CN103998366B - 核反应堆上部构造物的吊起钩环 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施例的核反应堆上部构造物的吊起钩环包括：第一部件和第二部件，其相互平行地延长为一定的厚度和长度，并且分别包括上部和下部；第一连接部件，其将所述第一部件的上部和第二部件的上部相互连接，并紧固于所述吊钩；紧固部，其分别形成于所述第一部件和第二部件的下部，并且具备中空，以便所述与核反应堆上部构造物进行销结合；以及应力减少部，其形成于所述第一部件及第二部件的上部，并且，其形成方式为从所述第一连接部件至所述第一部件及所述第二部件的侧端，按照一定的曲率延长并向上部凸出，以便对施加至所述第一连接部件的弯曲应力进行减少。

Description

核反应堆上部构造物的吊起钩环

技术领域

本发明的实施例涉及钩环(shackle)的结构，其结合于吊钩(hook)以便吊起核反应堆上部构造物。

背景技术

一般来讲，核反应堆(nuclearreactor)是一种装置，其通过控制连锁反应，使连锁核分裂反应结果所瞬间放出的大量的质量亏损能量得到释放，从而将核分裂所产生的热能变为动力。核反应堆的上端(head)的上部一般包括有上部构造物，并且为了将上部构造物进行分解，并将所分解的各个部位进行移动后重新设置，从而利用吊起装置。

核反应堆的核燃料替换一般每18个月进行一次，并且在核燃料替换期间，一体式核反应堆上部构造物一般吊起核反应堆上端，从而移动至临时保管场所。

目前，为了进行所述作业，旋转式起重机(polarcrane)上结合有具有冲击吸收功能的水力坐封(hydroset)，从而阻止上下方向震动，并且水力坐封的另一端与单钩(singlehook)进行紧固，或者为了分解，使用吊起架(frame)系统钩环。

但是，相比现有OPR1000的一体式核反应堆上部构造物，就APR1400一体式核反应堆上部构造物而言，由于地震加速度的增加要减少钩环的重量，并且由于核反应堆上端重量的增加，可考虑满足所述变更的条件的一种新的钩环。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种吊起钩环，其具有更为出色的构造。

为了达成所述本发明的解决课题，根据本发明一个实施例的核反应堆上部构造物的吊起钩环，包括：第一部件和第二部件，其相互平行地延长为一定的厚度和长度，并且分别包括上部和下部；第一连接部件，其将所述第一部件的上部和第二部件的上部相互连接，并紧固于所述吊钩；紧固部，其分别形成于所述第一部件和第二部件的下部，并且具备中空，以便与所述核反应堆上部构造物进行销结合；以及应力减少部，其形成于所述第一部件及第二部件的上部，并且，其形成方式为从所述第一连接部件至所述第一部件及所述第二部件的侧端，按照一定的曲率延长并向上侧凸出，以便对施加至所述第一连接部件的弯曲应力进行减少。

根据与本发明相关的一个例，与所述第一部件及第二部件相遇连的所述第一连接部件的两端形成有最大应力集中部分，延长所述应力减少部的最上端和所述最大应力集中部分的延长线的长度长于所述第一连接部件的厚度。

根据与本发明相关的一个例，所述延长线可形成为具有相应于第一连接部件的厚度的1.15倍至1.6倍所属的长度。

根据与本发明相关的一个例，所述延长线可形成为对第一部件垂直延长的方向保持一定的角度。

根据与本发明相关的一个例，可形成为所述角度范围为5°至15°。

根据与本发明相关的一个例，所述紧固部件结合于三角架组装体，所述三角架组装体包括以可调节长度的方式形成的三个腿，所述三脚架组装体的一端结合于所述核反应堆上部构造物。

根据与本发明相关的一个例，还包括第二连接部件，所述第二连接部件在所述第一部件和第二部件的下部将所述第一部件和第二部件进行相互连接。

以上述方式构成的与本发明至少一个实施例相关的核反应堆上部构造物的吊起钩环，因为各组成部件的形成以使具有最大限度的曲率的方式进行，所以可减少集中于特定领域的应力。并且，对施加于连接部件的弯曲应力进行最小化，由此，相比现有的钩环，在降低自身重量的同时，吊起负荷的能力优越。

附图说明

图1是表示根据本发明一个实施例的一体式核反应堆上部构造物简略构成的分解立体图。

图2是表示根据本发明一个实施例的空气室(airplenum)的支撑架(frame)、三脚架组装体及吊起钩环的结合关系的概念图。

图3是根据本发明的一个实施例的三脚架组装体的概念图。

图4a和图4b是根据本发明的一个实施例的吊起钩环的立体图和截面图。

图5和图5b是表示图4所图示的吊起钩环的应力集中状态的状态图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明相关的核反应堆上部构造物的吊起钩环进行更为详细的说明。在以下说明中所使用的对构成要素的结尾词“组件”及“部”仅仅是为了便于说明书的撰写而赋予或混用的，其本身并不具有相互区别的意义或作用。本说明书中即使是相互不同的实施例对相同或类似的构成也赋予相同或类似的参照标号，并且其说明由初次说明代替。本说明书中所使用的单数的表现只要语境没有清楚地表明其他意思，也包括复数的表现。

一般来讲，核反应堆是一种装置，其利用核分裂反应结果产生的质量亏损能量。与通过燃烧热而燃烧自动扩大的火力炉不同，核反应堆将燃料核分裂时所放出的中子作为媒介物，从而执行核分裂反应。

核反应堆的核分裂反应通过控制核燃料所吸收的中子数量，可调节核燃料的燃烧，为了持续核反应堆内的核分裂，在核分裂时所放出的中子中，重新被核燃料所吸收且再次引发核分裂的数量最少应为一个以上。当其数量为1时，核分裂反应既不会减少也不会增加，而是维持一定水平，所述状态被称为核反应堆的临界状态。此外，所述数量超过1时，核分裂反应的数量也逐渐增加，所述状态被称为超临界状态，相反的情况被称为次临界状态。

一般来讲，核反应堆以一定的功率进行运转时，利用将其置于临界状态或者些许的超过临界状态而使余量的中子被控制棒吸收的方法。一次的核分裂中所放出的中子数虽然在铀(uranium)235情况下大约为平均2个，但是因为其并非全部再次贡献于核分裂，而是其数量因向核反应堆外部泄漏或被非核分裂性物质吸收等原因而减少，所以为了继续运转核反应堆，将所述中子的损失进行最小化尤为重要。作为用于防止中子损失的方法，包括：增加核分裂性物质的量或将核分裂时所放出的快中子减速至热中子能级,从而提高吸收概率的方法；将核反应堆的大小扩大为足够大，以便能够将向堆芯外部泄漏的量进行最小化的方法；将被其他非核分裂性物质的吸收最小化的方法等。核分裂的瞬间所放出的中子为能量高的快中子，因为被核燃料吸收的概率极低，所以将其减速从而提高吸收概率尤为重要。核反应堆的控制通过在堆芯加入或取走镉(cadmium)或硼(boron)等中子吸收截面积大的材料而调节中子数来进行控制，并且也使用将反射体或减速剂的量进行变化的方法。

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

参照图1，根据本发明的一个实施例的一体式核反应堆上部构造物100可包括扇体(fan)组件110、上部组件120、中央部组件130、下部组件140。

参照图1，所述扇体组件110位于核反应堆上端(head)的上部，并且可由冷却扇111、升降(lifting)构造物112、空气室(airplenum)113形成为一体。所述空气室113的下端可结合有所述上部组件120。所述冷却扇111作为一种装置，其是为了顺利执行将所述核反应堆上部构造物100内部的冷却而设置的，可对后述的空气流动进行调节。所述升降构造物112可用三角架和钩环(Shackle)形成，并且三角架用于吊起所述一体式上部构造物100整体，起重机(crane)300连结连接于三脚架上端的钩环而可执行吊起作业。所述空气室113支撑所述冷却扇111和所述升降构造物112并可形成为一体。所述空气室113的下端向着水平方向结合并具有环梁(ringbeam)，环梁的下端结合有所述上部组件120。

参照附图1，所述上部组建120的内部形成有上部护罩板(shroudplate)121和上部围板(baffle)122，所述上部护罩板121形成为圆筒形状，以便上下开放，所述上部围板122为了形成空气的流路，沿着所述上部护罩板121的内周面，以规定间隔隔离的形式加以固定。所述中央部组件130与所述下部组件140也和上部组件120相同，形成有中央部护罩板131及中央部围板132、下部护罩板141及下部围板142。但是优选地，所述中央部组件130具备有空气露流入部135，以便全部贯通所述中央部护罩板131和中央部围板132。

参照图1，所述护罩板121、131、141形成为包裹所述围板122、132、142外部，从而执行对各个组件的内部所具有的构造物进行保护的遮盖(cover)作用。优选地，所述护罩板121、131、141和所述围板122、132、142固定于支撑柱(supportcolumn)105，所述支撑柱以一端结合于所述上部组件120的上端，另一端结合于所述下部组件140的下端的形式沿垂直方向形成。所述支撑柱105作为用于沿垂直方向支撑所述核反应堆上部构造物100的结构物，为了维持强度可以利用工字梁(H-beam)。优选地，所述下部围板142的内部包括控制棒驱动装置和控制棒。

由所述冷却扇111产生的空气流动通过所述空气流入部135吸入空气后，所吸入的空气可通过所述围板122、132、142和所述护罩板121、131、141之间的流动空间进行移动，从而易于进行控制棒驱动装置和核反应堆上端的冷却。

在替换核燃料时，核反应堆上端的上部所具备的所述核反应堆上部构造物100具有将控制棒驱动装置和核反应堆上端进行吊起的功能。所述下部组件140的内部所设置的控制棒驱动装置用于将控制棒进行插入和取出，所述控制棒用于调节核反应堆堆芯的核反应速度。所述控制棒驱动装置可以是冲孔有蜂巢(honeycomb)形状空间的管(tube)形状，以便可供多个控制棒插入和取出。控制棒以插入于控制棒驱动内部的状态向上下方向移动的同时调节核反应堆堆芯的核反应速度。所述控制棒驱动装置中可包括控制棒位置传感器和动力源，所述控制棒位置传感器用于感知控制棒的位置，所述动力源用于驱动控制棒。

在所述核反应堆上部构造物100中要求控制棒驱动装置相关的作业情况较多，所属作业情况包括：用于控制棒驱动的动力源的替换、修理及维修作业；控制棒位置传感器的替换、修理及维修作业；设置控制棒位置传感器时校准(calibration)作业等。现有情况下，为了执行所述控制棒驱动装置相关作业，将所述冷却扇111、所述升降构造物112、空气室113依次分离，从而首先吊起，并将下方所具备的电缆(cable)支持装置进行解体并移除后，将所述围板122、132、142和所述护罩板121、131、141分离。由此，对所述核反应堆上部构造物100的个别构成装置一一进行分解而分离或移除的作业具有如下问题：第一，过多消磨作业时间和劳动力，效率低下；第二，分解构成装置的过程中，构成部件有变形或破损的危险；第三，由于分解过程中构成部件的变形或破损，在结束控制棒驱动装置相关作业后再次进行组装的过程中难以结合。为了弥补所述缺点，从而利用一体式核反应堆上部构造物(IHA，Integratedheadassembly)，所述一体式核反应堆上部构造物将所述扇体组件110、所述上部组件120、所述中央部组件130、所述下部组件140形成为一体式。

图2是表示根据本发明的一个实施例的空气室(airplenum)的支撑架(frame)、三脚架组装体及升起钩环的结合关系的概念图。图3是根据本发明的一个实施例的三脚架组装体的概念图。图4a和图4b是根据本发明的一个实施例的吊起钩环的立体图和截面图。图5和图5b是表示图4所图示的吊起钩环的应力集中状态的状态图。

如图2及图3所示，形成有支撑架210，以便支撑空气室113的荷重。三脚架组装体包括三个腿(leg)230，以及形成于上部的紧固主体(body)220，并且各个腿230从紧固主体220延长至支撑架210。

腿230可形成为包括紧固螺母(nut)231，以便分别可向上下方向进行长度调节。随着紧固螺母231的旋转可调节腿230的长度。因此，吊起时可将支撑架210相对水平面保持平行。并且腿230形成为以各个紧固主体220为中心可进行合拢。

结合于紧固主体220的各个腿230以放射型延长，以便相互保持120度的角度。

紧固主体220通过销(pin)240与吊起钩环250的紧固部251结合。此时，紧固主体220和紧固部251可包括孔(hole)251a，以便能够分别被销240贯通。

如图4a和图4b所示，吊起钩环250包括第一部件(member)252和第二部件253，所述第一部件252和第二部件253相互平行地延长为一定的厚度和长度，并且分别包括上部和下部。第一部件252和第二部件253的外周形成为至少一部分具有一定曲率。

吊起钩环250通过铸造(casting)工法可形成为一体。与此不同，构成吊起钩环的各个部件通过结合工具可相互结合。换句话说，配置第一部件252和第二部件253后，利用连接部件可对上部和下部进行相互结合。此时的结合方法可以使用通过焊接或螺丝拧紧(screw)的部件间的紧固方法。但是优选地，为了提高构成吊起钩环250的各个部件间的结合力，利用铸造工法来将吊起钩环250形成为一体。

第一部件252和第二部件253的上部可通过第一连接部件254相互连接。第一连接部件254对第一部件252的上部和第二部件253的上部进行相互连接，并且结合于旋转式起重机(polarcrane)的吊钩。结合于吊钩(hook)的第一连接部件254的接触部位形成为对应吊钩的形状，以便与吊钩的接触面最大化。

并且，第一部件252和第二部件253的下部形成有紧固部251，所述紧固部251形成为销240可贯通的形态，以便可与紧固主体(body)220进行结合。

此外，进一步可形成有第二连接部件255，其隔离于第一连接部件254，并对第一部件252和第二部件253进行相互连接。换句话说，第一部件252和第二部件253的下部通过第二连接部件255可进行相互连接。通过连接于第一连接部件的吊钩而吊起时，第二连接部件255所起到的作用在于，防止由于空气室113的荷重第一部件252和第二部件253的下部朝向彼此发生变形。换句话说，第二连接部件255起到支撑的作用，以便防止外力作用下第一部件252和第二部件253的下部发生变形。

换句话说，第一部件252、第二部件253及第一连接部件254形成为U字形环(ring)，以便与吊钩结合，第二连接部件255横穿U字形环的中间部分并延长，从而可防止第一部件252和第二部件253的下部向着U字形环的内侧或外侧移动。

此外，第二连接部件在第一部件252和第二部件253的下部形成为使第一部件252和第二部件253相互连接，从而也起着吊起时防止三脚架组装体在第一部件和第二部件之间移动的作用。

第一部件252及第二部件253的上部形成有应力减少部252a、253a，所述应力减少部252a、253a形成为可减少施加于第一连接部件254的弯曲应力(第一连接部件向上部拉拽时，通过第一部件或第二部件的荷重，所述第一连接部件的一侧下沉，从而产生的应力)。应力减少部252a、253a从第一连接部件254至达到各个部件252、253的侧端，按照一定的曲率延长，并向上侧凸出。

此时优选地形成为，延长应力减少部252a、253a的最上端252c、253c和第一连接部件254的最大应力集中部分252b、253b的延长线(L1、L2)对第一部件252垂直延长的方向保持一定的角度范围(a)，即5°至15°。确认在所述角度范围(a)之外最大应力集中部分252b、253b的位置改变。在此，与前面不同的方式表达延长线，则可以为将最大应力集中部分(max)和最小应力集中部分(min)相互延长的线。应力减少部252a、253a的最上端252c、253c可以为吊起钩环的最小应力集中部分(min)中的某一部分。

此外优选地，所述延长线(L1、L2)的长度(d2)为第一连接部件的厚度(d1)的1.15倍至1.6倍。延长线(L1、L2)的长度(d2)为第一连接部件的厚度(d1)的1.15倍以下时，与延长线(L1、L2)的长度(d2)成比例的吊起钩环的截面积不会充分地增加，因此应力不能充分地减少。并且，延长线(L1、L2)的长度(d2)为第一连接部件的厚度(d1)的1.6倍以上，则吊起钩环的最大应力集中部分252b、253b的位置有可能改变，因此无法达成所需。

所述延长线(L1、L2)的长度(d2)以及所述延长线(L1、L2)与第一部件的角度(a)作为通过计算机模拟对作用于吊起钩环的应力进行解析而导出的结果，如图5a及图5b所示，延长线(L1、L2)在所述规定的角度范围(a)内，在所述长度(d2)的范围内时，在第一连接部件254和第一部件252或第二部件253相互接触的部位上，截面积增加并且应力减少至可满足的设计范围之内。换句话说，对施加于第一连接部件254和第一部件252或第二部件253相互接触的部位的每单位重量下的荷重进行最小化，从而在吊起钩环的设计范围内可对吊起钩环的每单位重量临界荷重进行最大化。

由此，形成于第一部件252和第二部件253的应力减少部252a、253a可将超静定梁(staticallyindeterminatebeam)的效果进行最大化，所述超静定梁用于减少特定领域的应力。换句话说，对施加于第一连接部件和第一部件及第二部件之间的最大应力集中部分的应力进行最小化，由此，相比现有的钩环，在降低吊起钩环的自身荷重的同时，可提高吊起钩环的构造物吊起力。

就如上所述的核反应堆上部构造物的吊起钩环而言，所说明的实施例的构成和方法的适用并非受限定，可通过将各个实施例的全部或一部分进行选择性组合而构成，以便所述实施例可实现多种变形。

本发明的实施例可适用于将核反应堆上部构造物进行吊起的钩环。

Claims (2)

1.一种核反应堆上部构造物的吊起钩环，其为结合于用于构造物吊起的吊钩，其特征在于，包括：

第一部件和第二部件，其相互平行地延长为一定的厚度和长度，并且分别包括上部和下部；

第一连接部件，其将所述第一部件的上部和第二部件的上部相互连接，并紧固于所述吊钩；

紧固部，其分别形成于所述第一部件和第二部件的下部，并且具备中空，以便与所述核反应堆上部构造物进行销结合；以及

应力减少部，其形成于所述第一部件及第二部件的上部，并且其形成方式为从所述第一连接部件至所述第一部件及所述第二部件的侧端，按照一定的曲率延长并向上侧凸出，以便对施加至所述第一连接部件的弯曲应力进行减少，

其中，利用铸造方法将所述第一部件、第二部件和第一连接部件形成为一体，

分别与所述第一部件及第二部件相遇的所述第一连接部件的两端形成有最大应力集中部分，

延长所述应力减少部的最上端和所述最大应力集中部分的延长线的长度为第一连接部件厚度的1.15倍至1.6倍，

所述延长线形成为对第一部件垂直延长的方向保持5°至15°的角度；

所述吊起钩环还包括第二连接部件，所述第二连接部件在所述第一部件和第二部件的下部将所述第一部件和第二部件进行相互连接。

2.根据权利要求1所述的核反应堆上部构造物的吊起钩环，其特征在于，

所述紧固部件结合于三角架组装体，所述三角架组装体包括以可调节长度的方式形成的三个腿，

所述三脚架组装体的一端结合于所述核反应堆上部构造物。