具体技术细节
[0003] 本发明的目的在于建立一种燃料组件水下拔棒方法，测量每根燃料组件拉拔力大小，保护破损燃料棒拉拔过程中燃料棒安全和结构完整性，为破损燃料组件修复提供技术支持。
[0004] 本发明通过下述技术方案实现：一种燃料组件水下拔棒方法，包括以下步骤：
（1）移动上管座固定工具至上管座的正上方，将上管座固定工具的插脚插入上管座对应的孔中，下压上管座固定工具的把手，锁定上管座；
（2）移动螺钉拆装工具至上管座正上方，螺钉拆装工具的下端插入到上管座任何一个螺钉孔中，旋动旋转手柄控制气缸打开螺钉拆装工具下端的抓具，旋转螺钉拆装工具使其能够自然的进入套筒中并抓紧该螺钉，按下螺钉拆装工具的压紧锁关闭抓具，用力矩扳手转动螺钉拆装工具向同一个方向旋转，将上管座固定螺钉旋出后移动螺钉拆装工具将螺钉放入螺钉储存装置中，重复上述拆卸步骤，至所有螺钉全部取出并放入螺钉储存装置中；
（3）移走套筒螺钉拆装工具，将上管座安装工具移动至上管座的正上方，上管座安装工具的明示插脚插入上管座对应的孔中，按动上管座安装工具的气动开关锁紧上管座，提升上管座安装工具，将上管座从原燃料组件中移出；
（4）将已拆卸的上管座移动到待安装的燃料组件的正上方，通过上管座安装工具不断调整上管座位置，找到上管座的最佳安装位置，按动上管座安装工具的气动开关放下上管座，然后移除上管座安装工具，将螺钉拆装工具移动到新螺钉储存装置的正上方，用螺钉拆装工具的抓具抓紧其中一颗螺钉，并将该螺钉插入对应的螺孔中，打开螺钉拆装工具的气动开关，锁紧螺钉，用力矩扳手转动螺钉拆装工具向同一个方向旋转，重复上述安装步骤，直至将所有螺钉孔中的新螺钉都安装在上管座螺孔位置；
（5）安装完成后，移出螺钉拆装工具，将封硅工具放置在已安装螺钉的螺孔正上方，将螺钉压接工具插入螺孔中依次对每个螺钉进行压接处理；
（6）根据破损燃料棒位置，选择抽取和复装定位装置中定位和导向工具中的奇数定位和导向工具或者偶数定位和导向工具，通过吊车将奇数定位和导向工具或者偶数定位和导向工具放入水下，根据破损燃料棒位置，调整奇数定位和导向工具或者偶数定位和导向工具的方向，旋紧调整螺栓，固定定位和导向工具；
（7）通过吊车取出燃料棒抽取和安装工具，安装拉拔力测量系统后，调整摄像头位置至破损燃料棒位置孔，缓慢移动燃料棒抽取和安装工具至破损燃料正上方，依靠工具自身重力缓慢向下运动，当外部保护管进入奇数位导向孔或者偶数位导向孔，调整摄像头，缓慢向下运动，当运动遇到阻力时，给予外力下压把手，确认燃料棒完全进入外部保护管和燃料棒抓具，关闭启动阀门，锁紧燃料棒；
（8）缓慢提升燃料棒抽取和复装工具，观察显示器上显示的拉力值，拉力突然变化值在±10%以内时，继续提升燃料棒抽取和复装工具，注视显示器，观察拉拔力变化，至破损燃料棒完全拔出放入储存位置，当显示器上显示的拉力值突然变化值小于10%时，则说明燃料棒抓具没有燃料棒上端赛，需要重新进行抓紧，当显示器上显示的拉力值突然变化值大于10%时，则需要将摄像头移动查看是否是燃料棒弯曲变形或者破裂，以采取相应措施；
（9）通过吊车移动燃料棒抽取和安装工具到新燃料棒储存位置，将燃料棒抓具伸出后锁紧新燃料棒上端赛，提升工具至新燃料棒下端赛位于破损燃料棒奇数位导向孔或者偶数位导向孔正上方，缓慢移动吊车，依靠工具自身重力将新燃料棒复装，当工具下行遇到阻力时，给予向下的外力，将新燃料棒安装到位。
[0005] 本方案能够在水池环境中实现燃料组件上管座的拆除和安装，根据压水堆燃料组件结构特点，设计了系列工具并且进行使用，建立了燃料组件水下管座拆装技术，实现了水池环境中燃料组件上管座拆装，并且实现了燃料组件管座的快速解体和安装，为破损燃料组件的解体和修复提供前提条件，为经济合理的利用燃料元件，提高燃料元件利用率提供了重要的技术支持。该技术能够在水池环境中实现破损的抽取和新燃料棒安装，提高了燃料元件利用率。同时根据压水堆燃料棒结构，设计了一种燃料棒抽取和复装装置，实现了破损燃料棒快速抽取和新燃料棒快速安装；根据压水堆燃料组件结构，设计了一种奇偶位燃料棒定位和导向工具，实现了燃料组件任意位置破损燃料棒定点定位抽取和新燃料棒的定点定位安装；利用拉拔力测量系统，实时记录破损燃料棒抽取拉拔力大小，减小了燃料棒断裂风险，保证了燃料棒结构完整性；建立了破损燃料棒水下抽取和复装技术，实现了破损燃料棒水下快速抽取和新燃料棒快速复装。
[0006] 根据压水堆燃料组件上管座结构，设计了一种上管座固定工具，该上管座固定工具包括支撑杆，支撑杆的底部固定有支撑架，支撑架上设置有制动器和若干个插脚，在支撑杆上设置有把手，且把手穿过支撑杆，把手的轴线和支撑杆的轴线垂直，使用时将插脚缓慢插入上管座对应的孔中，下压上管座固定工具的把手，使得制动器能够插入到上管座中，通过多个插脚和制动器形成的多边形从而对上管座进行锁定，通过限制力矩避免了上管座螺钉拆装过程中上管座变形。
[0007] 根据上管座螺钉结构，设计了一种上管座螺钉拆装工具，该螺钉拆装工具包括内部中空的拆装杆，拆装杆的顶部安装有压紧锁，拆装杆的底部安装有抓具，拆装杆的外壁套合有旋转手柄和气缸，且旋转手柄设置在气缸和压紧锁之间，气缸与拆装杆内部连通，使用时先通过气缸打开抓具，缓慢旋转螺钉拆装工具使其能够自然的进入套筒中并抓紧该螺钉，按下压紧锁将螺钉按入螺钉中，旋动螺钉拆装工具的气动旋钮关闭抓具，通过力矩扳手改变工具力矩，控制力矩，实现了水下环境中上管座螺钉的拆除和安装，避免了螺钉和螺钉孔发生变形。
[0008] 根据压水堆燃料组件上管座结构，设计了一种上管座安装工具，该上管座安装工具包括安装杆，安装杆的底部固定有安装架，安装架上设置有明示插脚和对角吊钩，安装杆的外壁上设置有气动开关，使用时通过将上管座安装工具移动至上管座的正上方，上管座安装工具的插脚缓慢插入上管座对应的孔中，按动上管座安装工具的气动开关锁紧上管座，提升上管座安装工具，将上管座从原燃料组件中移出，通过上管座安装工具不断调整上管座位置，找到上管座的最佳安装位置，按动上管座安装工具的气动开关放下上管座，实现了上管座快速安装，避免了上管座发生变形。
[0009] 根据上管座螺钉结构，设计了一种螺钉压接工具，该螺钉压接工具包括内部中空的压接杆，在压接杆的底部安装有冲压机，冲压机中设置有重锤，压接杆的顶部设置有拧紧螺钉，在压接杆的外壁上套合有控制气缸，且控制气缸与冲压机连接，使用时将封硅工具放置在已安装螺钉的螺孔正上方，将螺钉压接工具插入螺孔中，通过控制气缸使得冲压机中的重锤移动依次对每个螺钉进行压接处理，通过改变螺钉端头形状，固定燃料组件导向管位置。力矩扳手的力矩优选为15N.m，根据核燃料组件中部件的尺寸，在进行拆装时，15N.m的力矩完全能够满足使用。
[0010] 抽取和安装工具包括内部中空的外筒，外筒中设置有与其同轴的内筒，并且内筒能够沿着其自身的轴线移动，外筒的一端设置有锁紧环，且内筒穿过锁紧环，内筒远离锁紧环的一端安装有燃料棒抓具；所述拉拔力测量系统包括相互连接的控制器和拉力传感器，且拉力传感器和内筒连接，控制器中设置有显示器。燃料棒在循环周期内时有破损，而燃料棒本身具有强防放射性，破损燃料棒无法直接人为更换，本方案设计的燃料棒抽取和安装工具，能够实现燃料棒水下抽取和安装，燃料棒抓具是根据压水堆燃料组件燃料棒上端结构，设计的燃料棒上端头控制工具，通过气动驱动方式实现了压水堆燃料棒水下抓取和夹持。
[0011] 外筒远离锁紧环的一端设置有保护管，且保护管与外筒连通，燃料棒抓具能够插入到保护管中进行移动，保护管能够插入到抽取和复装定位装置中并且沿着其自身的轴线方向移动；所述保护管的中心线、燃料棒抓具的中心线以及内筒的中心线重合。保护管是用于对燃料管进行保护，使得燃料棒抓具只能是穿过保护管进行抓取动作，燃料棒抓具本身是现有结构，将中心线进行重合设计，使得在抓取和安装时能够实现快速对中。
[0012] 锁紧环上设置有能够控制锁紧环开闭的气动控制开关；所述外筒的内壁内凹形成若干个限位框，内筒的外壁套有若干个限位盘。气动控制开关是控制锁紧环的开闭过程，通过锁定内筒和外筒，实现整体移动，保护了燃料棒安全，大大降低了燃料棒抽取过程中掉落风险。由于燃料管的长度长，其在抽取时容易产生晃动，本方案设计了多个限位框和限位盘，限位框是凸出于外筒的外壁，在内筒沿着其自身轴线移动时，套在其外壁上的限位盘能够被拉到限位框中进行一定程度的限位，使得操作人员能够感知到内筒的移动位置，此时就需要给予一定的外力保证抓具完全进入燃料棒上端塞，继续移动内筒将对限位盘将从限位框中移出，当再次与下一个限位框接触时，再次对操作人员提示其移动位置，使得燃料棒抽取距离能够被操作人员感知，来判定是否整体移动或者内筒移动。
[0013] 抽取和复装定位装置包括灵活导向板，灵活导向板的上方设置有组件导向框，且组件导向框与灵活导向板固定，在灵活导向板上方设置有若干根相互平行的固定柱，固定柱的底端均垂直固定在灵活导向板上，组件导向框设置在固定柱围绕形成的区域之间，在灵活导向板的上方设置有定位和导向工具，且固定柱的顶端插入到定位和导向工具中，定位和导向工具设置在组件导向框的正上方。为经济合理的利用燃料元件，提高燃料原件利用率，对于破损、变形的燃料组件，可以进行针对性地修复，用新燃料棒或其它备用棒对其进行更换，提高核燃料的利用效率，同时极大地降低了放射性物质释放的概率，这对于保证核电厂的安全运行具有重要意义。但是现在的燃料棒抽取和安装过程中无专门的工具进行对中和定位，造成抽取和复装的对中和定位困难。为了顺利实现破损燃料棒抽取和复装，设计了定位装置，辅助破损燃料棒抽取和复装工具，实现破损快速抽取和新燃料棒安装的对中和定位。
[0014] 灵活导向板的上方设置有固定台架，组件导向框设置在固定台架中并且与固定台架固定，其中一根固定柱穿过固定台架，在固定台架上设置有调整螺栓，且调整螺栓与穿过固定台架的固定柱的侧壁接触，并且调整螺栓穿过固定台架，在固定台架上设置有螺钉，螺钉穿过固定台架并与灵活导向板接触。
[0015] 定位和导向工具分为奇数定位和导向工具或偶数定位和导向工具，固定柱的顶端插入到奇数定位和导向工具或偶数定位和导向工具中，奇数定位和导向工具或偶数定位和导向工具设置在组件导向框的正上方。
[0016] 奇数定位和导向工具包括固定导向板，固定导向板同时与所有的固定柱的顶端连接，固定导向板上设置有若干个奇数位导向孔；所述固定导向板的数量为两块，且两块固定导向板相互平行，其中一块固定导向板设置在另一块固定导向板的正上方，固定导向板之间设置有支撑柱，支撑柱的两端分别与固定导向板垂直固定，设置在下方的固定导向板与所有的固定柱的顶端连接，奇数位导向孔均设置在两块固定导向板上，且保护管能够插入到奇数位导向孔中并沿着奇数位导向孔的轴线方向移动。
[0017] 偶数定位和导向工具包括固定导向板，固定导向板同时与所有的固定柱的顶端连接，固定导向板上设置有若干个偶数位导向孔；所述固定导向板的数量为两块，且两块固定导向板相互平行，其中一块固定导向板设置在另一块固定导向板的正上方，固定导向板之间设置有支撑柱，支撑柱的两端分别与固定导向板垂直固定，设置在下方的固定导向板与所有的固定柱的顶端连接，偶数位导向孔均设置在两块固定导向板上，且保护管能够插入到偶数位导向孔中并沿着偶数位导向孔的轴线方向移动。
[0018] 根据燃料组件燃料分布，设计了奇偶两种类型的破损燃料棒水下抽取和复装定位装置，实现了燃料棒抽取和复装过程中的快速对中，为破损燃料棒快速抽取和安装提供定位和导向；根据压水堆燃料组件燃料棒分布特点，设计了奇偶导向板，可以通过奇或者偶导向板四个方位旋转，以少数导向孔实现了燃料组件289根燃料棒任意位置破损燃料棒抽取和复装的定位和导向。
[0019] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明建立了燃料组件水下拔棒技术，在燃料棒更换装置上安装拉拔力测量部件，实时反映每根燃料棒的拉拔力大小，保护破损燃料棒拉拔过程中燃料棒安全和结构完整性，降低了拉拔过程中燃料棒断裂风险，为燃料组件修复技术支持。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权1项，从权-1项
1.一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）移动上管座固定工具至上管座的正上方，将上管座固定工具的插脚插入上管座对应的孔中，下压上管座固定工具的把手，锁定上管座；
（2）移动螺钉拆装工具至上管座正上方，螺钉拆装工具的下端插入到上管座任何一个螺钉孔中，旋动旋转手柄控制气缸打开螺钉拆装工具下端的抓具，旋转螺钉拆装工具使其能够自然的进入套筒中并抓紧该螺钉，按下螺钉拆装工具的压紧锁关闭抓具，用力矩扳手转动螺钉拆装工具向同一个方向旋转，将上管座固定螺钉旋出后移动螺钉拆装工具将螺钉放入螺钉储存装置中，重复上述拆卸步骤，至所有螺钉全部取出并放入螺钉储存装置中；
（3）移走套筒螺钉拆装工具，将上管座安装工具移动至上管座的正上方，上管座安装工具的明示插脚插入上管座对应的孔中，按动上管座安装工具的气动开关锁紧上管座，提升上管座安装工具，将上管座从原燃料组件中移出；
（4）将已拆卸的上管座移动到待安装的燃料组件的正上方，通过上管座安装工具不断调整上管座位置，找到上管座的最佳安装位置，按动上管座安装工具的气动开关放下上管座，然后移除上管座安装工具，将螺钉拆装工具移动到新螺钉储存装置的正上方，用螺钉拆装工具的抓具抓紧其中一颗螺钉，并将该螺钉插入对应的螺孔中，打开螺钉拆装工具的气动开关，锁紧螺钉，用力矩扳手转动螺钉拆装工具向同一个方向旋转，重复上述安装步骤，直至将所有螺钉孔中的新螺钉都安装在上管座螺孔位置；
（5）安装完成后，移出螺钉拆装工具，将封硅工具放置在已安装螺钉的螺孔正上方，将螺钉压接工具插入螺孔中依次对每个螺钉进行压接处理；
（6）根据破损燃料棒位置，选择抽取和复装定位装置中定位和导向工具中的奇数定位和导向工具（31）或者偶数定位和导向工具（41），通过吊车将奇数定位和导向工具（31）或者偶数定位和导向工具（41）放入水下，根据破损燃料棒位置，调整奇数定位和导向工具（31）或者偶数定位和导向工具（41）的方向，旋紧调整螺栓（36），固定定位和导向工具；
（7）取出燃料棒抽取和安装工具，安装拉拔力测量系统后，调整摄像头位置至破损燃料棒位置孔，移动燃料棒抽取和安装工具至破损燃料正上方，依靠工具自身重力缓慢向下运动，当外部保护管（26）进入奇数位导向孔（32）或者偶数位导向孔（42），调整摄像头向下运动，当运动遇到阻力时，给予外力下压把手，确认燃料棒完全进入外部保护管（26）和燃料棒抓具（24），关闭启动阀门，锁紧燃料棒；
（8）提升燃料棒抽取和复装工具，观察显示器（45）上显示的拉力值，拉力突然变化值在±10%以内时，继续提升燃料棒抽取和复装工具，注视显示器（45），观察拉拔力变化，至破损燃料棒完全拔出放入储存位置；
（9）移动燃料棒抽取和安装工具到新燃料棒储存位置，将燃料棒抓具（24）伸出后锁紧新燃料棒上端赛，提升工具至新燃料棒下端赛位于破损燃料棒奇数位导向孔（32）或者偶数位导向孔（42）正上方，移动吊装工具，依靠工具自身重力将新燃料棒复装，当工具下行遇到阻力时，给予向下的外力，将新燃料棒安装到位。
2.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述上管座固定工具包括支撑杆（4），支撑杆（4）的底部固定有支撑架（5），支撑架（5）上设置有制动器（2）和若干个插脚（1），在支撑杆（4）上设置有把手（3），且把手（3）穿过支撑杆（4），把手（3）的轴线和支撑杆（4）的轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述螺钉拆装工具包括内部中空的拆装杆（8），拆装杆（8）的顶部安装有压紧锁（20），拆装杆（8）的底部安装有抓具（9），拆装杆（8）的外壁套合有旋转手柄（6）和气缸（7），且旋转手柄（6）设置在气缸（7）和压紧锁（20）之间，气缸（7）与拆装杆（8）内部连通。
4.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述上管座安装工具包括安装杆（10），安装杆（10）的底部固定有安装架（11），安装架（11）上设置有明示插脚（13）和对角吊钩（12），安装杆（10）的外壁上设置有气动开关（14）。
5.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述螺钉压接工具包括内部中空的压接杆（17），在压接杆（17）的底部安装有冲压机（18），冲压机（18）中设置有重锤（19），压接杆（17）的顶部设置有拧紧螺钉（15），在压接杆（17）的外壁上套合有控制气缸（16），且控制气缸（16）与冲压机（18）连接。
6.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述抽取和安装工具包括内部中空的外筒（25），外筒（25）中设置有与其同轴的内筒（23），并且内筒（23）能够沿着其自身的轴线移动，外筒（25）的一端设置有锁紧环（28），且内筒（23）穿过锁紧环（28），内筒（23）远离锁紧环（28）的一端安装有燃料棒抓具（24）；拉拔力测量系统包括相互连接的控制器（44）和拉力传感器（43），且拉力传感器（43）和内筒（23）连接，控制器（44）中设置有显示器（45）；外筒（25）远离锁紧环（28）的一端设置有保护管（26），且保护管（26）与外筒（25）连通，燃料棒抓具（24）能够插入到保护管（26）中进行移动，保护管（26）能够插入到抽取和复装定位装置中并且沿着其自身的轴线方向移动；保护管（26）的中心线、燃料棒抓具（24）的中心线以及内筒（23）的中心线重合；锁紧环（28）上设置有能够控制锁紧环（28）开闭的气动控制开关（21）；外筒（25）的内壁内凹形成若干个限位框（27），内筒（23）的外壁套有若干个限位盘（29）。
7.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述抽取和复装定位装置包括灵活导向板（37），灵活导向板（37）的上方设置有组件导向框（34），且组件导向框（34）与灵活导向板（37）固定，在灵活导向板（37）上方设置有若干根相互平行的固定柱（35），固定柱（35）的底端均垂直固定在灵活导向板（37）上，组件导向框（34）设置在固定柱（35）围绕形成的区域之间，在灵活导向板（37）的上方设置有定位和导向工具，且固定柱（35）的顶端插入到定位和导向工具中，定位和导向工具设置在组件导向框（34）的正上方；
所述灵活导向板（37）的上方设置有固定台架（39），组件导向框（34）设置在固定台架（39）中并且与固定台架（39）固定，其中一根固定柱（35）穿过固定台架（39），在固定台架（39）上设置有调整螺栓（36），且调整螺栓（36）与穿过固定台架的固定柱（35）的侧壁接触，并且调整螺栓（36）穿过固定台架（39），在固定台架（39）上设置有螺钉（38），螺钉（38）穿过固定台架（39）并与灵活导向板（37）接触。
8.根据权利要求7所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述定位和导向工具分为奇数定位和导向工具（31）或偶数定位和导向工具（41），固定柱（35）的顶端插入到奇数定位和导向工具（31）或偶数定位和导向工具（41）中，奇数定位和导向工具（31）或偶数定位和导向工具（41）设置在组件导向框（34）的正上方。
9.根据权利要求8所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述奇数定位和导向工具（31）包括固定导向板（33），固定导向板（33）同时与所有的固定柱（35）的顶端连接，固定导向板（33）上设置有若干个奇数位导向孔（32）；所述固定导向板（33）的数量为两块，且两块固定导向板（33）相互平行，其中一块固定导向板（33）设置在另一块固定导向板（33）的正上方，固定导向板（33）之间设置有支撑柱（40），支撑柱（40）的两端分别与固定导向板（33）垂直固定，设置在下方的固定导向板（33）与所有的固定柱（35）的顶端连接，奇数位导向孔（32）均设置在两块固定导向板（33）上，且保护管（26）能够插入到奇数位导向孔（32）中并沿着奇数位导向孔（32）的轴线方向移动。
10.根据权利要求8所述的一种燃料组件水下拔棒方法，其特征在于，所述偶数定位和导向工具（41）包括固定导向板（33），固定导向板（33）同时与所有的固定柱（35）的顶端连接，固定导向板（33）上设置有若干个偶数位导向孔（42）；所述固定导向板（33）的数量为两块，且两块固定导向板（33）相互平行，其中一块固定导向板（33）设置在另一块固定导向板（33）的正上方，固定导向板（33）之间设置有支撑柱（40），支撑柱（40）的两端分别与固定导向板（33）垂直固定，设置在下方的固定导向板（33）与所有的固定柱（35）的顶端连接，偶数位导向孔（42）均设置在两块固定导向板（33）上，且保护管（26）能够插入到偶数位导向孔（42）中并沿着偶数位导向孔（42）的轴线方向移动。
