ЗАЩИТНЫЙ КОЖУХ ТОПЛИВНОЙ ОБОЛОЧКИ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ СТЕРЖНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК G21C21/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к защитному кожуху топливной оболочки, способу изготовления топливных стержней и устройству для его осуществления.

Основной областью применения настоящего изобретения является ядерная энергетика и радиоактивное топливо.

В частности, изобретение относится к кожуху, предпочтительно трубчатому и металлическому, используемому при заполнении оболочки топливными таблетками.

Уровень техники

Операция заполнения оболочки топливными таблетками происходит в наконечнике оболочки. В нем выполнен канал, в один конец которого герметично вводят конец оболочки, а в другой - топливные таблетки, расположенные на одной линии для заполнения оболочки, которую впоследствии закрывают.

Очень важно предохранять пространство, в котором находится оболочка, от загрязнения и/или заражения от таблеток. Существует также опасность заражения конца оболочки, через который осуществляют заполнение.

Чтобы избежать распространения этого загрязнения и/или заражения оболочки, на первом этапе производят очистку конца стержня. Операцию очистки осуществляют в сухом состоянии, протирая тряпкой соответствующую поверхность. Эту очистку обычно производят после операции заполнения (то есть после отделения образованного, таким образом, стержня от наконечника оболочки). Затем, на втором этапе производят очистку наружной боковой поверхности оболочки.

Этапы очистки автоматизированы и управляются дистанционно. Это очень сложная и трудоемкая операция, и качество очистки зависит, в частности, от ее продолжительности.

После заполнения стержень закрывают, после чего проверяют уровень заражения оболочки: если этот уровень превышает заранее заданное пороговое значение, осуществляют дополнительный этап очистки, как правило, вручную, входя в контакт со стержнем, который излучает радиацию и является загрязняющим.

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа изготовления ядерного топливного стержня, который позволит сократить этапы очистки.

Задачей изобретения также является создание устройства для изготовления ядерного топливного стержня, позволяющего защитить стержень от загрязнений.

Раскрытие изобретения

Первая из указанных задач решена в способе изготовления топливного стержня, включающем установку защитного кожуха, предохраняющего открытый конец оболочки, и удаление этого кожуха перед установкой пробки.

Таким образом, основным объектом настоящего изобретения является способ изготовления топливных стержней, характеризующийся тем, что:

а) устанавливают кожух на открытый конец оболочки, при этом кожух содержит канал с внутренним заплечиком для предохранения поверхности открытого конца оболочки,

б) вводят конец оболочки с кожухом в наконечник,

в) изолируют пространство, в которое заходят таблетки, от наружного пространства,

г) заполняют оболочку таблетками,

д) прекращают заполнение, когда оболочка содержит определенное количество таблеток,

е) извлекают конец оболочки из наконечника,

ж) удаляют кожух.

Способ в соответствии с настоящим изобретением может также включать этап установки пробки на открытый конец оболочки.

Во время этапа б) для подведения оболочки к наконечнику до момента стыковки открытого конца оболочки с наконечником могут быть приведены в действие средства привода.

Во время этапа в) приводят в действие средства ограничения, чтобы они герметично взаимодействовали со всей периферией граничного участка кожуха для изолирования зоны, в которую заходят таблетки, от наружной зоны.

Во время этапа г) приводят в действие средства подачи для перемещения топливных таблеток во входную зону и используют средства введения топливных таблеток в канал наконечника оболочки, пока в оболочке не окажется необходимое количество топливных таблеток.

Во время этапа д) отключают средства подачи и средства введения топливных таблеток.

Кроме того, на этапе д) приводят в действие средства привода для отделения оболочки от наконечника, пока оболочка не окажется в выходной зоне.

На этапе ж) приводят в действие средства удаления кожуха с оболочки и удаляют кожух.

Объектом настоящего изобретения является также устройство для изготовления топливных стержней с продольной осью при помощи оболочки, трубчатого защитного кожуха, содержащего канал с внутренним заплечиком, предназначенным для предохранения поверхности открытого конца оболочки, и топливных таблеток, содержащее:

- наконечник оболочки с каналом, выполненным между входным участком для поступления топливных таблеток и выходным участком, имеющим возможность введения в него конца оболочки с кожухом,

- средства ограничения, выполненные с возможностью взаимодействия с кожухом для герметичного изолирования выходной зоны от входной зоны,

- средства подачи, выполненные с возможностью подачи топливных таблеток во входную зону,

- средства введения топливных таблеток во входной участок канала наконечника и в оболочку,

- убирающиеся средства привода, выполненные с возможностью взаимодействия с оболочкой для обеспечения движения оболочки в выходной зоне к наконечнику и/или от него между отведенным положением, в котором оболочка находится за пределами канала, и стыковочным положением,

- средства удаления кожуха с оболочки.

В частности, выходной участок канала кожуха выполнен с возможностью охвата первого конца оболочки, при этом первый конец оболочки охвачен кожухом, а выходной участок канала выполнен с возможностью вхождения в герметичный контакт с наружной поверхностью первого конца кожуха в стыковочном положении.

Предпочтительно наконечник оболочки и средства ограничения представляют собой тела вращения относительно продольной оси.

Кроме того, устройство может содержать средства установки кожуха вокруг оболочки на ее концевом участке, представляющем собой первый конец.

Предпочтительно конец канала наконечника оболочки, расположенный на выходном участке канала, содержит внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении входного участка канала.

Кроме того, устройство может содержать направляющие средства, расположенные на выходе средств ограничения и позволяющие направлять движение оболочки по отношению к выходному участку наконечника.

В третьем варианте осуществления изобретения средства ограничения содержат надувную кольцевую прокладку, выполненную с возможностью охвата граничного участка и вхождения в контакт с наружной поверхностью граничного участка в активном положении.

В одном варианте осуществления изобретения средства удаления могут содержать захватный зажим, включающий в себя по меньшей мере две части, выполненные с возможностью захвата первого конца кожуха в соответствии с настоящим изобретением, и содержащий по меньшей мере один радиальный выступ, предназначенный для взаимодействия с пазом для удержания кожуха и его отделения от оболочки путем тянущего усилия.

В другом варианте осуществления изобретения средства удаления содержат по меньшей мере один элемент, представляющий собой толкатель, выполненный с возможностью охвата оболочки на по меньшей мере части ее контура сзади второго конца кожуха и с возможностью перемещения кожуха путем толкающего усилия, отделяя его от указанной оболочки со скольжением.

Во втором варианте осуществления изобретения средства ограничения содержат кольцевую прокладку, установленную в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности первого конца кожуха.

В третьем варианте осуществления изобретения средства ограничения содержат прокладку с кромкой, которая выполнена с возможностью охвата граничного участка кожуха и с возможностью вхождения в контакт с наружной поверхностью граничного участка в зажатом положении.

Кожух защищает оболочку в течение всей операции заполнения оболочки, а затем его извлекают и удаляют в мусоросборник для дальнейшей обработки.

Таким образом, просто и эффективно обеспечивают защиту от загрязнения и/или заражения наружной поверхности оболочки топливного стержня, причем операции по защите можно автоматизировать, а количество отходов сводится к минимуму.

В этом случае исключаются вышеупомянутые этапы очистки, а операции очистки, которые необходимо производить вручную, то есть требующие присутствия операторов поблизости и/или их контакта с оболочками и/или топливными стержнями, сведены к минимуму.

Кроме того, исключение или, по крайней мере, сведение к минимуму этих операций очистки приводит к существенному выигрышу во времени в процессе производства топливных стержней.

Объектом настоящего изобретения является также защитный кожух для ядерной топливной оболочки, содержащий корпус с продольной осью, канал, по меньшей мере часть которого выполнена с возможностью герметичного взаимодействия с периферической стенкой оболочки, при этом канал содержит первую часть меньшего диаметра и вторую часть большего диаметра, по меньшей мере часть которой выполнена с возможностью герметичного взаимодействия с периферической стенкой оболочки, при этом первая и вторая части сопрягаются через заплечик, который выполнен с возможностью защиты открытой концевой поверхности оболочки.

В одном варианте осуществления изобретения кожух содержит также средства захвата, выполненные на наружной стенке кожуха, например, в виде кольцевого паза.

В другом варианте осуществления изобретения кожух на своем конце со стороны части меньшего диаметра содержит уступ, снабженный прокладкой.

Предпочтительно кожух содержит уплотнительные буртики, выступающие из внутренней стенки второй части большего диаметра и выполненные с возможностью вхождения в плотный контакт с наружной стенкой оболочки.

Последующее описание и прилагаемые чертежи представлены исключительно в качестве иллюстративных неограничивающих примеров.

Краткое описание чертежей

На фиг.1-3 схематично показан вид сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением в первом варианте его выполнения во время различных этапов изготовления топливного стержня;

на фиг.4 детально показана зона IV, изображенная на фиг.1;

на фиг.5-10 схематично показан вид сбоку устройства в соответствии с настоящим изобретением во втором варианте его выполнения во время различных этапов изготовления топливного стержня;

на фиг.11 и 12 показан детальный вид, аналогичный виду, изображенному на фиг.4, на котором показаны различные относительные положения между оболочкой и наконечником, при этом на фигурах изображены соответственно исходное и конечное положения этапа, показанного на фиг.6;

на фиг.13 показан вид, аналогичный виду, изображенному на фиг.6, для третьего варианта выполнения устройства согласно изобретению;

на фиг.14а показан вид в перспективе кожуха в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.14b показан вид в продольном разрезе кожуха, изображенного на фиг.14а.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показано устройство 100, изображенное на стадии, предшествующей формированию стержня.

Топливные таблетки 20 расположены вдоль на продольной оси Х-Х′, вокруг которой расположена также полая оболочка 30, предназначенная для размещения стопки таблеток 20 с целью формирования стержня.

Оболочка 30 содержит первый конец 30а, изображенный на фиг.1 справа, и второй конец 30b, изображенный на фиг.1 слева.

Кожух 40 закрывает концевой участок оболочки 30, содержащий первый конец 30а.

Оболочка 30 и кожух 40 выполнены в виде тел вращения относительно оси Х-Х′.

Предпочтительно оболочка 30 выполнена в виде металлической трубы, например, из циркониевого сплава (циркаллой).

Кожух 40 представляет собой одноразовый защитный элемент для предохранения оболочки 30, выполненный, например, из относительно жесткого эластомера.

Чтобы свести к минимуму количество отходов, кожух 40 должен иметь небольшую длину и минимальную толщину.

Кожух 40 устанавливают на концевом участке оболочки 30 за пределами устройства 100 заполнения оболочки, показанного на фиг.1. Эту операцию можно осуществлять вручную за пределами изолированного пространства, такого как камера с перчатками, в которой будут находиться топливные таблетки и сформированные в дальнейшем стержни.

Установка кожуха 40 на оболочке может быть также осуществлена автоматически внутри или снаружи камеры с перчатками.

Защитный кожух 40, показанный на фиг.14а и 14b, содержит корпус 401 в виде правильного цилиндра с осью А-А′ и центральный канал 403, также имеющий ось А-А′. Канал содержит первую часть 405 меньшего диаметра и вторую часть 407 большего диаметра, сопряженные через заплечик 409. Заплечик 409 должен упираться в конец 30а оболочки 30 так, чтобы изолировать его от осколков таблеток во время их загрузки в оболочку.

В представленном примере предпочтительно вторая часть 407 имеет диаметр, превышающий наружный диаметр оболочки, и содержит кольцевые буртики 411, выступающие из внутренней стенки указанной второй части. Буртик 411b выполнен с возможностью вхождения в плотный контакт с оболочкой для защиты от заражения при прохождении таблеток и обеспечивает ее удержание за счет упругого расширения кожуха на оболочке. Буртик 411b направляет кожух на оболочке.

Кожух может содержать несколько буртиков 411.

В представленном примере кожух содержит два буртика, однако в соответствии с изобретением кожух может содержать один или несколько буртиков.

В представленном примере буртики имеют по существу прямоугольное сечение, однако сечение может быть в виде елочки или любой другой формы.

Кроме того, кожух может содержать вторую часть меньшего диаметра, по существу меньшего, чем диаметр оболочки.

Предпочтительно первый конец 40а кожуха содержит на внешней поверхности скошенную фаску 413 с целью облегчения его введения в наконечник оболочки.

Свободный конец части 407 большего диаметра предпочтительно содержит скошенную фаску 415 на своей внутренней поверхности для облегчения введения оболочки 30 в кожух 40.

Как показано на фиг.1, устройство 100 заполнения оболочки содержит наконечник 102 оболочки, расположенный вдоль оси Х-X′ и содержащий первый конец 102а и второй конец 102b. Через наконечник 102 оболочки от первого конца 102а до второго конца 102b проходит канал 104. Диаметр этого канала 104 позволяет продвигать таблетки 20, поступающие партиями от первого конца 102а, причем эти таблетки 20 перемещаются толкающим усилием от толкателя (не показан) в направлении второго конца 102b.

Как показано на фиг.1, партию таблеток 20 размещают внутри канала 104 с входным участком 104а, изображенным на фиг.1 справа. Входной участок 104а канала является цилиндрическим с круглым сечением, а выходной участок 104b канала 104 имеет слегка расширяющуюся форму усеченного конуса, который имеет диаметр, увеличивающийся в направлении второго конца 102b наконечника оболочки.

Эта расширяющаяся форма облегчает позиционирование и центровку первого конца 30а оболочки 30 внутри выходного участка 104b канала 104.

На выходном участке 104b канала 104 наконечник 102 оболочки содержит внутреннюю деталь 102′, показанную в увеличенном виде на фиг.4.

Как показано на фиг.4, эта внутренняя деталь 102′ охватывает выходной участок 104b канала 104, начиная от первого конца 104b1, имеющего круглое сечение с диаметром, идентичным и находящимся на одной линии с диаметром входного участка 104а канала 104, и до второго конца 104b6 выходного участка 104b. Этот второй конец 104b6 имеет круглое сечение и диаметр, больший, чем диаметр входного участка 104а канала 104, и выполнен коаксиально с этим каналом.

Между первым концом 104b1 и вторым концом 104b6 выходного участка 104b канал 104 последовательно содержит внутренний заплечик 104b2, выполненный в направлении, перпендикулярном оси Х-X′, кольцевой паз 104b3, открытый в сторону внутреннего заплечика 104b2, круглый участок 104b4, имеющий диаметр, больший, чем диаметр первого конца 104b1, и на большей части длины внутренней детали 102 - конусный участок 104b5, расширяющийся от диаметра круглого участка 104b4 до второго конца 104b6.

Как показано на фиг.4, трубчатая оболочка 30, покрытая кожухом 40, имеет наружный диаметр, по существу равный диаметру круглого участка 104b4.

Кроме того, как показано на фиг.4, первый конец 40а кожуха 40 выступает за пределы первого конца 30а оболочки 30. В частности, первый конец 40а кожуха 40 имеет большую толщину, соответствующую сумме толщин оболочки 30 и второго конца 40b кожуха 40. Первый конец 40а кожуха 40 выполнен по существу вдоль круглого участка 104b4 и кольцевого паза 104b3. Поверхность 40а′ первого конца 40а кожуха 40, обращенная в направлении входного участка 104а канала 104, упирается во внутренний заплечик 104b2: в этом положении, как показано на фиг.4, круглая стенка первого конца входного участка 104b, внутренний диаметр первого конца 40а кожуха 40 и внутренний диаметр первого конца 30а оболочки 30 по существу находятся на одной линии, что позволяет снизить опасность задержки таблеток во время операций их перемещения.

В вышеуказанном положении, показанном на фиг.4, оболочка 30, закрытая кожухом 40, установлена в стыковочном положении в канале 104 наконечника 102 оболочки.

Как показано на фиг.1, покрытая кожухом оболочка 30 приводится в стыковочное положение, показанное на фиг.4, при помощи ролика 106, который выполнен убирающимся.

Между вторым концом 102b наконечника 102 оболочки и вторым концом 40b кожуха 40 устанавливают надувную кольцевую прокладку 108, плотно и герметично охватывающую граничный участок 40с кожуха 40.

В частности, прокладка 108 содержит центральный участок 108а и два концевых участка 108b и 108с. Центральный участок 108а ограничивает цилиндрический канал круглого сечения, который входит в плотный контакт с граничным участком 40с, имеющим по существу такую же длину.

Оба концевых участка 108b и 108с ограничивают канал в виде усеченного конуса, расширяющийся от центрального участка 108а. Система подачи воздуха под давлением (не показана) позволяет накачивать прокладку 108 так, чтобы, когда прокладка 108 находится под давлением, то есть в активном положении, центральный участок 108 входил в герметичный контакт с наружной поверхностью граничного участка 40с.

Это активное положение обеспечивают до поступления таблеток 20 в наконечник оболочки, а после заполнения оболочки 30 (это положение показано двойным пунктиром на фиг.2) прокладку 108 переводят в нерабочее положение путем удаления сжатого воздуха.

Со стороны подачи оболочки 30 (на фиг.1 слева) перед этой надувной прокладкой 108 установлена кольцевая направляющая деталь 110, имеющая первый конец 110а, содержащий круглый канал незначительной толщины, позволяющей ему заходить в канал надувной прокладки. Второй конец 110b кольцевой направляющей детали 110 содержит канал в виде усеченного конуса, образуя входную направляющую для оболочки 30, покрытой кожухом 40.

Направляющая деталь 110 и надувная прокладка 108 изолируют зону 112, которая может быть заражена и в которую заходят топливные таблетки 20 (на фиг.1 справа), от зоны 114, не подвергающейся заражению от таблеток 20. Кожух 40 имеет такую длину, чтобы простираться от внутреннего заплечика 104b2 (фиг.4) по меньшей мере до второго конца 110b кольцевой направляющей детали 110. В представленном примере второй конец 40b кожуха выступает из второго конца 110b кольцевой направляющей детали 110.

Подверженная заражению зона 112 в дальнейшем будет называться «входной зоной», а не подверженная заражению зона 114 будет называться «выходной зоной», при этом зоны 112 и 114 отделены друг от друга в продольном направлении вдоль оси Х-X′ центральным участком 108а накачивающейся прокладки.

Устройство для изготовления стержней содержит также средства подачи (не показаны), выполненные с возможностью подачи стопок топливных таблеток 20 во входную зону 112.

Начиная от положения, показанного на фиг.1, таблетки 20 вводятся во входной участок 104а канала 104 наконечника, затем таблетки 20 проталкиваются (стрелка 115 на фиг.1) внутрь оболочки 30. Таким образом, несколько стопок таблеток 20 стыкуются друг с другом внутри оболочки 30, образуя стержень. Описание закупоривания или герметичного закрывания этого стержня опущено.

Положение, показанное на фиг.1, изображено на фиг.2 пунктирной линией. В положении, показанном на фиг.2, ролик 106 убран, т.е. отведен для исключения возможного заражения.

Второй конец 30b оболочки 30 захватывается манипуляционным зажимом (не показан). После этого оболочку 30 отводят от наконечника 102, от прокладки 108 и от направляющей детали 110 (стрелка 117 на фиг.2) до отведенного положения оболочки 30, которое показано сплошной линией на фиг.2.

В этом отведенном положении зажим 116 открывают и устанавливают вокруг первого конца 40а кожуха 40, после чего этот зажим 116 смыкают вокруг этого первого конца 40а.

Внутренний контур зажима 116 имеет форму, соответствующую форме наружного контура первого конца 40а кожуха 40 (фиг.14а и 14b). В частности, зажим 116 содержит выступ 118, который заходит в соответствующую канавку 40а′′ или предпочтительно в кольцевой паз на наружной поверхности первого конца 40а кожуха 40.

Выступ 118 может быть как кольцевым, так и некольцевым. Как правило, зажим 116 содержит по меньшей мере один радиальный выступ, предназначенный для взаимодействия с канавкой 40а′′ с целью удержания кожуха 40 и его отделения тянущим усилием от оболочки 30, которая в свою очередь удерживается вышеупомянутым манипуляционным зажимом.

Из положения, показанного на фиг.2, в котором зажим 116 сомкнут вокруг первого конца 40а кожуха 40 (на фиг.3 показано пунктирными линиями), зажим 116 передвигают в сторону наконечника 102 оболочки (по стрелке 119): кожух 40, использованный во время заполнения оболочки 30 таблетками 20, теперь отделен от оболочки 30.

После этой операции отделения захватный зажим 116 открывают, и кожух 40 падает (стрелка 120) под действием собственного веса в предусмотренный для этой цели мусоросборник (не показан).

Открытый зажим 116 возвращается в исходное положение, показанное на фиг.1, в ожидании поступления другой оболочки 30.

Таким образом, вся часть оболочки 30, находившаяся во входной зоне 112, была защищена от какого-либо заражения таблетками 20 при помощи кожуха 40, который затем отделяют от оболочки 30 и удаляют. Таким образом просто и эффективно обеспечивается защита от любого загрязнения и/или от любого заражения наружной поверхности оболочки 30 топливного стержня во время операции заполнения оболочки.

На фиг.5-10 показан второй вариант выполнения устройства, обозначенного общей позицией 200. Элементы, общие для первого варианта выполнения устройства 100 и для второго варианта выполнения устройства 200 заполнения оболочки обозначены теми же позициями, что и в предыдущем описании первого варианта выполнения.

Устройство 200 согласно второму варианту осуществления изобретения содержит наконечник 102 оболочки, который охвачен различными монтажными элементами, обозначенными в совокупности позицией 202.

Аналогичные монтажные элементы могут быть установлены вокруг наконечника 102 оболочки и в первом варианте выполнения устройства 100, даже если они на фиг.1-3 не показаны.

Устройство 200 не содержит прокладки 108, направляющей детали 110 и зажима 116 из первого варианта выполнения. Оболочку 30, покрытую кожухом 40, перемещают в наконечник 102 при помощи приводного ролика 106, при этом стыковочное положение достигается при помощи толкающего элемента 204, что будет пояснено ниже со ссылками на фиг.5 и 6.

Элемент, образующий толкатель 204, состоит из двух половин, выполненных с возможностью захвата по меньшей мере части круглого контура наружной поверхности оболочки 30, при этом внутренняя жесткая часть 206 при сжатии обеспечивает герметичный контакт.

Внутренняя часть 206 толкателя 204 предпочтительно выполнена из такого материала, как эластомер, что позволяет избежать появления царапин на оболочке.

Когда приводной ролик 106 подводит первый конец 30а оболочки 30 внутрь канала 104, открытый толкатель 204 переходит из заднего положения, показанного на фиг.5 пунктирной линией, в переднее положение, показанное на фиг.5 сплошной линией, приближаясь к кожуху 40 в направлении стрелки 209.

После этого толкатель 204 плотно смыкается вокруг наружной поверхности оболочки 30 (на фиг.6 этот этап показан пунктирной линией).

Затем толкатель 204 перемещают (стрелка 209 на фиг.6) вдоль оболочки 30 до положения упора во второй конец 40b кожуха 40.

Толкатель 204 продолжает двигаться в направлении стрелки 209 в сомкнутом положении вокруг оболочки 30 пока не достигнет положения, показанного на фиг.4, когда оболочка 30 стыкуется с дном наконечника 102.

Именно в этом стыковочном положении, показанном на фиг.6 и соответствующем положению, показанному на фиг.1 первого варианта выполнения, происходит заполнение оболочки 30 топливными таблетками 20 для формирования стержня.

После этой операции заполнения оболочки таблетками, как показано пунктирной линией на фиг.7, толкатель 204 размыкается, отходя от оболочки 30 в радиальном направлении, затем отводится от наконечника 102 в продольном направлении, показанном стрелой 210.

Начиная от положения оболочки, показанного на фиг.7, или от положения, показанного на фиг.8 пунктирной линией, отделение оболочки 30 от наконечника 102 происходит аналогично отделению, описанному со ссылками на фиг.2 и осуществляемому при помощи манипуляционного зажима, до положения, показанного на фиг.8 сплошной линией.

После этого толкатель 204 плотно смыкают вокруг оболочки 30 и перемещают в направлении наконечника 102 (по стрелке 213 на фиг.9), снимая, таким образом, кожух 40 с оболочки 30, которая остается в отведенном положении. Перемещение кожуха 40 приводит к полному отделению (положение, показанное пунктирной линией на фиг.9) оболочки 30 и к падению (стрелка 217) кожуха 40 под действием веса в мусоросборник.

Затем толкатель 204 открывают в радиальном направлении (фиг.10) и оболочку 30, заполненную топливными таблетками 20, отделяют от устройства 200 (по стрелке 215) для закупоривания.

На фиг.11 и 12 в увеличенном масштабе показаны некоторые относительные положения между оболочкой 30, покрытой кожухом 40, и внутренней деталью 102′ наконечника 102.

В частности, на фиг.11 показано положение, изображенное на фиг.5, а на фиг.12 - положение, изображенное на фиг.6, которое было показано также на фиг.4 для первого варианта осуществления изобретения.

По сравнению с первым вариантом выполнения устройства изменение претерпел только первый конец 40а кожуха 40: канавка 40а′′ выполнена до поверхности 40а′ и снабжена кольцевой прокладкой 216 из эластомера, предназначенной для защиты от заражения канала 104 на уровне внутренней детали наконечника 102, когда топливные таблетки 20 размещают внутри оболочки 30.

Во втором варианте выполнения устройства прокладка 216 отделяет (фиг.6) входную зону 212, которая может быть заражена, от выходной зоны 214, а толкатель 204 выполняет ту же функцию манипуляции, что и зажим 116 в первом варианте выполнения устройства.

Третий вариант выполнения устройства, обозначенного позицией 300 на фиг.13, отличается от второго варианта выполнения тем, что толкатель 204 заменен на толкатель 304 и имеется прокладка 306 с кромками.

В этом случае толкатель 304 не содержит внутренней части 206, входящей в контакт с наружной поверхностью оболочки 30, и выполнен в виде единой детали.

Этим толкателем 304 манипулируют точно так же, как и толкателем 204, показанным на фиг.5-10.

Прокладку 306 с кромками устанавливают рядом со вторым концом 102b наконечника, при этом кромка входит в плотный и герметичный контакт с наружной поверхностью кожуха 40 в зоне граничного участка.

Как показано на фиг.13, предпочтительно кромку 306а располагают продольно как можно ближе ко второму концу 102b наконечника оболочки на уровне первого конца прокладки 306 с кромками.

В третьем варианте выполнения устройства входную зону 312 от выходной зоны 314 отделяет кромка 306а прокладки 306.

Второй конец 306b прокладки 306 с кромками содержит усеченное конусное отверстие, расширяющееся от первого конца 306а и предназначенное для облегчения введения оболочки 30 в направлении наконечника 102.

В части относительного расположения первого конца 40а кожуха и выходного участка 104b канала фиг.11 и 12 могут быть использованы также для иллюстрации третьего варианта выполнения устройства, за исключением прокладки 216, наличие которой в этом случае необязательно.

Как следует из трех представленных и описанных вариантов выполнения устройства, кожух 40 выступает по существу справа, то есть за пределы первого конца 30а оболочки 30.

Изобретение относится к защитному кожуху топливной оболочки, способу изготовления топливных стержней и устройству для его осуществления. Сущность изобретения: способ изготовления топливных стержней, включает этапы, на которых:

а) устанавливают кожух на открытый конец (30а) оболочки (30), при этом указанный кожух содержит канал, оборудованный внутренним заплечиком, предназначенным для предохранения поверхности открытого конца (30а) оболочки (30),

б) вводят конец (30а) оболочки с кожухом в наконечник,

в) изолируют пространство, в которое заходят таблетки, от наружного пространства,

г) заполняют оболочку таблетками,

д) останавливают заполнение, когда оболочка содержит определенное количество таблеток,

е) извлекают конец (30а) оболочки из наконечника,

ж) удаляют кожух.

Объектами настоящего изобретения являются также устройство для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением и защитный кожух для ядерной топливной оболочки.

Техническим результатом изобретения является сокращение этапов очистки ядерного топливного стержня при изготовлении, защита стержня от загрязнений. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ изготовления топливных стержней, характеризующийся тем, что включает этапы, на которых:
а) устанавливают кожух на открытый конец (30а) оболочки (30), при этом кожух содержит канал с внутренним заплечиком, предназначенным для предохранения поверхности открытого конца (30а) оболочки (30),
б) вводят конец (30а) оболочки с кожухом в наконечник,
в) изолируют пространство, в которое заходят таблетки, от наружного пространства,
г) заполняют оболочку таблетками,
д) прекращают заполнение, когда оболочка содержит определенное количество таблеток,
е) извлекают конец (30а) оболочки из наконечника,
ж) удаляют кожух.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что включает этап, на котором устанавливают пробку на открытый конец (30а) оболочки.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, характеризующийся тем, что во время этапа б) приводят в действие средства (106) привода для подведения оболочки (30) к наконечнику (102) до момента стыковки открытого конца (30а) оболочки (30) с наконечником (102).

4. Способ по любому из пп.1 или 2, характеризующийся тем, что во время этапа в) приводят в действие средства (108, 216, 306а) ограничения так, чтобы они герметично взаимодействовали со всей периферией граничного участка (40с) кожуха (40) для изолирования входной зоны (112, 212, 312) от выходной зоны (114, 214, 314).

5. Способ по любому из пп.1 и 2, характеризующийся тем, что во время этапа г) приводят в действие средства подачи для перемещения топливных таблеток (20) во входную зону (112, 212, 312) и приводят в действие средства введения топливных таблеток (20) в канал (104) наконечника (102), пока в оболочке (30) не окажется необходимое количество топливных таблеток (20).

6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что во время этапа д) отключают средства подачи и средства введения топливных таблеток (20).

7. Способ по п.3, характеризующийся тем, что на этапе д) приводят в действие средства (106) привода для отделения оболочки (30) от наконечника (102), пока оболочка (30) не окажется в выходной зоне (114, 214, 314).

8. Способ по любому из пп.1 и 2, характеризующийся тем, что на этапе ж) приводят в действие средства (116, 214, 314) удаления кожуха (40), с оболочки (30) и удаляют кожух (40).

9. Устройство (100, 200, 300) для изготовления топливных стержней с продольной осью (X, X') при помощи оболочки (30), трубчатого защитного кожуха (30), содержащего канал с внутренним заплечиком, предназначенным для предохранения поверхности открытого конца (30а) оболочки, и топливных таблеток (20), содержащее:
наконечник (102) с каналом (104) между входным участком (104а) для поступления топливных таблеток (20) и выходным участком (104b), выполненным с возможностью введения в него конца оболочки с кожухом,
средства (108, 216, 306а) ограничения, выполненные с возможностью взаимодействия с кожухом для герметичного изолирования выходной зоны (114, 214, 314) от входной зоны (112, 212, 312),
средства подачи, выполненные с возможностью подачи топливных таблеток (20) во входную зону (112, 212, 312),
средства введения топливных таблеток (20) во входной участок (104а) канала (104) наконечника (102) и в оболочку (30),
убирающиеся средства (106) привода, выполненные с возможностью взаимодействия с оболочкой (30) для обеспечения ее движения в выходной зоне (114, 214, 314) к наконечнику (102) и/или от него между отведенным положением, в котором оболочка (30) находится за пределами канала (104), и стыковочным положением,
средства (116, 204, 304) удаления кожуха (40) с оболочки (30).

10. Устройство по п.9, в котором выходной участок (104b) канала (104) кожуха (40) выполнен с возможностью охвата первого конца (30а) оболочки (30), который охвачен кожухом (40), при этом выходной участок (104b) канала (104) выполнен с возможностью вхождения в герметичный контакт с наружной поверхностью первого конца (40а) кожуха (40) в стыковочном положении.

11. Устройство (100, 200, 300) по любому из пп.9 или 10, в котором наконечник (102) и средства (108, 216, 306а) ограничения представляют собой тела вращения относительно продольной оси (X, X').

12. Устройство (100, 200, 300) по любому из пп.9 или 10, содержащее средства установки кожуха (40) вокруг оболочки (30) на ее концевом участке, содержащем первый конец (30а).

13. Устройство (100, 200, 300) по любому из пп.9 или 10, в котором конец канала (104) наконечника (102), расположенный на выходном участке (104b) канала (104), содержит внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса, сужающегося в направлении входного участка (104а) указанного канала.

14. Устройство (100, 300) по любому из пп.9 или 10, содержащее направляющие средства (110, 306), расположенные на выходе средств (108, 216, 306а) ограничения и позволяющие направлять движение оболочки (30) по отношению к выходному участку (104b) наконечника.

15. Устройство (100) по любому из пп.9 или 10, в котором средства ограничения содержат надувную кольцевую прокладку (108), выполненную с возможностью охвата граничного участка (40 с) кожуха (40) и вхождения в контакт с наружной поверхностью граничного участка (40 с) в активном положении.

16. Устройство (100) по любому из пп.9 или 10, в котором средства удаления содержат захватный зажим (116), включающий в себя по меньшей мере две части, выполненные с возможностью захвата первого конца (40а) кожуха (40) с пазом, выполненным на его наружной стенке, и содержащий по меньшей мере один радиальный выступ (118), предназначенный для взаимодействия с указанным пазом для удержания кожуха (40) и его отделения от оболочки (30) путем тянущего усилия.

17. Устройство (200, 300) по любому из пп.9 или 10, в котором средства удаления содержат по меньшей мере один элемент, представляющий собой толкатель (204, 304), выполненный с возможностью охвата оболочки (30) на по меньшей мере части ее контура сзади второго конца (40b) кожуха (40) и с возможностью перемещения кожуха (40) толкающим усилием для отделения его от оболочки (30) со скольжением.

18. Устройство (200) по любому из пп.9 или 10, в котором средства (216) ограничения содержат кольцевую прокладку, установленную в кольцевой канавке (40а"), выполненной на наружной поверхности первого конца (40а) кожуха (40).

19. Устройство (300) по любому из пп.9 или 10, в котором средства ограничения содержат прокладку (306) с кромкой, при этом кромка (306b) выполнена с возможностью охвата граничного участка (40 с) кожуха (40) и вхождения в контакт с наружной поверхностью указанного граничного участка (40 с) в зажатом положении.

20. Защитный кожух (40) для ядерной топливной оболочки, предназначенный для установки между оболочкой и наконечником устройства для изготовления ядерных топливных стержней и содержащий корпус (401) с продольной осью (АА'), канал (403), по меньшей мере часть которого выполнена с возможностью герметичного взаимодействия с периферической стенкой оболочки, причем канал содержит первую часть (405) меньшего диаметра и вторую часть (407) большего диаметра, по меньшей мере часть которой выполнена с возможностью герметичного взаимодействия с периферической стенкой оболочки, при этом указанные первая и вторая части сопрягаются через заплечик (409), предназначенный для защиты поверхности открытого конца (30а) оболочки, причем кожух выполнен в виде единой детали, а первая часть меньшего диаметра имеет диаметр, по существу равный внутреннему диаметру наконечника.

21. Кожух по п.20, дополнительно содержащий средства захвата, выполненные на наружной стенке кожуха.

22. Кожух по п.21, в котором средства захвата выполнены в виде паза (40").

23. Кожух по любому из пп.20-22, содержащий на своем конце со стороны части меньшего диаметра уступ, оборудованный прокладкой.

24. Кожух по любому из пп.20-22, содержащий уплотнительные буртики (411), выступающие из внутренней стенки второй части (407) большего диаметра и выполненные с возможностью вхождения в плотный контакт с наружной стенкой оболочки (30).