2.2　导轨组件导轨组件为接收筒的运动提供限制，接收筒沿导轨运动，导轨为曲线导轨，上段竖直，下段向平台外平滑弯曲，当接收筒运行到上接收位置时与铅屏对接，此时换料机可以抓取或者释放燃料组件。当接收筒向下运行时就会沿着导轨到达铸钢平台外侧的抓取位置，此时可以使用燃料组件长杆抓具抓取或者释放燃料组件。导轨组件包括左导轨和右导轨两部分，都为U型槽导轨，U型槽能够对在其中行走的接收筒滚轮进行限制，防止滚轮脱离轨道。导轨组件的下部有

3、导轨正支撑、导轨背支撑及导轨斜支撑等支撑，这些支撑保证导轨刚度。保证装置经长期运行或存放后不发生位移和变形。2.3　池壁支撑组件池壁支撑组件由钢板焊接而成，其一端通过螺栓与导轨组件背面相连接固定，另一端上面焊接有调节装置，调节装置的调节螺杆通过支撑盘与水池壁相顶，在现场安装时，根据水池壁上预留的焊接板位置调整池壁支撑组件的位置，对齐后调节顶紧再将支撑盘与焊接板焊接固定。2.4　接收筒接收筒组件主要包括接收筒、滚轮、滚轮轴、拉轴、侧架及底轮等组成，接收筒承接并包容已辐照燃料组件，上边沿有一段喇叭导向段方便燃料组件进入。在滚轮轴的两端安装有两

4、个滚轮，两个滚轮沿着导轨组件上下运行，而接收筒仅与上面的滚轮轴连接，接收筒底部有底轮，当接收筒组件处于导轨组件下部的倾斜段向下运动时，底轮沿着斜槽滑动防止接收筒组件的倾斜。2.5　电机传动装置电机传动装置主要由电机、减速器、卷盘、钢丝绳、轴承以及卷盘支架组件等组成。钢丝绳连接卷盘和接收筒，电机带动卷盘转动实现接收筒的升降运动。电机选用速度控制性能较好且自带编码器的伺服电机，其自带的旋转编码器可以间接地给出接收筒位置信息，减速器则采用蜗轮蜗杆结构型减速器。2.6　其他其他部分主要有转向滑轮组件、载荷传感用定滑轮及限位装置等。转向滑轮组件主要

5、用于改变钢丝绳的走向。载荷传感用定滑轮中装有载荷传感器，用来监测钢丝绳的拉力，为过载保护和失重保护提供信号。限位装置用来检测接收筒组件是否到位，为控制系统对电机的控制提供信号输入，分为上限位装置、下限位装置和换料机联锁限位。3　计算校核3.1　计算输入设定（1）设满载情况下接收筒总重2637N；（2）接收筒运行速度为1m/min，最大速度4.5m/min）；（3）卷盘直径为320mm~412mm；（4）接收筒侧架尺寸见图3。3.2　运动过程中受力分析将运动分成三部分：上部竖直段、中间圆弧过渡段及下部倾斜段。对接收筒的侧架进行分析，简化后力

6、学分析模型如下：得出：钢丝绳拉力F=2637N；θ=0°（上部竖直段）接收筒侧架对轨道压力N1=N2=1.5G=3956N；θ=30°（中间圆弧过渡段）接收筒侧架对轨道压力达到最大N1=N2=1.732G=4567N；θ=45°（下部倾斜段）接收筒侧架对轨道压力N1=N2=1.673G=4412N；3.3　电机、减速器选型3.3.1　选择交流伺服电机：F：钢丝绳拉力为2637N；v：设计最大速度为4.5m/min；η：传动效率，这里取35%。根据实际经验，电机在拖动负载起动的暂态过程中，其暂态输出功率为平稳状态下功率的1.5~2倍，所以选

7、择额定功率0.9kGMA900].北京:原子能出版社,2010.［责任编辑：刘展］