機械工程師：燃料組件上管座鎖定螺栓脹形模具優(yōu)化設計
2022-03-16【作 者】 彭軍;楊斌;蔣興福;王俊蘭;丁明;胡卉樺
【引 言】
在反應堆使用過程中，核燃料位于反應堆芯的中心位置，為核電站提供能量，由于其在運行過程中受到異物干擾、水流沖擊振動、輻照及腐蝕變形等因素的影響，并處于高溫、高壓及高放射性的特殊工作環(huán)境中，燃料棒有可能會出現破損，如果出現破損，對核電站的正常運行會有一定的影響。
因此，通過燃料組件修復裝置，使未達到燃耗深度的破損燃料組件得到修復并繼續(xù)人堆使用，可獲得可觀的經濟效益f1]。燃料組件修復過程中，回裝燃料組件上管座并擰緊上管座鎖定螺栓后，需要采用鎖定螺栓脹形工具對上管座鎖定螺栓進行脹形，以防止反應堆運行過程中流體及溫度的影響導致鎖定螺栓松動，形成異物的風險。而鎖定螺栓脹形的質量很大程度上是由脹形模具來決定的，通過對脹形模具的優(yōu)化設計，提高了鎖定螺栓脹形的質量，滿足現場使用要求。
1、上管座螺栓脹形的基本原理：
AFA3G燃料修復單棒更換基本流程是將燃料組件上管座24個鎖定螺栓拆除，將上管座移走，用燃料單棒抽拔工具將破損燃料棒拔出，放入永久儲存容器，將新燃料棒或惰性棒重新插入燃料組件，然后回裝上管座及上管座上24個鎖定螺栓，并用鎖定螺栓脹形工具對24個鎖定螺栓實施脹形，達到防松的目的。脹形過程如果出現脹裂、褶皺或脹形不到位等現象，后果必然不堪設想，直接影響修復的燃料組件能否繼續(xù)使用。AFA3G燃料組件示意圖如圖1所示。
鎖定螺栓脹形工具主要用來X寸AFA3G燃料組件上管座新安裝的24個鎖定螺栓進行脹形，防止堆芯運行時鎖定螺栓產生松動，工具分為內外兩層，外層為工具整體支撐，內層芯桿用于傳遞上部的轉動操作，下端設有脹形模具，轉動工具上端手柄使芯桿伸出，芯桿伸出時推動脹形模具向外擠壓，上管座上有4個對應的凹槽，當脹形模具壓到上管座凹槽并給一定的力矩值后，向上退出芯桿收回脹形模具，從而實現對鎖定螺栓的脹形。脹形原理示意圖如圖2所示，脹形剖切圖如圖3所示。
【結 論】
本文分析了燃料組件修復過程中上管座鎖定螺栓脹形的基本原理，采用有限元分析軟件對上管座鎖定螺栓進行了有限元計算，并優(yōu)化了脹形模具的尺寸，通過實際檢驗，鎖定螺栓的變形符合使用要求，為燃料組件實際修復提供技術準備。
以下是正文：
