УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОРРЕКТИРОВКИ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ В СТЕРЖНЕ ДЛЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2014 года по МПК G01B5/25 G21C17/06 

Область техники, к которой относится изобретение, и уровень техники

Настоящее изобретение относится к устройству для измерения и корректировки отклонения от параллельности в стержне для ядерного топлива, в частности, отклонения от параллельности на конце, снабженном верхней заглушкой.

Топливная сборка ядерного топлива собрана из множества стержней, расположенных параллельно друг другу, так что она имеет, по существу, квадратное поперечное сечение.

Каждый топливный стержень содержит топливную оболочку, которая представляет собой длинную трубку малого диаметра, которая закрыта у ее нижнего конца и в которой стопками расположены цилиндрические таблетки круглого сечения. После размещения в топливной оболочке требуемого количества таблеток ее открытый конец закрывается заглушкой, носящей название верхняя заглушка. Этот элемент, образованный топливной оболочкой, нижней и верхней заглушками и таблетками является топливным стержнем.

Сборка содержит нижний конец, в котором размещается конец каждого топливного стержня, снабженного нижней заглушкой, и верхний конец, в котором размещается конец каждого топливного стержня, снабженного верхней заглушкой. Нижний конец и верхний конец снабжены кожухами, в которых по отдельности размещается конец каждого стержня. Верхний и нижний концы соединены жесткими штангами для образования жесткой рамы.

Для обеспечения надлежащего соединения между топливным стержнем, в частности, его концом, снабженным верхней заглушкой, и верхней крышкой должна быть обеспечена достаточная параллельность конца с верхней заглушкой.

Отклонение от параллельности может возникать на конце с верхней заглушкой во время приваривания верхней заглушки к трубке с приваренной нижней заглушкой, что соответствует топливной оболочке, снабженной нижней заглушкой. Такое отклонение также может возникать в результате случайной деформации конца с верхней заглушкой во время манипулирования топливными стержнями. Отклонение от параллельности может быть вызвано и другими причинами.

Документ JP 10123283 описывает устройство для измерения отклонения от параллельности конца топливного стержня, содержащее щуп, при этом стержень совершает вращение.

Этот документ также описывает устройство для измерения отклонения от параллельности, содержащее, по меньшей мере, два линейных щупа, перпендикулярных оси топливного стержня, предназначенных для измерения оси верхней заглушки; использование, по меньшей мере, двух щупов предотвращает необходимость вращения щупов. Это измерение позволяет выполнять измерение зазора между осью верхней заглушки и осью топливного стержня.

Эти измерительные устройства не позволяют корректировать отклонение от параллельности.

Кроме того, корректирование отклонения должно тщательно контролироваться во избежание возникновения другого отклонения от параллельности за счет чрезмерного корректирования первого отклонения.

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить надежное устройство, позволяющее измерять отклонение от параллельности и корректировать его

Краткое описание изобретения

Указанная выше задача может быть решена с помощью устройства для измерения отклонения от параллельности и корректирования этого отклонения, содержащего средства для измерения отклонения и средства для корректирования отклонения; средства для измерения и корректирования располагаются таким образом, чтобы они обеспечивали измерение отклонения в режиме реального времени, в частности, его изменение во время корректирования. Устройство также содержит средство позиционирования вышеуказанного устройства на топливном стержне и взаимодействия со стойкой, на которой размещен топливный стержень.

Таким образом, это устройство предотвращает чрезмерное корректирование отклонения и возникновение другого отклонения. Устройство можно легко транспортировать и перемещать.

Кроме того, имеется возможность выполнять измерение и корректирование с помощью одного устройства, что предотвращает манипуляции с топливным стержнем, таким образом, уменьшая риск его деформирования. Кроме того, заметно сокращается время, необходимое для выполнения двух этих этапов. В результате сокращается время изготовления топливного стержня.

Преимущественно предусматривается, чтобы это устройство было переносным, что устраняет необходимость в перемещении топливных стержней, поскольку перемещается устройство для измерения и корректирования.

Настоящее изобретение в первую очередь относится к устройству для измерения и корректирования отклонения от параллельности конца с верхней заглушкой стержня для ядерного топлива, содержащему средства измерения отклонения от параллельности и средства корректирования вышеуказанного отклонения, при этом вышеуказанные средства корректирования расположены напротив средств измерения относительно места расположения топливного стержня для обеспечения измерения отклонения от параллельности во время корректирования вышеуказанного отклонения.

Средства измерения содержат, например, щуп, предназначенный для того, чтобы он входил в контакт с периферией конца с верхней заглушкой топливного стержня; вышеуказанный щуп может перемещаться вдоль оси, расположенной в поперечном направлении относительно оси расположения топливного стержня.

Средство корректирования могут содержать нажимной элемент, предназначенный для того, чтобы он входил в контакт с периферией конца с верхней заглушкой топливного стержня; вышеуказанный нажимной элемент может перемещаться вдоль оси, расположенной в поперечном направлении относительно оси расположения топливного стержня, и ось перемещения нажимного элемента и ось перемещения щупа находятся в плоскости, содержащей ось перемещения топливного стержня.

Устройство по изобретению также может содержать средства для удерживания топливного стержня при одновременном вращении вышеуказанного топливного стержня вокруг его продольной оси, при этом вышеуказанные удерживающие средства содержат нижний захват и верхний захват, предназначенные для захватывания топливного стержня, и нижний захват образует базу для измерения отклонения от параллельности.

Преимущественно захваты выполнены из материала, уменьшающего трение, например, из материала Ertalyte®, что позволяет удерживать топливный стержень, не препятствуя вращению топливного стержня.

Верхний захват преимущественно установлен шарнирно вокруг оси, параллельной оси расположения топливного стержня; предусматриваются средства для блокировки верхнего и нижнего захватов в удерживающем положении, что облегчает размещение топливного стержня.

Нажимной элемент, к примеру, установлен на одном конце резьбовой штанги, расположенной в резьбовом отверстии, выполненном на конце плеча, и вышеуказанная штанга содержит рукоятку на конце, противоположном концу, на котором крепится нажимной элемент, что позволяет перемещать нажимной элемент вручную.

Упор преимущественно крепится на штанге, к которой крепится нажимной элемент, так чтобы ограничивать перемещение нажимного элемента в направлении щупа, что предотвращает чрезмерное деформирование конца с верхней заглушкой.

Устройство по изобретению также может содержать кольцо между удерживающими средствами и средствами корректирования с осью, параллельной оси расположения топливного стержня; вышеуказанное кольцо предназначено для прохождения через него топливного стержня и противодействия деформирующим усилиям, прикладываемым к топливному стержню.

Устройство по изобретению также может содержать осевой упор для топливного стержня; этот упор расположен в поперечном направлении относительно оси расположения топливного стержня после средства измерения в направлении вставления топливного стержня в устройство. Таким образом, облегчается позиционирование топливного стержня.

Устройство также может содержать средства для позиционирования вышеуказанного устройства относительно топливного стержня; вышеуказанное средство позиционирования предназначено для взаимодействия с топливным стержнем и стойкой, на которой расположен топливный стержень, при этом вышеуказанное средство позиционирования содержит две подковообразные части, в которых внутренние нижние стороны предназначены для опирания на верхнюю зону периферии топливного стержня; эти две части расположены на заданном расстоянии друг от друга, так чтобы перекрывать стойку, на которую опирается конец с верхней заглушкой топливного стержня, при этом опора имеет толщину, по существу, равную расстоянию, разделяющему две подковообразные части. Эти средства предотвращают необходимость использования наружной опоры за счет применения стойки и топливного стержня в качестве опоры.

Например, средства измерения и средства корректирования расположены на платформе, соединенной со средствами позиционирования двумя параллельными балками, предназначенными для примыкания к топливному стержню.

Средства блокировки верхнего и нижнего захватов, к примеру, собраны из резьбовой штанги, шарнирно установленной вокруг оси, параллельной оси расположения топливного стержня на стороне, противоположной стороне, на которой шарнирно установлен верхний захват, и гайки, навернутой на резьбовую штангу; захват содержит выемку для размещения резьбового стержня, и гайка расположена против нижнего захвата относительно верхнего захвата, когда она находится в выемке для блокировки нижнего и верхнего захватов. Эти несложные в изготовлении устройства блокировки обеспечивают быструю и эффективную блокировку.

Настоящее изобретение также относится к способу измерения и корректирования отклонения от параллельности с помощью устройства для измерения и корректирования по изобретению; способ содержит следующие этапы:

a) размещение устройства на топливном стержне у конца с верхней заглушкой;

b) перемещение топливного стержня вдоль его оси в положение между средством измерения и средством корректирования;

c) блокировка удерживающего средства топливного стержня;

d) вращение топливного стержня и обнаружение отклонения от параллельности;

e) определение необходимого корректирования;

f) ориентация этого отклонения в направлении средства корректирования;

g) корректирование этого отклонения посредством приложения деформирующего усилия, прикладываемого средством корректирования, и одновременная проверка с помощью информации, обеспечиваемой средством измерения;

h) подтверждение отклонения параллельности за счет проверки того, что это отклонение ниже заданного порогового значения;

i) повторение этапов d)-h), если значение отклонения от параллельности превышает заданное пороговое значение.

Преимущественно предусматривается вращение топливного стержня вручную, что делает этот способ простым, а устройство менее громоздким и более надежным.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более понятным после изучения приведенного ниже описания со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в перспективе варианта выполнения устройства для измерения и корректирования по настоящему изобретению;

Фиг.2А-2I' - виды устройства из Фиг.1 во время различных этапов измерения и корректирования отклонения от параллельности стержня для ядерного топлива;

Фиг.3А и 3В - схематичные изображения индикатора измерительного устройства во время измерения отклонения от параллельности.

Подробное описание изобретения

На Фиг.1 и Фиг.2А-2I' показан вариант выполнения устройства 2 для измерения и корректирования.

Устройство 2 предназначено для размещения на показанной на Фиг.2А стойке 4, на которой расположены топливные стержни 6.

Стойка 4 содержит две параллельных опоры, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, при этом каждая опора поддерживает продольный конец топливного стержня. Каждая опора содержит выемки 10, образующие места для продольного конца топливного стержня. На Фиг.2 показана опора 8.1 концов 6.1 с верхними заглушками топливных стержней 6.

Топливные стержни 6 расположены в выемках 10 на достаточном расстоянии от верхней заглушки 12, так чтобы заглушка 12 и часть топливной оболочки выступали на опоре в виде консоли.

Устройство 2 содержит средство 14 для установки устройства в заданное положение на стойке 4, в частности на опоре 8.1.

В показанном примере средство 14 позиционирования содержит две подковообразных части 16.1, 16.2, жестко удерживаемые в параллельном положении штангами 18.

Ширина просвета в частях 16.1, 16.2, по существу, равна диаметру топливной оболочки топливного стержня, так чтобы части 16.1, 16.2 могли перекрывать топливный стержень.

Преимущественно донные части просветов имеют радиус кривизны, по существу, равный радиусу топливной оболочки топливного стержня. Таким образом, поверхность контакта между частями 16.1 и 16.2 и топливным стержнем оптимизируется, что снижает риск деформации топливного стержня.

Кроме того, расстояние, разделяющее две части 16.1, 16.2, по существу, равно толщине опоры 8.1, что позволяет размещать части с каждой стороны опоры, и устройство располагается неподвижно относительно топливного стрежня благодаря небольшому люфту между поверхностями опоры и поверхностями частей.

Устройство содержит средство 20 для измерения отклонения от параллельности и средство 22 для корректирования этого отклонения от параллельности. Эти средства 20, 22 расположены у первого продольного конца 24.1 рамы, которая крепится вторым продольным концом 24.2 к средству 14 позиционирования.

В показанном примере, рама образована двумя параллельными балками 26, соединенными друг с другом у вторых продольных концов на стороне средства 14 позиционирования с помощью подковообразной части 28.

Расстояние между двумя балками 26 идентично просвету в частях 16.1, 16.2. Если устройство установлено на место, балки 26 продолжаются с каждой стороны топливного стержня.

Средство 20 измерения и средство 22 корректирования расположены на платформе 30, на которой также предусмотрены средства 32 для удерживания топливного стержня. Средства 32 удерживания расположены между средством 14 позиционирования и средствами измерения и корректирования.

Продольное место 31 с осью Х топливного стержня (см. Фиг.2Е) расположено между балками и в платформе 30 между удерживающими средствами 32 и нижней частью 33, образующей упор; средство 20 измерения и средство 22 корректирования граничат с местом 31.

Ниже приводится подробное описание удерживающих средств 32.

Удерживающие средства 32 предназначены для захвата топливного стержня, служащего в качестве базы измерения, при этом позволяя топливному стержню вращаться вокруг его оси.

Удерживающие средства содержат V-образный нижний захват 34, предназначенный для поддержки топливного стержня, и V-образный верхний захват 36, предназначенный для удержания топливного стержня сверху для предотвращения его перемещения в плоскости, перпендикулярной оси топливного стержня.

Нижний захват 34 образует базу для измерения.

Преимущественно захваты 34, 36 изготовлены из материалов, позволяющих топливному стержню скользить, т.е. не препятствовать его вращению. Захваты изготавливаются, например, из материала Ertalyte®.

В показанном примере верхний захват 36 установлен на плите 37, которая шарнирно установлена на платформе 30 на оси, параллельной оси топливного стержня, что позволяет открывать удерживающие средства, облегчая установку топливного стержня. Также предусмотрена система 38 для блокировки верхнего захвата 36 в положении удерживания топливного стержня, т.е. напротив нижнего захвата 34. Система 38 блокировки содержит штангу 40, которая установлена на платформе 30 и может шарнирно поворачиваться вокруг оси, параллельной оси X, на стороне, которая является противоположной стороне оси шарнира верхнего захвата 36.

Штанга 40 содержит резьбовой конец 40.1, на который навинчена гайка 44. Плита 37 верхнего захвата 36 содержит выемку 45 на стороне, противоположной ее оси шарнира, предназначенную для размещения резьбовой штанги 40; гайка 44 расположена снаружи для прикладывания фиксирующего усилия к плите с целью блокировки верхнего захвата 36 напротив нижнего захвата 34 в положении, показанном на Фиг.2D.

Может быть предусмотрена какая-либо другая система, позволяющая нижнему 34 и верхнему 36 захватам удаляться друг от друга или сближаться. Например, можно предусмотреть установку верхнего захвата 36 на двух резьбовых стержнях, при этом верхний захват 36 будет перемещаться параллельно нижнему захвату 34. Блокировка обеспечивается двумя гайками.

Платформа содержит кольцо 46, предназначенное для противодействия всем усилиям деформации, необходимым для корректирования.

Средство 20 измерения отклонения от параллельности расположено у свободного конца платформы 30 и находится под топливным стержнем, как показано на Фиг.2А.

В иллюстрированном примере и как показано на Фиг.2В' и 2С', средство 20 измерения является средством с механической осевой нагрузкой и образовано щупом 47, способным перемещаться в отверстии 48, выполненном в платформе 30. В показанном примере отверстие 48 является вертикальным. Щуп 47 предназначен для того, чтобы его свободный конец 47.1 приходил в контакт с концом с верхней заглушкой. Щуп 47 соединен с механическим средством измерения перемещения для преобразования продольного перемещения щупа 47 в значение отклонения от параллельности.

Это значение затем отображается на индикаторе 50, за которым может наблюдать оператор. В показанном примере это стрелочный индикатор.

Механическое средство измерения перемещения состоит из шестерен, соединительных штанг и зубчатых секторов, обеспечивающих это преобразование.

Для преобразования этого перемещения можно предусмотреть использование электронного средства, например, использование оптического средства, пьезоэлектрических диафрагм и цифрового дисплея.

Вместо механического щупа также можно использовать емкостной щуп.

Средство измерения является устройством сравнения, предназначенным для сравнения формы конца с верхней заглушкой топливного стержня относительно базы, заданной с помощью нижнего захвата, и вывода на дисплей различия относительно вышеуказанной базы.

Щуп 47 перемещается вверх с помощью упругого средства, обеспечивающего непрерывный контакт щупа с топливным стержнем и обеспечивая непрерывное измерение.

Средство 22 корректирования предназначено для приложения усилия к концу с верхней заглушкой с целью устранения отклонения или, по меньшей мере, его уменьшения, так чтобы оно находилось в пределах приемлемых допусков.

Средства 22 корректирования расположены диаметрально противоположно щупу относительно топливного стержня, так чтобы одновременно с корректированием отклонения от погрешности щуп измерительного средства мог непрерывно следить за изменением отклонения.

В показанном примере ось перемещения нажимного элемента 52 и ось щупа 47 не находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси топливного стержня. Понятно, что эта конфигурация не ограничивается. Положение нажимного элемента зависит от усилия, предаваемого на топливный стержень. Кроме того, в показанном примере он расположен таким образом, что он не взаимодействует с упором 33.

Средства 22 корректирования содержат нажимной элемент 52, способный перемещаться вертикально и предназначенный для того, чтобы приходить в контакт с концом с верхней заглушкой для приложения к ней деформирующего усилия.

Нажимной элемент 52, к примеру, установлен на конце резьбовой штанги 54, установленной в резьбовом отверстии 56, выполненном на конце плеча 58. Плечо 58 расположено таким образом, чтобы щуп 52 располагался у конца с верхней заглушкой топливного стержня.

Штанга 54 содержит рукоятку 60 на конце, противоположном концу, поддерживающему нажимной элемент 52, с целью облегчения настройки при вращении резьбовой штанги 54 и вертикального перемещения нажимного элемента 52. Нажимной элемент 52 установлен таким образом, чтобы он мог свободно вращаться на резьбовой штанге 54.

Этот вариант выполнения является особенно простым и надежным и, кроме того, он позволяет обеспечить небольшой вес и габариты, что делает устройство переносным.

Понятно, что в пределах объема настоящего изобретения могут использоваться любые другие средства перемещения нажимного элемента 52, например, электрические, механические и гидравлические.

Преимущественно нажимной элемент 52 содержит V-образную канавку, предназначенную для прижимания топливного стержня. Таким образом, усилие лучше распределяется по двум образующим топливного стержня. Кроме того, наличие этой канавки позволяет улучшить удерживание топливного стержня во время приложения деформирующего усилия, в то же время не допуская деформирования поверхности топливного стержня.

Преимущественно имеются ограничительные средства 62 для предотвращения излишнего вертикального перемещения нажимного элемента 52 в направлении щупа и предотвращения деформации конца с верхней заглушкой.

В показанном примере эти вертикальные ограничительные средства 62 образованы с помощью кольца, установленного на штанге 54 на стороне плеча 58, противоположной нажимному элементу 52. Кольцо 62 крепится в заданном положении, предотвращая излишнее деформирование. Кольцо 62 упирается в плечо 58 для прекращения перемещения нажимного элемента 52 в направлении щупа и, следовательно, дополнительного деформирования топливного стержня.

Нижняя часть 33 платформы 30 расположена после щупа 47 и предназначена для образования осевого упора для топливного стержня. Во время эксплуатации свободный конец стержня упирается в вышеуказанный упор 33.

В качестве примера устройство по настоящему изобретению имеет длины 308 мм, высоту 175 мм и ширину 71 мм, что позволяет одному оператору легко им управлять.

Ниже приводится описание различных этапов измерения и корректирования отклонения от параллельности стержня для ядерного топлива, используя устройство измерения и корректирования по настоящему изобретению.

Топливные стержни расположены на стойке 4.

Устройство 2 подводится вертикально и устанавливается на месте, охватывая с двух сторон топливный стержень 6 и опору 8. Части 16.1, 16.2 располагаются с обеих сторон топливного стержня (Фиг.2А). Затем устройство 2 опирается на топливный стержень с помощью нижней стороны просветов частей 16.1, 16.2, как показано на Фиг.2В. В этом положении конец с верхней заглушкой расположен между двумя балками (Фиг.2В и 2В').

Затем топливный стержень перемещается в осевом направлении для размещения конца с верхней заглушкой на щупе. С этой целью топливный стержень скользит по нижнему захвату 34 в кольцо 46 до тех пор, пока его свободный конец не упрется в нижнюю часть 33. Во время этого начального этапа щуп 47 удерживается в нижнем положении для предотвращения столкновения между топливным стержнем и щупом. После того как топливный стержень упирается в нижнюю часть 33, щуп освобождается и упирается в конец с верхней заглушкой (Фиг.2С и 2С').

Далее верхний захват 36 помещается на топливный стержень, стержень вводится в выемку и выполняется поворот гайки для блокировки нижнего 34 и верхнего 36 захватов в этом положении. На Фиг.2D топливный стержень заблокирован. Во время блокировки выполняется проверка, подтверждающая, что топливный стержень и щуп действительно опираются друг на друга.

Оператор в первую очередь определяет отклонение. Для этого оператор поворачивает топливный стержень вокруг его оси, например, вручную (Фиг.2Е). Топливный стержень поворачивается до тех пор, пока оператор не обнаружит отклонение от параллельности. Он записывает значение DFH, указанное на устройстве сравнения (Фиг.3В), когда отклонение ориентировано вверх, как показано на Фиг.2F, и значение DFB, указанное на устройстве сравнения (Фиг.3А), когда отклонение ориентировано вниз.

Затем оператор подсчитывает биение В, которое равно разнице между DFH и DFB:В=DFH-DFB.

Далее оператор подсчитывает параллельность Р, равную половине биения: Р=В/2=(DFH-DFB)/2.

По значению Р оператор может определить, какая деформация должна быть приложена к топливному стержню с помощью нажимного элемента, чтобы откорректировать отклонение от параллельности топливного стержня и сделать его приемлемым.

Деформация определяется экспериментально.

Например, если Р≤0,35 мм, найденное значение корректирования составит 2,3 мм; если Р≥0,35 мм, найденное значение корректирования составит 2,4 мм.

Например, необходимо приложить усилие, соответствующее усилию, которое должно быть приложено к цилиндрическому стержню из циркаллоя диаметром 5 мм и длиной 40 мм, закрепленного с одной стороны и свободного с другой стороны для деформирования свободного конца на 2,5 мм.

Оператор подсчитывает значение прилагаемого корректирующего усилия, т.е. значение, которое должно считываться с устройства сравнения, когда отклонение ориентировано вверх, и усилие прилагается нажимным элементом.

Это значение DFH_toachieve d равно сумме найденного корректирования и измеренного отклонения DFH.

Затем оператор переходит к этапу корректирования топливного стержня.

Оператор устанавливает топливный стержень в такое положение, чтобы отклонение было ориентировано вверх.

Далее оператор перемещает нажимной элемент 52, чтобы он уперся в топливный стержень; топливный стержень помещается в V-образную канавку, как показано на Фиг.2G, однако при этом никакое усилие к концу с верхней заглушкой пока не прикладывается.

Рукоятка поворачивается таким образом, чтобы нажимной элемент прикладывал деформирующее усилие к концу с верхней заглушкой в направлении щупа для изменения отклонения, как показано на Фиг.2Н, при этом можно увидеть, что щуп 47 отжат.

Приложенное усилие вызывает перемещение стрелки в направлении, противоположном значению DF отклонения; затем дополнительное перемещение за счет использования заданного значения фактически приводит к пластической деформации топливного стержня. Оператор перемещает топливный стержень до тех пор, пока он не сможет считать значение DFH_toachieve, определенное выше по устройству сравнения.

Во время корректирования отклонения оператор постоянно наблюдает за деформацией, которую он прилагает к топливному стержню; это выполняется с помощью щупа, который продолжает измерять положение конца с верхней заглушкой. Это наблюдение позволяет избежать приложения чрезмерного усилия к топливному стержню. Способ корректирования осуществляется быстрее, поскольку он лучше контролируется. На более позднем этапе оператор поднимает нажимной элемент 52 (Фиг.2I и 2I') и проверяет биение конца с верхней заглушкой.

С этой целью нажимной элемент отводится назад в верхнее положение. Оператор снова поворачивает топливный стержень и определяет биение. Он снова измеряет отклонение, когда оно ориентировано вверх, и биение, когда оно сориентировано вниз и определят биение В и параллельность Р.

Если это различие будет ниже заданного порогового значения, топливный стержень будет иметь надлежащую параллельность.

Например, это пороговое значение может быть равно 0,25, и биение в этом случае не должно превышать 0,5.

Если во время проверки отклонение параллельности окажется выше порогового значения, оператор повторно выполняет предыдущие этапы для корректирования отклонения за счет прикладывания деформирующего напряжения к концу с верхней заглушкой и проверки отклонения от параллельности.

И, наконец, когда значение параллельности становится надлежащим, топливный стержень 6 удаляется за счет его перемещения со скольжением от нижней части 33, и устройство демонтируется. Понятно, что для вращения топливного стержня может быть предусмотрено механическое средство.

Это устройство имеет преимущество, состоящее в том, что создается возможность корректирования параллельности конца с верхней заглушкой топливного стержня при одновременном определении значения выполненной деформации, поскольку измерительные средства продолжают действовать во время этапа корректирования.

Кроме того, это устройство является компактным, им легко может управлять один оператор, и устройство сочетает в себе измерение отклонения с корректированием этого отклонения. Устройство может быть расположено на каждом топливном стержне с минимальным манипулированием топливными стержнями, при этом требуется только продольное перемещение не несколько сантиметров и поворотное перемещение топливных стержней вокруг их осей.

Кроме того, это устройство использует стойку в качестве опоры. Следовательно, оно не требует никаких других дополнительных опорных элементов.

В этом описании щуп и нажимной элемент имеют вертикальные перемещения, но следует понимать, что устройство, в котором щуп и нажимной элемент перемещаются вдоль осей, наклоненных относительно вертикального направления, не выходит за объем настоящего изобретения; в этом случае предусматривается, что нажимной элемент и измерительная система будут расположены напротив друг друга.

Группа изобретений относится к устройству и способу измерения и корректировки отклонения от параллельности в стержне для ядерного топлива, в частности, отклонения от параллельности на конце, снабженном верхней заглушкой. Устройство, расположенное на стойке (4), содержит место (31) с горизонтальной осью (X) для размещения вышеуказанного топливного стержня; средство (20) для измерения отклонения от параллельности и средство (22) для корректирования вышеуказанного отклонения. Устройство содержит средство (14) позиционирования устройства относительно топливного стержня, состоящее из двух параллельных опор, расположенных на расстоянии друга от друга, при этом каждая из них поддерживает конец вышеуказанного топливного стержня. Опоры выполнены в виде двух подковообразных частей (16.1. 16.2), внутренние концы которых предназначены для опирания на топливный стержень и отстоят друг от друга на заданном расстоянии так, чтобы обеспечить перекрывание опоры стойки, на которую опирается конец с верхней заглушкой топливного стержня, и которая имеет толщину, по существу, равную расстоянию между двумя подковообразными частями (16.1, 16.2). Также устройство содержит средство (32) для удерживания топливного стержня, выполненное с возможностью обеспечения вращения топливного стержня вокруг его продольной оси, которое расположено между средством (14) позиционирования и средствами измерения и корректирования. Средство (32) содержит нижний захват (34) и верхний захват (36), для захватывания топливного стержня, при этом нижний захват (34) образует базу для измерения отклонения от параллельности. Технический результат - обеспечение измерения отклонения от параллельности во время корректирования вышеуказанного отклонения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство для измерения и корректировки отклонения от параллельности конца с верхней заглушкой стержня (6) ядерного топлива, расположенного на стойке (4), содержащее:
- место (31) с горизонтальной осью (X) для размещения вышеуказанного топливного стержня;
- средство (20) для измерения отклонения от параллельности и средство (22) для корректирования вышеуказанного отклонения; вышеуказанное средство (22) корректирования расположено напротив средства (20) измерения относительно продольной оси места (31) для обеспечения измерения отклонения от параллельности во время корректирования вышеуказанного отклонения;
- средство (14) позиционирования устройства относительно топливного стержня, предназначенное для взаимодействия с топливным стержнем и стойкой (4), содержащей две параллельных опоры, расположенные на расстоянии друга от друга, и каждая из них поддерживает конец вышеуказанного топливного стержня, при этом вышеуказанное средство (14) содержит две подковообразные части (16.1, 16.2), внутренние концы которых предназначены для опирания на топливный стержень и отстоят друг от друга на заданное расстояние так, чтобы обеспечить перекрывание опоры стойки, на которую опирается конец с верхней заглушкой топливного стержня, и которая имеет толщину, по существу, равную расстоянию между двумя подковообразными частями (16.1, 16.2);
- средство (32) для удерживания топливного стержня, выполненное с возможностью обеспечения вращения топливного стержня вокруг его продольной оси, которое расположено между средством (14) позиционирования и средствами измерения и корректирования и которое содержит нижний захват (34) и верхний захват (36), для захватывания топливного стержня, при этом нижний захват (34) образует базу для измерения отклонения от параллельности.

2. Устройство по п.1, в котором средство (20) измерения содержит щуп (47), предназначенный для контакта с периферией конца с верхней заглушкой топливного стержня и установленный с возможностью перемещения вдоль оси, расположенной в поперечном направлении относительно оси места (31).

3. Устройство по п.1 или 2, в котором средство (22) корректирования содержит нажимной элемент (52), предназначенный для контакта с периферией конца с верхней заглушкой топливного стержня, и выполненный с возможностью перемещения вдоль оси, расположенной в поперечном направлении относительно оси расположения топливного стержня, при этом ось перемещения нажимного элемента (52) и ось перемещения щупа (47) находятся в плоскости, в которой лежит ось перемещения топливного стержня.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором захваты (34, 36) изготовлены из материала, уменьшающего трение, например, из материала Ertalyte®,

5. Устройство по п.1 или 2, в котором верхний захват (36) шарнирно установлен на оси, параллельной оси расположения топливного стержня, и имеется средство (38) для блокировки нижнего (34) и верхнего (36) захватов в удерживающем положении.

6. Устройство по п.1 или 2, в котором устройство (22) корректирования содержит нажимной элемент (52), предназначенный для контакта с периферией конца с верхней заглушкой топливного стержня, и который может перемещаться вдоль оси, расположенной в поперечном направлении относительно оси места (31), при этом ось перемещения нажимного элемента (52) и ось перемещения щупа расположены в плоскости, содержащей ось перемещения топливного стержня, нажимной элемент (52) установлен на одном конце резьбовой штанги (54), расположенной в резьбовом отверстии (56), выполненном на конце плеча (58), вышеуказанная штанга (54) содержит рукоятку (60) на конце, противоположном концу, на котором крепится нажимной элемент (52), что позволяет перемещать нажимной элемент (52) вручную.

7. Устройство по п.6, в котором упор (62) крепится на штанге, к которой крепится нажимной элемент (52), чтобы ограничивать перемещение нажимного элемента (52) в направлении щупа (47).

8. Устройство по п.1 или 2, содержащее кольцо (46) между удерживающим средством (32) и средством (22) корректирования с осью, параллельной оси расположения топливного стержня, при этом вышеуказанное кольцо (46) предназначено для прохода через него топливного стержня и для противодействия деформирующим напряжениям, прикладываемым к топливному стержню.

9. Устройство по одному из пп.1 или 2, содержащее осевой упор (33) для топливного стержня, расположенный в поперечном направлении относительно оси расположения топливного стержня после средства (20) измерения в направлении вставки топливного стержня в устройство.

10. Устройство по п.1 или 2, в котором средство (20) измерения и средство (22) корректирования поддерживаются платформой (30), соединенной со средством позиционирования двумя параллельными балками (26), предназначенными для примыкания к топливному стержню.

11. Устройство по п.1 или 2, в котором верхний захват (36) установлен шарнирно вокруг оси, параллельной оси места (31), и имеется средство (38) для блокировки нижнего (34) и верхнего (36) захватов в удерживающем положении, содержащее резьбовую штангу (40), шарнирно установленную на оси, параллельной оси места (31) на стороне, противоположной стороне, на которой шарнирно установлен верхний захват (36), и гайку (44), навернутую на резьбовой конец (40), верхний захват (36) содержит выемку (45) для размещения резьбовой штанги (40), гайка (44) расположена напротив нижнего захвата (34) относительно верхнего захвата (36) для блокировки нижнего (34) и верхнего (36) захватов, когда штанга (40) находится в выемке (45).

12. Способ измерения и корректировки отклонения от параллельности с помощью устройства по одному из предыдущих пунктов, содержащий этапы:
а) установку устройства на топливном стержне (6) у конца с верхней заглушкой;
б) перемещение топливного стержня вдоль его оси в положение между средством (20) измерения и средством (22) корректирования;
в) блокировку удерживающего средства (32);
г) вращение топливного стержня (6) и обнаружение отклонения от параллельности;
д) определение необходимого корректирования;
е) ориентирование этого отклонения в направлении средства корректирования (22);
ж) корректирование этого отклонения посредством приложения деформирующего напряжения с помощью средства корректирования (22) с одновременной проверкой, обеспечиваемой средством измерения (20);
з) подтверждение отклонения параллельности за счет проверки того, что это отклонение ниже заданного порогового значения;
и) повторение этапов г)-ж), если значение отклонения от параллельности превышает заданное пороговое значение.