用于核反应堆组件的支撑装置及定位方法与流程

本发明的实施例涉及核工程技术领域，特别涉及一种用于核反应堆组件的支撑装置及核反应堆组件的定位方法。

背景技术：

在核反应堆的运行过程中，核反应堆组件会在横向热梯度、横向中子通量梯度以及冷却剂压差的作用下发生弯曲变形，从而对核反应堆的安全运行造成影响。因此，针对核反应堆组件进行堆外变形试验以预测其在核反应堆内的热力学行为具有重要意义，能够为核反应堆的堆芯设计与安全评估提供依据。

在核反应堆组件的堆外变形试验中，需要将多个核反应堆组件按预定姿态支撑于支撑装置上，由于核反应堆组件插入支撑装置时的姿态不固定，因此需要一种对核反应堆组件的姿态进行调整的方法。并且，在堆外变形试验中，需要对排布为单排和扇区两种形式的核反应堆组件阵列在不同热梯度下的变形情况以及组件间的相互作用力进行研究。然而，在现有技术中，以上两种形式的支撑装置一般是分别制作、相互独立的，这使得在进行不同试验时需要大规模更换测量装置，操作复杂、耗时长、浪费人力物力。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种用于核反应堆组件的支撑装置及核反应堆组件的定位方法，以解决上述技术问题中的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于核反应堆组件的支撑装置，其包括：支承座，所述支承座设有多个容纳孔，用于容纳多个核反应堆组件的管脚；以及姿态调整单元，所述姿态调整单元设置于所述支承座，用于调整放置于所述容纳孔内的所述核反应堆组件的姿态，其中，所述姿态调整单元包括定位块和滑块，所述滑块包括设置为v形槽的第一端部以及设置为平面的第二端部，所述滑块能够相对于所述定位块滑动。

根据一些实施方式，所述多个容纳孔排布为单排阵列和三角形阵列。

根据一些实施方式，所述单排阵列的多个容纳孔能够用作所述三角形阵列的底边。

根据一些实施方式，所述单排阵列的对称线与所述三角形阵列的对称线重合。

根据一些实施方式，所述姿态调整单元的数量为多个，设于所述单排阵列的至少一端，和/或设于所述三角形阵列的顶角外侧。

根据一些实施方式，设于单排阵列端部的核反应堆组件的主体部与所述滑块的第二端部配合，和/或设于三角形阵列顶角的核反应堆组件的主体部与所述滑块的第一端部配合。

根据一些实施方式，所述多个容纳孔之间的间距设置为使得相邻核反应堆组件能够相互定位。

根据一些实施方式，所述滑块能够沿不同方向设置于所述定位块，使得能够选择所述第一端部或者所述第二端部与所述核反应堆组件的主体部配合。

根据一些实施方式，所述定位块固定设置于所述支承座。

根据一些实施方式，所述定位块包括滑槽，所述滑块包括凸起的滑动部，所述滑动部在所述滑槽内滑动。

根据一些实施方式，所述滑块包括定位销孔，所述定位块包括用于与定位销配合的配合孔。

根据一些实施方式，所述支承座一体成型。

根据一些实施方式，所述支承座的侧壁在靠近底部的位置处设有多个侧槽，所述多个侧槽的槽面与支承座底面之间开设有多个安装孔。

根据本发明的另一方面，提出了一种核反应堆组件在支撑装置上的定位方法，包括：将核反应堆组件的管脚放置于支撑装置上由多个容纳孔组成的单排阵列的至少一端的容纳孔内；移动支撑装置的滑块，使得所述核反应堆组件在所述容纳孔内转动，直至所述核反应堆组件的主体部与所述滑块设置为平面的端部配合，锁定滑块的位置；以及将多个核反应堆组件依次放入其余的多个容纳孔内，其中相邻核反应堆组件能够相互定位。

根据本发明的另一方面，提出了一种核反应堆组件在支撑装置上的定位方法，包括：将核反应堆组件的管脚放置于支撑装置上由多个容纳孔组成的三角形阵列的顶角的容纳孔内；移动支撑装置的滑块，使得所述核反应堆组件在所述容纳孔内转动，直至所述核反应堆组件的主体部与所述滑块设置为v形槽的端部配合，锁定滑块的位置；以及将多个核反应堆组件依次放入其余的多个容纳孔内，其中相邻核反应堆组件能够相互定位。

在根据本发明的实施例的用于核反应堆组件的支撑装置中，通过在支承座上设置姿态调整单元，能够在对核反应堆组件进行支撑的同时，将核反应堆组件调整到预设姿态；通过设置能够相对于定位块滑动的滑块，使得借助于滑块的移动能够将核反应堆组件调整到与滑块端部配合的预设姿态；通过将滑块设置为包括呈v形槽的第一端部和呈平面的第二端部，能够针对不同形式的核反应堆组件阵列进行姿态调整。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于核反应堆组件的支撑装置的结构示意图；

图2示出了由图1的支撑装置进行支撑的核反应堆组件的结构示意图；

图3示出了图1的支撑装置的定位块的结构示意图；

图4示出了图1的支撑装置的滑块的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的核反应堆组件在支撑装置上的定位方法；以及

图6示出了根据本发明的另一示例性实施例的核反应堆组件在支撑装置上的定位方法。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于核反应堆组件6的支撑装置100的结构示意图，图3示出了图1的支撑装置100的定位块21的结构示意图，图4示出了图1的支撑装置100的滑块22的结构示意图。如图1、图3和图4所示，支撑装置100包括：支承座1，支承座1设有多个容纳孔11，用于容纳多个核反应堆组件6的管脚61；以及姿态调整单元2，姿态调整单元2设置于支承座1，用于调整放置于容纳孔11内的核反应堆组件的姿态，其中，姿态调整单元2包括定位块21和滑块22，滑块22包括设置为v形槽的第一端部221以及设置为平面的第二端部222，滑块22能够相对于定位块21滑动。

在根据本发明的实施例的用于核反应堆组件6的支撑装置100中，通过在支承座1上设置姿态调整单元2，能够在对核反应堆组件6进行支撑的同时，将核反应堆组件6调整到预设姿态；通过设置能够相对于定位块21滑动的滑块22，使得借助于滑块22的移动能够将核反应堆组件6调整到与滑块22端部配合的预设姿态；通过将滑块22设置为包括呈v形槽的第一端部221和呈平面的第二端部222，能够针对不同形式的核反应堆组件阵列进行姿态调整。

图2示出了由图1的支撑装置100进行支撑的核反应堆组件6的结构示意图，如图2所示，核反应堆组件6包括主体部62以及管脚61，管脚61形成于主体部62的纵向端部。主体部62为正六棱柱结构，管脚61为圆柱结构。管脚61的径向尺寸可以相对于主体部62收缩。核反应堆组件6包括核燃料组件，核燃料组件的主体部62配置为在燃料区域内包含核燃料。

多个容纳孔11可以为圆孔，用于与核反应堆组件6的管脚61配合，管脚61插入容纳孔11之后，由于主体部的径向尺寸更大，不会进入容纳孔11中，因此主体部62裸露于容纳孔11之外。支承座1可以为块状结构，多个容纳孔11可以为通孔，并且通孔的轴向长度可以略大于管脚61的长度，由此一方面可以节省用于制作支承座1的材料，另一方面若有异物掉落孔内可便于清理。

在核反应堆组件的堆外变形试验中，需要对排布为单排和扇区两种形式的核反应堆组件阵列在不同热梯度下的变形情况以及组件间的相互作用力进行研究。相应地，本申请的多个容纳孔11排布为单排阵列a和三角形阵列b。相邻核反应堆组件6之间的间隙较小，使得相邻主体部62的正六棱柱结构只能形成面与面相对的排列形式。如果已经插入一个容纳孔11的核反应堆组件6的主体部62以棱面向与之相邻的另一容纳孔11，那么会导致核反应堆组件6无法插入所述另一容纳孔11内。因此需要对插入容纳孔11的核反应堆组件6的姿态进行调整，使得其以面面向与之相邻的容纳孔11，方便其他核反应堆组件6顺利插入。

参照图1，单排阵列a和三角形阵列b可以组合在一起，单排阵列a的多个容纳孔11能够用作三角形阵列b的底边，通过共用多个容纳孔11能够使装置的结构更加紧凑，同时可以节省材料。相对应地，支承座1可以包括长方体结构和三棱柱结构，单排阵列a设于所述长方体结构，三角形阵列b设于所述三棱柱结构。通过将单排阵列a和三角形阵列b组合在一起，使得支撑装置100能够用于开展单组件热变形试验、单排组件热变形试验、60°扇区组件热变形试验等多项堆外试验，功能多样。同时，各项试验所采用的辅助装置可以共用，当改变所开展的试验时，只需稍微调整辅助装置即可，操作方便，可利用程度高。

在一个实施例中，单排阵列a的对称线与三角形阵列b的对称线重合，相应对地，所述三棱柱结构拼接至所述长方体结构的中部，使得整个支承座1形成左右对称结构。由此能够保证多个核反应堆组件6插入多个容纳孔11后，整个装置的重心平稳，防止装置的重心偏向一侧。

支承座1可以一体成型，不需焊接装配，从而能够保证所述长方体结构和所述三棱柱结构稳固地结合在一起，形位精度高、刚度较高，可以避免插入多个核反应堆组件6形成的作用力使得两者相互移位。支承座1的所述长方体结构和所述三棱柱结构可以采用弧形过渡，以减小应力集中。支承座1形成之后，可以通过例如钻孔的方式在其上形成多个容纳孔11，加工简单，成本较低，并且可以使得孔壁厚度达到理论设计最大值，形成的多个容纳孔11之间的壁面厚，刚度高，不易受力变形。多个容纳孔11的孔心距可以一致。

单排阵列a的多个容纳孔11沿直线排列，例如单排阵列a可以由16个容纳孔11沿直线排列构成。三角形阵列b的多个容纳孔11可以排列为等腰三角形的形状，相当于排布为扇区。在一个实施例中，三角形阵列b的多个容纳孔11可以排列为等边三角形的形状，相当于排布为60°扇区。例如，三角形阵列b可以由21个容纳孔排列为等边三角形的形状，一共包括六排，每排的数量依次为1、2、3、4、5和6，等边三角形每边的容纳孔数量为6个，其中底边的6个容纳孔11是同时也是组成单排阵列a的部分容纳孔11。

姿态调整单元2的数量可以为多个，设于单排阵列a的至少一端，和/或设于三角形阵列b的顶角外侧。参照图1、图3和图4，设于单排阵列a端部的核反应堆组件6的主体部62与滑块22的第二端部222配合，和/或设于三角形阵列b顶角的核反应堆组件6的主体部62与滑块22的第一端部221配合。多个容纳孔11之间的间距设置为使得相邻核反应堆组件6能够相互定位。

对于设于单排阵列a的至少一端的姿态调整单元2，滑块22相对于定位块21的滑动方向与单排阵列a的延伸方向一致。当将核反应堆组件6插入位于单排阵列a端部的容纳孔11之后，将滑块22朝核反应堆组件6所在方向滑动，在滑动过程中，滑块22的第二端部222推动核反应堆组件6的主体部62，使得核反应堆组件6在容纳孔11内转动，直至主体部62与第二端部222配合时停止转动，确定核反应堆组件6的姿态。此时，主体部62的正六棱柱结构以面面向与之相邻的容纳孔11。由于多个容纳孔11之间的间距较小，在插入另一核反应堆组件6时，只有其与已确定姿态的核反应堆组件6形成面与面相对的配合方式才能插入。

由此可知，当位于端部的核反应堆组件6的姿态确定之后，设于单排阵列a的其他容纳孔11的核反应堆组件6能够据此自动确定姿态。姿态调整单元2可以设于单排阵列a的一端，由此从该端沿一个方向逐渐插入多个核反应堆组件6。调整单元2可以同时设于单排阵列a的两端，由此可以从两端沿相对方向逐渐插入多个核反应堆组件6，同时对于核反应堆组件6的姿态的保持也更加稳固。

对于设于三角形阵列b的顶角外侧的姿态调整单元2，滑块22相对于定位块21的滑动方向与三角形阵列b的对称线所在方向一致。滑块22的第一端部221的v形槽可以为120°，从而能够与正六棱柱的棱角配合。类似地，当将核反应堆组件6插入位于三角形阵列b顶角的容纳孔11之后，将滑块22朝核反应堆组件6所在方向滑动，在滑动过程中，滑块22的第一端部221推动核反应堆组件6的主体部62，使得核反应堆组件6在容纳孔11内转动，直至主体部62与第一端部221配合时停止转动，确定核反应堆组件6的姿态。此时，主体部62的正六棱柱结构以面面向与之相邻的容纳孔11。由于多个容纳孔11之间的间距较小，在插入另一核反应堆组件6时，只有其与已确定姿态的核反应堆组件6形成面与面相对的配合方式才能插入，从而自动确定其他核反应堆组件6的姿态。

滑块22能够沿不同方向设置于定位块21，使得能够选择第一端部221或者第二端部222与核反应堆组件6的主体部62配合。定位块21固定设置于支承座1，当将滑块22设置于定位块21时，根据需求调整滑块22的设置方向，使得第一端部221或者第二端部222面向核反应堆组件6。

参照图3和图4，定位块21可以包括滑槽211，滑块22包括凸起的滑动部223，滑动部223在滑槽211内滑动，使得滑块22能够相对于定位块21滑动。滑块22可以包括定位销孔224，定位块21包括用于与定位销配合的配合孔212，定位销孔224为长孔，定位销孔224的数量可以为两个，设于滑动部223两侧。当滑块22在定位块21上的位置确定之后，利用定位销穿过定位销孔224和配合孔212，能够将滑块22固定于定位块21，锁定滑块22的位置。当定位销松开时，滑动部223可沿着滑槽211移动；当定位销紧固时，滑块22可固定在定位块21上。

定位块21可以设有多个第一连接孔213，支承座1可以设置对应的多个第二连接孔，利用连接件穿过第一连接孔213和第二连接孔，将定位块21固定于支承座1上。当然，定位块21也可以通过其他方式固定连接至支承座1，例如焊接、粘接等。

支承座1的侧壁在靠近底部的位置处设有多个侧槽12，多个侧槽12的槽面与支承座底面之间开设有多个安装孔13，用于将支承座1固定安装至地面，使得支承座1不容易受外界影响发生移动，开展重复性试验时重复定位精度高。多个侧槽12可以为方槽，在方槽的底部槽面开设安装孔13。多个侧槽12与多个容纳孔11不相干涉，多个侧槽12与支承座1的底部留有一定距离，多个侧槽12可以在支承座1上对称分布。安装孔13可以为螺孔，与螺钉配合，而将支承座1固定至地面上。螺孔的内径可以略大于螺钉的外径。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的核反应堆组件6在支撑装置100上的定位方法，如图5所示，所述定位方法包括以下步骤：

s11，将核反应堆组件6的管脚61放置于支撑装置100上由多个容纳孔11组成的单排阵列a的至少一端的容纳孔11内；

s12，移动支撑装置100的滑块22，使得核反应堆组件6在容纳孔11内转动，直至核反应堆组件6的主体部62与滑块22设置为平面的端部配合，锁定滑块22的位置；以及

s13，将多个核反应堆组件6依次放入其余的多个容纳孔11内，其中相邻核反应堆组件6能够相互定位。

通过锁定滑块22的位置，能够确定和保持设于单排阵列a的至少一端的容纳孔11内的核反应堆组件6的姿态。由于相邻核反应堆组件6能够相互定位，其他核反应堆组件6可以基于已确定姿态的核反应堆组件6而自动确定姿态，由此完成对所有核反应堆组件6的定位。

图6示出了根据本发明的另一示例性实施例的核反应堆组件6在支撑装置100上的定位方法，如图6所示，所述定位方法包括以下步骤：

s21，将核反应堆组件6的管脚61放置于支撑装置100上由多个容纳孔11组成的三角形阵列b的顶角的容纳孔11内；

s22，移动支撑装置100的滑块22，使得核反应堆组件6在容纳孔11内转动，直至核反应堆组件6的主体部62与滑块22设置为v形槽的端部配合，锁定滑块22的位置；以及

s23，将多个核反应堆组件6依次放入其余的多个容纳孔11内，其中相邻核反应堆组件6能够相互定位。

类似地，通过锁定滑块22的位置，能够确定和保持设于三角形阵列b的顶角的容纳孔11内的核反应堆组件6的姿态。由于相邻核反应堆组件6能够相互定位，其他核反应堆组件6可以基于已确定姿态的核反应堆组件6而自动确定姿态，由此完成对所有核反应堆组件6的定位。

本发明用于核反应堆组件6的支撑装置100至少能够实现以下技术效果：

(1)该支撑装置功能多样，利用该支撑装置能够开展单组件热变形试验、单排组件热变形试验、60°扇区组件热变形试验等多项堆外试验；

(2)该支撑装置设计紧凑，单排阵列和三角形阵列的部分容纳孔可重合共用；

(3)支承座可以一体成型，不需焊接装配，能够提高形位精度；在支承座上形成容纳孔，加工简单、成本较低，并可保证容纳孔之间的壁面厚、刚度高、不易受力变形；

(4)能够对组件进行定位，重复定位精度高；

(5)支撑装置重量大，且可通过螺钉螺孔配合的方式固定在地面上，不容易受外界影响发生移动，开展重复性试验时重复定位精度高。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。