分离装置及具有其的处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及乏燃料处理领域，特别是涉及一种分离装置及具有其的处理设备。


背景技术：

2.随着核工业的快速发展，产生了大量的核废料。按照放射性的强弱，核废料包括低水平放射性核废料、中水平放射性核废料和高水平放射性核废料，其中，高水平放射性核废料是指从核电站反应堆芯中置换出来的、使用后的核燃料棒，一般也称为乏燃料。
3.核燃料棒如果简单进行结构上的划分，核燃料棒包括金属的壳体和位于壳体内的内容物。使用后的核燃料棒仍具有极强烈的放射性，但是另一方面核燃料棒中也存在一些能够循环使用的物质，例如包裹在内容物外侧的金属壳体。在核燃料棒后处理工序中，如何核燃料棒的壳体与内容物分离是当前亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种分离装置及具有其的处理设备，该分离装置能够将核燃料棒的壳体与内容物分离。
5.本实用新型提供了一种分离装置，用于将核燃料棒分离，所述核燃料棒包括壳体和设置于所述壳体内的内容物，所述壳体上设置有切缝，包括：
6.机架；
7.第一分离组件，用于将所述壳体从所述切缝处初分离；以及
8.第二分离组件，设置于所述机架，所述第一分离组件设置于所述第二分离组件的，所述第二分离组件包括两个固定夹板和设置于两个固定夹板之间的分离件，所述第一分离组件设置于所述固定夹板，两个所述固定夹板固定于所述机架，所述分离件包括两个导向斜面和开设有容置通道，每一所述导向斜面与两个所述固定夹板之间围成导向通道，所述导向通道用于将初分离的壳体分离成两个半壳体，所述容置通道位于两个所述导向斜面之间用于允许所述内容物通过所述容置通道。
9.如此设置，通过第一分离组件能够对壳体进行初分离，以将壳体部分分离成两个半壳体，使得第二分离组件能够进一步将分离的半壳体分离，第二分离组件能够将两个半壳体分离的同时实现将内容物与半壳体分离。
10.在本实用新型的一个实施例中，每一所述固定夹板远离所述第一分离组件的一端开设有两个安装孔，每一所述安装孔对应于一个所述导向斜面，每一所述导向斜面以将一个所述半壳体导向至所述安装孔对应的位置。
11.如此设置，通过分离件的导向斜面的作用，能够引导两个半壳体分离并输送至与安装孔对应的位置，便于对核燃料棒后处理步骤中的后续操作。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述第二分离组件还包括适配套，所述适配套安装于所述安装孔，所述适配套上开设有穿入口，所述导向通道与所述穿入口对应设置。
13.如此设置，通过导向通道的作用有利于将半壳体引导至适配套，并穿过穿入口，便于后续的操作。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述适配套还包括引导部，所述引导部设置于所述适配套的外周壁，且所述引导部位于所述穿入口的两侧，以使得所述引导部与两个所述固定夹板之间形成与所述穿入口对应的凹陷空间。
15.如此设置，通过在适配套的穿入口两侧设置引导部，以在引导部与两个固定夹板之间形成与穿入口对应的凹陷空间，以便进一步引导半壳体能够穿过穿入口中。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述第二分离组件还包括楔形挡块，所述楔形挡块、所述导向斜面与两个所述固定夹板之间围成所述导向通道，所述导向通道自靠近所述第一分离组件的一端朝向靠近所述安装孔的一端逐渐减小。
17.如此设置，楔形挡块、导向斜面与两个固定夹板之间围成导向通道(该导向通道的侧边封闭，两端开口)，且导向通道自靠近第一分离组件的一端朝向靠近卷料组件的一端逐渐减小，能够更好地引导半壳体穿过穿入口插接于卷料组件上。
18.在本实用新型的一个实施例中，所述第一分离组件固定于所述固定夹板，所述第一分离组件包括分离刃和第一驱动组件，所述第一驱动组件能够驱动所述分离刃沿着第一方向伸缩移动。
19.进一步地，所述第一驱动组件包括电磁执行器、固定在所述固定夹板的滑座以及滑块，所述滑座开设有导轨，所述电磁执行器能够驱动所述滑块沿着导轨移动，所述分离刃固定于所述滑块。
20.如此设置，通过第一驱动组件能够驱动分离刃沿着第一方向移动，以利于实现壳体与内容物的初步分离，并将壳体通过分离刃的初分离后变成两个半壳体，便于两个半壳体分别搭接在第二分离组件上。
21.在本实用新型的一个实施例中，所述第一分离组件包括两组，两组所述第一分离组件相对且间隔设置，每一所述分离组件设置于一个所述固定夹板上。
22.如此设置，设置两组第一分离组件，一方面有利于减少分离刃沿着第一方向移动的位移，另一方面有利于提升第一份第一分离组件分离的效果。
23.在本实用新型的一个实施例中，所述分离刃包括抵接尖端和自所述抵接尖端倾斜延伸的两个引导斜面，所述分离刃所在截面大致呈三角形；或
24.所述分离刃包括抵接尖端和自所述抵接尖端倾斜延伸的两个引导斜面，所述分离刃所在截面大致呈三角形，每一所述引导斜面与水平面之间的夹角小于或等于20度。
25.如此设置，分离刃的抵接尖端有利于将壳体从切缝处切分，并通过两个引导斜面进一步地实现将壳体在切缝处分离。
26.进一步地，限定引导斜面与水平面之间的夹角不大于20度，有利于实现抵接尖端对于壳体从切缝处的切分。
附图说明
27.图1为本实用新型提供的实施例的核燃料棒使用后的处理装置的整体结构示意图；
28.图2为上述实施例中核燃料棒使用后的处置装置的部分爆炸示意图；
29.图3为图1中核燃料棒使用后的处理装置的另一视角的结构示意图；
30.图4为图3中沿着a-a方向剖切的剖面示意图；
31.图5为图4中分离刃处的放大示意图；
32.图6为图3中沿着b-b方向剖切的剖面示意图；
33.图7为图2中一组第一分离组件的结构示意图；
34.图8为核燃料棒的处理过程的示意图；
35.图9为上述实施例中核燃料棒通过第一分离组件进行初分离的结构示意图；
36.图10为核燃料棒通过第一分离组件初分离后的结构示意图；
37.图11为核燃料棒进行二次分离过程的结构示意图；
38.图12为核燃料棒的半壳体通过插接于卷轴的插接槽内的结构示意图；
39.图13为核燃料棒的半壳体在打卷完成后的结构示意图；
40.图14为核燃料棒的被打卷完成后卷轴的移动方向示意图。
41.附图标记：10、机架；20、分离组件；21、第一分离组件；211、第一驱动组件；2111、滑座；2112、导轨；2113、滑块；2114、电磁执行器；212、分离刃；2121、抵接尖端；2122、引导斜面；22、第二分离组件；221、分离件；2211、导向斜面；2212、容置通道；222、固定夹板；2221、安装孔；223、导向通道；224、适配套；2241、穿入口；2242、引导部；2243、限位挡圈；225、楔形挡块；30、卷料机构；31、卷料组件；311、第一驱动电机；312、第一齿轮；313、第二齿轮；32、卷轴；321、插接槽；33、退料组件；331、第二驱动电机；332、丝杠；333、固定块；334、花键；100、核燃料棒；101、壳体；102、半壳体；103、内容物；104、切缝。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
45.核燃料棒100从核反应堆中被使用、并置换出来后，核燃料棒 100属于高水平放射性核废料。但是对于使用后的核燃料棒100来说，其仍具有一定的有用物质可以被循环使用。为了获得这些有用物质，需要对核燃料棒100进行后处理操作，以分离获得这些有用物质。
46.参考图7所示，核燃料棒100包括壳体101和位于壳体101内的内容物103，壳体101通常为不锈钢材质。为了将壳体101和位于壳体101内的内容物103分离，需要处理装置对其
进行后处理。本实用新型提供的处理装置能够将壳体101和位于壳体101内的内容物103 进行分离，并将壳体101分成两个半壳体102并进行打卷，以将半壳体102打卷成螺旋状结构，有利于减容收集。
47.相关领域的技术人员应当理解，本实用新型提供的处理装置属于使用后的核燃料棒100后处理工艺中的一部分，在该处理装置使用之前，需要对核燃料棒100进行一定的加工处理(该加工处理过程主要有两步：第一步为对核燃料棒100的不锈钢壳体的前后端头通过冷压模块旋切，并经压断模块压断。而后对核燃料棒100的不锈钢壳体壳经剖切模块两侧锯片铣刀切透，产生上下两半不锈钢壳体与内容物 103。此时两个半壳体102与内容物103并没有分离)，以使得核燃料棒100的壳体101被切缝104后，形成两个半壳体102和位于两个半壳体102之间的内容物103，以便于后续处理。
48.本实用新型提供了一种分离装置，该分离装置用于将核燃料棒 100的壳体101与内容物103分离，进一步地，将壳体101分离成两个半壳体102，且两个半壳体102分别与内容物103分离。
49.如图1至图6所示，分离装置包括机架10和分离组件20，分离组件20包括第一分离组件21和第二分离组件20。第一分离组件21 用于将壳体101从切缝104处初分离，机架10用于支撑第一分离组件21和第二分离组件22。第二分离组件22设置于机架10，第一分离组件21设置于第二分离组件22，第二分离组件22包括两个固定夹板222和设置于两个固定夹板222之间的分离件221，第一分离组件21设置于固定夹板222，两个固定夹板222固定于机架10，分离件221包括两个导向斜面2211和开设有容置通道2212，每一导向斜面2211与两个固定夹板222之间围成导向通道223，导向通道223 用于将初分离的壳体101分离成两个半壳体102，容置通道2212位于两个导向斜面2211之间用于允许内容物103通过容置通道2212。通过第一分离组件21能够对壳体101进行初分离，以将壳体101部分分离成两个半壳体102，使得第二分离组件22能够进一步将分离的半壳体102分离，第二分离组件22能够将两个半壳体102分离的同时实现将内容物103与半壳体102分离。
50.值得一说的是，这里的初分离是指将核燃料棒100的壳体101在切缝104处切分，以将接触第一分离组件21的壳体101在切缝104 处通过第一分离组件21分开。第二分离组件22包括用于两个半壳体 102与内容物103进行二次分离，以便于后续操作，例如对分立后的半壳体102进行打卷处理，是将两个半壳体102减容。
51.如图1至图8所示，具体地，第一分离组件21对两个半壳体102 和内容物103进行初分离。第一分离组件21包括分离刃212和第一驱动组件211，第一驱动组件211能够驱动分离刃212沿着第一方向伸缩移动。分离刃212的截面大致呈三角形，分离刃212具有尖端和自尖端倾斜延伸的两个引导面，引导面可以配合第二分离组件22，以通过尖端将壳体101在切缝104处分离成两个半壳体102，此时，被分离的两个半壳体102之间距离较小，并通过两个引导面逐步加大两个半壳体102之间的距离，使得两个半壳体102能够分别搭接在第二分离组件22上，待第二分离组件22进行二次分离。这里，第一方向是垂直于核燃料棒100的进料方向(如图7所示)。
52.具体地，如图5所示，分离刃212包括抵接尖端2121和自抵接尖端2121倾斜延伸的两个引导斜面2122，分离刃212所在截面大致呈三角形。优选地，每一引导斜面2122与水平面之间的夹角a小于或等于20度。
53.进一步地，第一驱动组件211包括电磁执行器2114、固定在固定夹板222的滑座2111以及滑块2113，滑座2111开设有导轨2112，电磁执行器2114能够驱动滑块2113沿着导轨2112沿着第一方向，分离刃212固定于滑块2113。在进行初分离时，能够驱动分离刃212 沿着第一方向移动，以利于实现壳体101与内容物103的初步分离，并将壳体初分离成两个半壳体102。
54.如图2和图6所示，第一分离组件21包括两组，两组第一分离组件21相对且间隔设置，每一第一分离组件21设置于一个固定夹板 222上。设置两组第一分离组件21，一方面有利于减少分离刃212沿着第一方向移动的位移，另一方面有利于提升第一分离组件21分离的效果。
55.如图1至图8所示，第二分离组件22包括固定夹板222和分离件221，固定夹板222固定于机架10，分离件221被夹持在两个固定夹板222之间，第一分离组件21。分离件221大体呈箭头状，分离件221包括两个导向斜面2211和开设有容置通道2212，每一导向斜面2211自靠近第一分离组件21的一端朝向靠近卷料组件31的一端倾斜延伸，以将半壳体102引导至卷料组件31，容置通道2212位于两个导向斜面2211之间用于允许内容物103通过容置通道2212，实现将两个半壳体102与内容物103的进一步地分离并引导两个半壳体 102至卷料组件31。
56.进一步地，每一固定夹板222包括两个安装孔2221和部分套设于每一安装孔2221边沿的适配套224，适配套224上开设有穿入口 2241，导向通道223与穿入口2241对应设置；每一卷料组件31包括插接槽321，卷料组件31部分位于安装孔2221内，且插接槽321与穿入口2241对应设置。如此设置，通过导向通道223、穿入口2241 以及插接槽321之间的配合作用，以使得通过导向通道223传输的半壳体102能够因此穿过穿入口2241并插接于插接槽321，以在卷料组件31转动时，便于将半壳体102打卷。
57.如图1至4所示，适配套224还包括引导部2242，引导部2242 设置于适配套224的外周壁，且引导部2242位于穿入口2241的两侧，以使得引导部2242与两个固定夹板222之间形成与穿入口2241对应的凹陷空间。通过在适配套224的穿入口2241两侧设置引导部2242，以在引导部2242与两个固定夹板222之间形成与穿入口2241对应的凹陷空间，以便进一步引导半壳体102能够穿过穿入口2241并插接于插接槽321中。
58.进一步地，适配套224还包括限位挡圈2243，限位挡圈2243设置于适配套224的内壁，以限制打卷后的半壳体102穿过限位挡圈 2243。设置于适配套224内壁的限位挡圈2243，以在半壳体102在后续工艺中被打卷成螺旋状后，能够自动卸下。如通过卷料机构30 实现对半壳体102的打卷，卷料机构30能够沿着第一方向伸缩移动，而通过限位挡圈2243限制打卷后的半壳体102沿着第一方向伸缩移动，从而能够将打卷后的半壳体102从卷料机构30上自动卸下。
59.如图1至图4所示，每一固定夹板222包括楔形挡块225，楔形挡块225、导向斜面2211与两个固定夹板222之间围成导向通道223，导向通道223自靠近第一分离组件21的一端朝向靠近卷料组件31的一端逐渐减小，能够更好地引导半壳体102穿过穿入口2241插接于卷料组件31上。换言之，通过楔形挡块225的设置，能够将原有的导向通道223形成两端开口的，其余侧壁封闭的通道，从而使得半壳体102能够沿着导向通道223移动。在本实用新型中，楔形挡块225 可以一体成型于固定夹板222，也可以通过固定于固定夹板222。
60.如图1所示，本实用新型中的分离装置能够运用于处理设备中，处理设备还包括卷料机构30，以在分离装置将壳体101分离成两个半壳体102后，通过卷料机构30对半壳体102打卷处理。卷料机构 30包括卷料组件31，卷料组件31设置于机架10。如图1至图5所示，卷料机构30包括第二驱动组件和两个卷轴32，第二驱动组件能够驱动两个卷轴32转动以及驱动卷轴32沿着第一方向伸缩移动；卷轴32远离第二驱动组件的一端设有插接槽321，以允许半壳体102 插接于插接槽321。
61.具体地，第二驱动组件包括第一驱动电机311和齿轮组，齿轮组包括第一齿轮312、两个第二齿轮313，其中，第一驱动电机311的输出轴连接于第一齿轮312，其中一个第二齿轮313分别啮合于第一齿轮312和另一个第二齿轮313，每一卷轴32设置于一个第二齿轮 313，以使得两个第二齿轮313的转动方向相反。当然，在其他实施例中，齿轮组也还可以包括其他齿轮，以实现第一齿轮312与第二齿轮313的传动。相关领域的技术人员应当理解，第二驱动电机还可以包括减速器，减速器设置于第一齿轮312与第一驱动电机311之间，以调节第一驱动电机的转速。
62.进一步地，卷料机构30还包括退料组件33，退料组件33包括第二驱动电机331、丝杠332、固定块333和两个花键334，其中，每一花键334与一个第二齿轮313啮合，丝杠332的两端分别固定连接第二驱动电机331和固定块333，每一花键334的一端转动连接于固定块333，另一端连接于卷轴32，第二驱动电机331驱动丝杠332 沿着第一方向移动，以带动卷轴32沿着第一方向伸缩移动。通过第一驱动电机311与齿轮组的配合，能够实现两个卷轴32沿着两个相反的方向。在卷轴32带动半壳体102转动的同时，通过第二驱动电机331能够驱动两个卷轴32能够沿着第一方向的移动(具体地，两个卷轴32开设有插接槽321的一端朝向远离齿轮组的方向移动)，使得卷轴32在转动的同时，沿着第一方向移动，从而将半壳体102打卷形成螺旋状。同时，还能在一个核燃料棒100被分离、打卷结束后，通过第二驱动电机331驱动卷轴32沿着第一方向移动(此时，两个卷轴32开设有插接槽321的一端朝向靠近齿轮组的方向移动)，以将打卷好的半壳体102卸下，即将呈螺旋状的半壳体102与卷轴32脱离。
63.值得一说的是，由于该处理装置是用于处理具有高放射性的核燃料棒100，通过将花键334和丝杠332的传动，能够实现对卷轴32 的转动传动和沿着第一方向的伸缩移动传动。同时，通过该传动结构还能实现将第一驱动电机311和第二驱动电机331外置，避免第一驱动电机311与第二驱动电机331暴露于高辐射的放射区域内。换言之，通过该卷料机构30的设置，能够实现远距离的传动，可以在卷轴32 与第一驱动电机311、第二驱动电机331之间设置能够防辐射的挡面 (如墙体)。
64.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。