本發(fā)明總的來講涉及核反應(yīng)堆燃料組件，更具體講，涉及便于將上管咀分組件重新安裝到在水下的燃料組件骨架上的裝置。

在大多數(shù)核反應(yīng)堆上，堆芯部分由為數(shù)眾多的細(xì)長燃料元件或棒組成。這些燃料元件或棒分組裝到骨架中，并由骨架來支承。這就是眾所周知的燃料組件。燃料組件很長，通過橫向布置的上部和下部的堆芯支承板而固定和對(duì)中。這些支承板直接或間接地與一支承圍板相連接。此圍板在堆芯的上下兩端之間把整個(gè)堆芯包圍起來。在最常見的結(jié)構(gòu)中，堆芯支承圍板的縱軸與安放在下部支承板上的各個(gè)燃料組件一樣，都是垂直布置的。

堆芯內(nèi)的溫度在各個(gè)不同的時(shí)期，如從冷停堆到正常運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)有很大變化。而不同材料呈現(xiàn)出不同的熱膨脹特性。所以，一般來講，由于垂直布置的燃料組件的支承結(jié)構(gòu)所用材料不同于堆芯支承圍板所用的材料，因此，這些不同部件的軸向或垂直方向的熱膨脹相當(dāng)大，尤其在考慮到運(yùn)行時(shí)堆芯內(nèi)存在著的高溫及某些有關(guān)零部件的軸向長度時(shí)更是如此。由于這些原因，燃料組件通常不固定在上部的和下部的堆芯板上，而是在允許有相對(duì)移動(dòng)的狀態(tài)中受到支承。燃料組件和堆芯支承圍板之間的軸向熱膨脹差值由上部和下部堆芯支承板之間的軸向間距來調(diào)節(jié)。這個(gè)軸向間距比燃料組件的軸向長度還要大些，正常情況下在燃料組件頂部與上部堆芯支承板之間保持有一段距離。

再者，在大多數(shù)反應(yīng)堆中，將液體冷卻劑（比如水）通過下部堆芯支承板上的小孔以及通過各個(gè)燃料組件中的燃料棒之間的空間向上導(dǎo)流，以便載出熱能。燃料組件的這種結(jié)構(gòu)形式會(huì)使冷卻劑向上流過堆芯區(qū)域時(shí)，產(chǎn)生較大的壓降，而且此壓降必定對(duì)燃料組件產(chǎn)生一種向上的推力。有些情況下，燃料組件的重量就足以克服在所有的運(yùn)行工況下的向上的水力提升力。然而，并非常常如此，特別是當(dāng)冷卻劑密度比較高時(shí)比如在反應(yīng)堆起動(dòng)時(shí)，另外還有當(dāng)冷卻劑流量增加時(shí)。當(dāng)作用于某一個(gè)燃料組件的方向朝上的水力大于該燃料組件的重量時(shí)，則作用在燃料組件上的凈合力的方向?qū)⑹浅系模⑹乖摻M件向上移動(dòng)直至與上部堆芯板相接觸。燃料組件的這種向上移動(dòng)如果得不到控制，就會(huì)引起燃料組件和燃料棒的損壞，或者引起上部堆芯板的損壞，因而必須避免這種移動(dòng)。所以，習(xí)慣上采用壓緊裝置來防止向上流動(dòng)的冷卻劑使堆芯內(nèi)的燃料組件朝上移動(dòng)，防止它與上部堆芯支承板出現(xiàn)損壞性的接觸，然而卻允許燃料組件在長度上有所變化，特別是由于熱膨脹而發(fā)生的變化。

舉例來說，在美國專利No.4，534，933號(hào)的說明書中公開了一種燃料組件，其上管嘴分組件裝備有壓緊裝置。該專利中描述的上管嘴分組件基本上包括一塊上部支承板、一塊下部連接板、許多導(dǎo)向套管伸長管它們從上部支承板延伸到上部連接板，并且穿過這些板上的孔。以及繞在伸長管外面的卷簧。這些卷簧通過安裝在伸長管上的定位環(huán)在這些板之間處于壓縮狀態(tài)，同時(shí)它們又作為這些板的止動(dòng)裝置。在連接板以下的部件，每根伸長管上固定安裝了一個(gè)卡箍式下部定位環(huán)，以此限止連接板沿著伸長管向下滑動(dòng)。還有一個(gè)上部定位環(huán)，此環(huán)在上部支承板中的孔道內(nèi)與伸長管的上端部相接。該伸長管的凸緣與上部定位環(huán)相互配合以限制支承板沿著伸長管向上移動(dòng)。上部定位環(huán)同樣也是卡箍或類似空心環(huán)或套環(huán)一類的構(gòu)件，通過凹槽-凸緣結(jié)合的方式，將這些上部定位環(huán)與相應(yīng)的導(dǎo)向管伸長管相連接。這個(gè)凹槽-凸緣結(jié)合是由定位環(huán)內(nèi)壁上的環(huán)形槽和相應(yīng)的導(dǎo)向套管伸長管的與此槽貼緊的管口邊緣組成的。該伸長管的管口通過徑向向外擴(kuò)口而形成的凸緣與相應(yīng)的定位環(huán)上的內(nèi)槽互相卡緊。這種脹管結(jié)合技術(shù)是為眾人所知，并已廣泛應(yīng)用的工藝。

以上扼要描述的這種類型的上管咀分組件特別適合用于可重新裝配的燃料組件上，亦即把燃料組件設(shè)計(jì)成能夠在運(yùn)行若干年卸出后對(duì)燃料棒進(jìn)行檢驗(yàn)、更換，以及/或者重新組件，然后，在經(jīng)過這樣的重新裝配后重新投入運(yùn)行。燃料組件的重新裝配包括：將該組件從堆芯卸出，輸送到一個(gè)操作間，在此操作間內(nèi)，在導(dǎo)向套管伸長管與上部定位環(huán)的凹槽-凸緣結(jié)合處的下方，將該伸長管切斷。然后從燃料組件上將上管咀分組件提出，以便能夠得到燃料棒。在燃料棒經(jīng)過如上所述的操作處理后，將上管咀分組件重新安裝到套管伸長管上，通過一組新的上部定位環(huán)與伸長管的凹槽-凸緣結(jié)合而重新與套管伸長管相連接。所有這些操作都是在把需要重新裝配的輻照過的燃料組件放入水下5至10米左右的深處時(shí)完成的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的情況說明，在套管伸長管與定位環(huán)間形成凹槽-凸緣結(jié)合是有預(yù)想不到的困難的。

本發(fā)明的首要目的就是要緩和這方面的困難，因而本發(fā)明在于：將浸入水中的上管咀分組件安裝到核燃料組件的導(dǎo)向套管的伸長管上。所述上管咀分組件包括一塊上面有許多孔道的板，每個(gè)孔道與一個(gè)導(dǎo)向套管伸長管滑動(dòng)配合;以及許多空心定位環(huán)，每個(gè)環(huán)的內(nèi)壁上有一凹槽，套裝在導(dǎo)向套管伸長管的外面，并通過伸長管的一部分?jǐn)U口所形成的凸緣與所述凹槽而卡緊。本發(fā)明的特征在于，每個(gè)空心定位環(huán)上設(shè)有排水孔，至少限定了一條可從所述凹槽逸出的液體流道。

本發(fā)明的根本一點(diǎn)在于認(rèn)識(shí)到，產(chǎn)生此問題（這正是本發(fā)明解決的問題）的原因是在導(dǎo)向套管伸長管的擴(kuò)口部分與定位環(huán)內(nèi)周表面開始接觸時(shí)便把水截留在定位環(huán)的內(nèi)槽中。因而實(shí)際上把充滿水的凹槽密封住了。要認(rèn)識(shí)到水被截留，而且水是不可壓縮的，這就使得在重新裝配過程中很難成功地在燃料組件上完成脹管操作。一旦認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，那么剩下來的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一種實(shí)際可行的方法來解決這個(gè)問題，使得在進(jìn)行完整的凸緣-凹槽結(jié)合的連續(xù)操作過程中不再受干擾。本發(fā)明通過提供一種可靠的解決辦法已達(dá)到此目的，此外，這種辦法在實(shí)施時(shí)具有簡單而便宜的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)將本發(fā)明推薦的裝置，只是以舉例的方式作一描述，相關(guān)部分可參考附圖，這里：

圖1是一個(gè)燃料組件的正視圖，其中一部分示出剖面，燃料組件是用透視法縮小繪制的直立式形式示出的。為了表示得清楚些，有的零件被去掉了。在此圖中，燃料組件包括一個(gè)上管咀分組件及本發(fā)明所提供的帶排水孔的上部定位環(huán);

圖2是其中一個(gè)帶排水孔的定位環(huán)的軸向放大視圖;

圖3是沿圖2上的3-3線切取的定位環(huán)橫剖面圖;

圖4是體現(xiàn)本發(fā)明的另一種形式的帶排水孔的定位環(huán)的頂視放大平面圖;

圖5是沿圖4的5-5線切取的定位環(huán)縱剖面圖。

在下面的描述中，參考數(shù)字表示在幾個(gè)剖視圖上的相似的或相應(yīng)的另件;諸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”等詞，只是為了使用上的方便，并不應(yīng)認(rèn)作限定術(shù)語。

現(xiàn)在參照?qǐng)D示，特別是圖1，這里展示的總的以序號(hào)10表示的燃料組件基本上是眾所周知的結(jié)構(gòu)，其中包括一個(gè)下部端頭結(jié)構(gòu)或下管咀12、它被連接到核反應(yīng)堆堆芯區(qū)域（未示出）內(nèi)的下部堆芯板（未示出）上以支撐該燃料組件;許多控制棒導(dǎo)向管或套管14，自下管咀12向上伸展;許多橫向格架16沿導(dǎo)向套管軸向把它們隔開;細(xì)長的燃料棒18所形成的排列在橫向被間隔開，并由格架16所支承;一根儀表管20安裝在該燃料組件的中心，以及一個(gè)上部端頭結(jié)構(gòu)或上管咀22，被連接到導(dǎo)向套管14的上管口。燃料組件10形成一個(gè)整體單元，它能夠用常規(guī)方法來處置而不會(huì)損壞組件的各個(gè)另部件。

在燃料組件10進(jìn)行組裝時(shí)，橫向格架16在預(yù)先確定的軸向間隔開的位置上與導(dǎo)向套管14相連接。然后將燃料棒18從下面通過格架16插入，其次使下管咀12與導(dǎo)向套管14的下端頭具有合適的連接比如利用機(jī)制螺絲24。將導(dǎo)向套管14連接到燃料組件上，為的是容納可移動(dòng)的控制棒（未示出），這些控制棒用來控制裂變過程。這些都是眾所周知的工藝。

在燃料組件10的裝置圖上，每根控制棒導(dǎo)向套管14的上端頭都接了一根導(dǎo)向套管伸長管26，它與導(dǎo)向套管在軸向?qū)χ?，形成筆具的伸長管部分。此伸長管的直徑與導(dǎo)向套管相似，并且最好是用合適的機(jī)械結(jié)合方式連接到導(dǎo)向套管的上端頭部分，比如采用一道或多道的常規(guī)擴(kuò)口脹管配合。

這里示出的上管咀22是一個(gè)帶有壓緊裝置的分組件。此分組件的設(shè)計(jì)允許裝在堆芯區(qū)域內(nèi)的燃料組件10的上端部直接與上堆芯板（未示出）接觸，并提供壓緊力以防止由于冷卻劑向上流動(dòng)而引起燃料組件的水力提升;然而卻允許燃料組件在長度上變化，這一變化是由于在堆芯內(nèi)產(chǎn)生的熱膨脹以及類似的原因引起的。

為了清楚地了解本發(fā)明，現(xiàn)將盡量詳細(xì)地描述上管咀22及其壓緊裝置。

上管咀22及其壓緊裝置（以后就籠統(tǒng)地簡稱作上管咀），對(duì)于每根伸長管26來講，包括一個(gè)繞在該管上面的卷簧28，此卷簧被夾在下部連接板30和上部壓緊板或支承板32之間。卷簧28的下端頭安置在下部連接板30的上表面上加工的孔34上。下部連接板30上也開有貫穿孔36，這些貫穿孔與導(dǎo)向套管伸長管26在數(shù)量和位置上相對(duì)應(yīng)，并允許該伸長管通過此貫穿孔滑動(dòng)。在上部支承板32上有許多孔道38，同樣可讓伸長管26從中通過。每個(gè)孔道38由一個(gè)下孔（一般具有較小的恒定直徑）和一個(gè)同心的上孔（一般具有較大的恒定直徑）形成，在其間的過渡段上有一個(gè)面向上的內(nèi)凸緣40。

對(duì)每根伸長管26來講，上管咀22也包括一個(gè)下部定位環(huán)42和一個(gè)改進(jìn)型的上部定位環(huán)44，這就是體現(xiàn)本發(fā)明的裝置，下面將更加充分地進(jìn)行闡述。下部和上部定位環(huán)42、44是環(huán)形的或類似套環(huán)的構(gòu)件，它們與相應(yīng)的伸長管26連接，并在軸線方向上是間隔開的，也就是分別與下部連接板和上部支承板30、32互相組合，從而使卷簧28處于壓縮狀態(tài)。更確切些，每一個(gè)下部定位環(huán)42加工成卡箍的形式，通過釬焊之類的工藝固定在下部連接板30以下的相應(yīng)的伸長管26上，為的是限止連接板30的向下滑動(dòng)。每一個(gè)上部定位環(huán)44同樣地也加工成卡箍或短套筒式，套裝和固定在相應(yīng)的伸長管26的上管口部分，并安置在上部支承板32上的相應(yīng)的孔道38的孔徑內(nèi)。上部定位環(huán)44具有一個(gè)環(huán)形內(nèi)槽46，并通過伸長管26在圓周方向上脹管形成的凸緣48扣入環(huán)形內(nèi)槽46，而與伸長管26的上管口部分固定住。上部定位環(huán)44與孔道38中的內(nèi)凸緣40相組合，來限制上部支承板32沿伸長管26向上滑動(dòng)。

具有所述上管咀分組件22的燃料組件10是可以重新裝配的，這就是說，上管咀22可以卸下來而使燃料棒18的上端頭暴露在外面，這就為進(jìn)行各種操作的目的提供了接近燃料棒的條件，如檢驗(yàn)燃料棒有無破損、取出和更換破損的燃料棒、把一部分乏燃料棒從一個(gè)組件轉(zhuǎn)到另一個(gè)燃料組件內(nèi)，以及/或者重新排列組合燃料棒，為的是使堆芯內(nèi)的鈾獲得更好的利用。一旦燃料棒18的檢驗(yàn)、卸出、更換，以及/或者再組合進(jìn)行完畢，即將上管咀22重新安裝到導(dǎo)向套管伸長管26上。

簡言之，為了卸掉上管咀22，要使導(dǎo)向套管伸長管26在其與上部定位環(huán)44脹管結(jié)合部位的下方脫開。接著，在把上管咀22重新安放到伸長管26上時(shí)，將一組新的上部定位環(huán)44裝入孔道38，并且伸長管26的上管口再次擴(kuò)口，所形成的凸緣扣入相應(yīng)的定位環(huán)44的環(huán)形內(nèi)槽46中。雖然，由于進(jìn)行重新裝配的燃料組件10是輻照過的，其上管咀的卸出和更換均在水下操作，通常是在一個(gè)工作間內(nèi)進(jìn)行。

現(xiàn)在來看圖2和圖3，表示出一個(gè)上部定位環(huán)44，根據(jù)本發(fā)明它是經(jīng)過改進(jìn)的，為的是便于把伸長管26的上管口進(jìn)行擴(kuò)口并使其凸緣扣入與其相應(yīng)的定位環(huán)44的內(nèi)槽46中。從圖2和圖3看出，所示上部定位環(huán)44具有兩個(gè)小直徑的排水孔50，加工成孔道或小孔的形式。相對(duì)于定位環(huán)44的縱軸52來講這些孔是徑向布置的，即從定位環(huán)內(nèi)表面上的環(huán)形槽46通至其外圓周表面54。如圖所示，這兩個(gè)排水孔50在直徑方向上是對(duì)稱的，并成為槽46和定位環(huán)44外表面之間的流體通道。流體通過每個(gè)排水孔50，這將不至于干擾不間斷的脹管工序，此工序是為了迫使伸長管26的相鄰部分脹入環(huán)向槽46。

另一種方案如圖4和圖5所示，可以加工成一個(gè)縱向的槽或溝50′，從環(huán)形槽46分別通至定位環(huán)的一個(gè)或上、下兩個(gè)端面56、58。在所示實(shí)施例中設(shè)有兩個(gè)這樣的排水孔50′。這兩個(gè)孔開在定位環(huán)44的內(nèi)壁部分上，它們?cè)谥睆椒较蛏匣ハ鄬?duì)稱，并從環(huán)形槽46通至定位環(huán)的兩個(gè)端面56、58。排水孔50′是沿著定位環(huán)44的整個(gè)長度向著定位環(huán)內(nèi)壁60開的。