将核燃料组件搬运到反应堆 堆芯中的方法和装置 本发明涉及将该燃料组件搬运到反应堆堆芯中的方法和装置更具体地说，涉及反应堆的装载。
通常，反应堆堆芯由集中的燃料棒构成，以便形成能够一些一些地进行单独搬运的组件。将这些组件并肩地一般是垂直地装在坚硬的内部结构即反应堆容器中，在容器的底部有堆芯垫板或板，垫板上具有称为棒位的多个相邻的接收装置，用于接收所说地如此构成的组件。此外，堆芯垫板或板还具有横贯的孔，用于在核反应放出能量时，使冷却液体和/或辐射中子慢化剂液体在组件中流通。
在反应堆第一次投入使用时安放这些组件没有特别的困难，相反地，在使用后部分更换这些组件就发生了困难。事实上，在辐射一定时间后，发现组件有不同形式的变形，如翅曲，圆弧变形或“香蕉”变形，纵向弯曲，因此，在所说的堆芯中移动变形组件或再放置变形组件往往难于处理。
按传统方式，为了使能量在堆芯底部均匀辐射，事实上根据组件的衰退或辐射程度，将这些组件安放在垫板上。典型的是将堆芯板分为三个区，将新组件放在四周，将在第一使用周期使用过的组件放在中间区，将用过最多周期的组件放在堆芯的中心，这可防止在堆芯的中心形成一个热区。
考虑到在使用一个或多个周期后各不同组件发生相同程度的变形，将堆芯别处的组件再安放在垫板的同一平面上会产生问题尤其在考虑与相邻的组件发生空间干扰的情况下更是如此。为了克服相碰和干扰问地例如在文献FR-A-2588689和FR-A-261412中提出使用导向工具，以便有助于将组件安放到为此而设置在垫板中的孔中。这些工具根据重力和斜面共同作用的原理发挥作用以便在装载时将每个组件的支腿引向所希望的位置，只通过顶座对组件进行转移。
此外，考虑到组件的可见变形往往是以不确定形式出现的，还提出将每个组件支腿的导向机构与每个组件的顶座的导向机构相结合。例如在本申请人的专利申请FR94.10134中描述了这种装置，它能使组件的顶座和支腿同步移动。这种装置的工作原理是在装载机垂直移动时采用移动定位和使用可很好地改善燃料组件的安放条件的工具，以便对支腿进行导向。
毫无疑问，这种机器可完成装载大量组件的目的，然而，考虑到机器本身的工作原理，使用该机器使垫板上的某些位置不能用该工具进行装载。事实上，在典型情况下，垫板上约有25％的位置不能用该工具装载。实际上，为了将这些位置装满，已提出给传统的机器添加专用工具和附件，但使用它们要特别小心，在使用中，特别是在水中或在冷却和/或慢化剂液体中，它们是较重的。
此外还应指出，帮助安放燃料组件的工具和附件系统占据一部分位置，从而不能最佳地装满所说的全部位置。
本发明是要克服这些缺点，其首要目的是提供一种不受构成核反应堆芯的组件是否变形影响和不受装填位置影响的装载核反应堆堆芯的方法。
该方法特征在于，在将与搬运机相连的伸缩柱的端部与核燃料组件的上端联接后，使所说的伸缩柱倾斜，从而使与该柱连接的相应的组件倾斜，以便首先使所说的组件的支腿伸向核反应堆堆芯中的接收所说组件的垫板上的所希望的位置，然后使所说的组件重新坚直，直到垂直位置为止，以使所说的组件的支腿转移到所考虑的位置中。使柱恢复垂直与使装载机移动为同步进行。
这样，不管该组件或其周围的组件变形程度如何，即然是把该组件的支腿伸向垫板上可接收的位置，就不再考虑与周围组件相碰和干扰的问题。
因此可以极简单的方式装满核反应堆堆芯的垫板，不再担心已辐射的燃料组件是否变形。
本发明还涉及实施该方法所用的装置。尤其是向核反应堆堆芯搬运核燃料组件所用的装置，这种装置包括接收所说的垂直方向组件的堆芯垫板或板，所说的垫板备有相邻的接收区或称所说的组件的支腿位置区并包括使冷却和/或中子慢化剂液体流通的孔还包括：
·一台能在反应堆堆芯上方的一个水平面上移动的搬运机，该搬运机备有一辆受控制的四轮小车，该小车也能在水平方向移动；
·一可伸缩的柱，它的上端固定在所说的四轮小车上，它的下端备有与燃料组件的上端固定和连接的机构。
按照本发明，该四轮小车备有多个能对可伸缩柱的状态起作用的装置，以使该柱相对垂直位置进行倾斜。
按照本发明的第一个实施例，利用一个由两部分组成的刀垫来实现受控制的四轮小车与可伸缩柱的联结，刀垫的下部分与四轮小车联结，刀垫的上部分与柱的上部分联结，所说的两部分一部分与另一部分相配合，以在搬运机的正常运行状态下限制一部分相对另一部分运动，并能按垂直方向或近于垂直的方向使一部分与另一部分分开，以使所说的刀垫的上部分相对下部分倾斜。
按照本发明的这个实施例，这种运动是通过装在限位块中的凸轮实现的。限位块能在导向盒中垂直移动，所说的限位块在所说的凸轮的动作之下对刀垫的上部分起作用。
按照本发明，改变状态的机构有四个，一个相对另一个呈90分布，能够单独起作用，或同时起作用，以便使可伸缩的柱从而也使与该柱连接的组件能够在相互间相隔45°的八个方向上倾斜。
按照本发明的另一种不同类型，用一个相对于另一个呈90°分布并能两个两个地动作的千斤顶代替这些凸轮机构。
在刀垫的上部分的外部有一个带齿的齿圈，该齿圈与一个带齿的小齿轮啮合，以使该柱和与该柱相连的燃料组件转动。如有必要，尤其是在发生翅曲的情况下，利用这种转动可使燃料组件的支腿更好地伸向它的安放位置。
按照本发明的另一个实施例，可将柱的基座视为一个潜在的能够按相对于垂直方向的多个方向倾斜的球窝节，球窝节的下部可作半球面运动。为此，所说的基座压靠在周围的垫块上，类型情况下有四个垫块，甚至更多，所说的垫块是由弹簧钢迭片构成的，具有很好的剪切变形性能，相对地，其压缩变形性能较弱。此外，所说的基座通过在该基座周围起作用的致动装置而运动，至少为两个的多个致动装置一个与另一个成90°分布，它们共同作用使基座因而使可伸缩的柱达到所希望的倾斜。
由小行程的电动千斤顶构成这些致动装置是有利的，将千斤顶装在弹性球窝节上，使它们的安装方位与基座最初的安装方位一致。
实施本发明的方式及由此而带来的优点通过阅读下面非限定性地表示的用于说明附图的实施例将变得更加明显。
图1是本发明的装置的透视示意图，它按传统的方法起作用；
图2是与图1类似的图，图中表示本发明的装置使柱按相对垂直方向而倾斜的方向进行工作；
图3是本发明第一个实施例装置的受控制的四轮小车的顶视示意图；
图4是图3的受控制的四轮小车的部分侧面图；
图5和6是本发明第一个实施例装置的使柱倾斜的机构的剖视示意图；
图7是本发明的第二个实施例的整体透视示意图；
图8是本发明的第二个实施例的柱的基座的更详细的示意图；
图9是图7和8的一个致动机构的示意图。
图1是表示使用本发明装置的搬运机工作原理的示意图。搬运机(1)包括具有滚轮(3)的构架或台架(2)，滚轮可在由游泳池式反应堆的边缘(4)支撑的轨道上往复移动，在反应堆内沉入一个例如压水堆(PWR)型的核反应堆容器(未示出)。此外，用标号(9)表示游泳池式反应堆的上部液面，该反应堆中装有作为冷却和中子慢化剂的水。
按公知结构，构架(2)本身支撑着给四轮小车(5)导向的轨道四轮小车(5)沿与构架(2)的运动方向垂直的方向运动。四轮小车(5)通过传动机构(6)支撑着垂直的柱(7)，传动机构(6)可绕所说的柱(7)的轴线转动，该机构(6)通常由一个带齿的齿套构成，可清楚地从图4中看出。柱(7)与四轮小车(5)相联结，并包括可以使与柱(7)同轴的可伸缩管(8)伸出和缩回的不同的操纵和控制机构
可伸缩的管(8)的下端包括用于抓住燃料棒(12)组件(10)的上端的抓钩或等效的攫握装置(11)，以便或是向反应堆堆芯内部装载，或是卸载到反应堆堆芯外部。
这些燃料组件本身是公知的，它们的下端包括能与设置在垫板(13)中的定位柱销(14)配合的支腿(15)，垫板(13)本身位于反应堆容器的底部。组件(10)按垂直方向并肩排列，形成八边形断面布置，一个900MWe的反应堆装载156个燃料组件。这样装配的所说组件，应使冷却液能在组成所说的组件(10)的燃料棒(12)之间流通。在所述的该实例中，冷却液为水。 如在图1中所看到的那样，装载新燃料组件时，即装载那些还没有在反应堆的一个或多个使用周期中被辐射的燃料组件时，这些燃料组件没有变形，可按传统的方式装载，将组件垂直地放在垫板(13)中相应的位置。
然而，重要的是在反应堆堆芯已投入运转的情况下进行更换特别更换是三分之一的所说的组件，考虑到所说的组件的许多变形，这样进行更换就不再可能。因此，按照本发明的方法，为了更换这些组件，使柱(7)倾斜从而使与柱(7)相连的伸缩管(8)和组件(10)倾斜，以便使所要安放的组件的支腿(15)伸向在垫板(13上所分配的位置，即所说位置处的柱销部分地进入到所说的支腿上开的孔中。
让组件倾斜使邻近组件的可能变形对安放所要安放的组件不产生影响，因而消除了由于邻近组件的变形而引起的相碰或空间干扰。
所说的组件(10)一旦伸向所分配的位置，即正如所说过的，所说的定位柱销一进入组件的支腿中，使可伸缩的管(8)和柱(7趋向垂直位置，就使组件重新坚直，四轮小车(5)甚至构架(2)的移动与重新坚直的操作同步进行，以便按垂直位置安放组件(10)因此，用来操纵四轮小车(5)和/或构架(2)所用马达的动力应能克服邻近组件的变形所产生的或所搬运的组件本身的变形而具有的阻力。
下面，参照图3至6更详细地描述本发明的第一个实施例的可伸缩的柱(7，8)的倾斜机构。
柱(7)通过由两部分构成的刀垫与四轮小车(5)联结，上部分(25)与柱(7)联结，下部分(26)与四轮小车(5)联结。这两部分一部分紧凑地装在另一部分中，但一部分可沿垂直方向与另一部分分开。因此，四轮小车(5)包括四个改变倾斜的机构(17，19，2021)，两两成90°分布，均匀地设置在柱(7)的周围，如图3所示。
每个机构都包括一个能在与刀垫的下部分(26)联结的导向盒(28)中垂直移动的限位块(27)。限位块(27)的上表面能与刀垫的上部分(25)配合。限位块(27)具有一通孔(29)，通孔(29)在水平方向延伸，由两个不同心的圆面构成。一个与一水平轴(16)联结的凸轮(30)借助于在通孔(29)中的水平轴(16)的转动而转动。通孔(29)应具有特定形状，以便借助于在该孔中的凸轮(29)的转动使限位块(27)升高或下降，相应地促使刀垫的上部分(25)抬高和保持在静止位置(相应的水平位置)。
如图4所示，一个能摆动约90°圆弧的操纵杆(31)使轴(16)转动，操纵杆(31)本身随千斤顶(32)的动作而动作，千斤顶(32)本身由一台直流电动机(33)致动。在图3中用标号(18，22，23，24表示每个改变倾斜的机构(17，19，20，21)的每个动力组件(3132，33)。
这些凸轮的动作和必然产生的限位块(27)的动作肯定部分地受到限位块行程的限制，然而也受到在刀垫的下部分(26)和上部分(25)之间通过荷重弹簧(34)而配合的限制，荷重弹簧(34)安装在位于刀垫的上部分(25)的槽(35)中并与下部分(26)相配合，正如图5和6所示。此外，该弹簧(34)使上部分(25)和下部分(26)的相对位置保持在静止位置(即在正常情况下)。
每个改变倾斜的机构(17，19，20，21)都能根据所希望的倾斜和倾斜方向彼此单独动作，甚至成对地同时动作。
这样，例如两个机构(17，19)同时动作，就能使柱(7)得到图3所示的按Y向倾斜。相反地，如果机构(17，19，21)同时动作，就能使柱(7)得到按角平分线的倾斜(X，O，Y)。
根据本发明的没有示出的一个不同类型，可用分别位于受控制的四轮小车(5)的每个角处的四个千斤顶代替上述的凸轮和限位块机构，和所述的机构一样，千斤顶可两个两个地动作。
这样就可以理解，可很容易地使柱(7)从而使燃料组件(10)按八个主要方向倾斜，即按轴(OX)，(OY)，(O-X)和(O-Y)及相应的角平分线倾斜。
另外，通过同时引导四轮小车(5)和构架(2)，当要安放的组件的支腿伸向在垫板上分配给它的位置时，便能使所说的组件找到精确的位置，并进行垂直安放，即平稳地与紧邻的组件的变形无关或与正在安放的组件的变形无关地进行安放。
此外，在所说的组件有翅曲的情况下，通过带齿的齿套可以使可伸缩的柱(7，8)转动，这就易于使所说的组件伸向要安放的位置。
下面参照图7至9更详细地描述本发明的第二个实施例。
按照这个实施例，将可伸缩柱(7，8)的基座(36)视为一个潜在的、能够按相对于垂直方向的多个方向倾斜的球窝节。其实，虚线(42)即为这个球窝节下端可能的运动状况，即可作半球面运动。
为此，基座(36)压靠在周围的垫块(37)上，例如，有四个垫块(37)，它们均匀地分布在基座(30)周围并被固定在装载机上。然而，人们可以理解垫块(37)的数目可以增加，直到相互连续为止。
垫块(37)是由弹簧钢迭片构成的，具有很好的剪切变形性能相对地，其压缩变形性能较弱。这种弹簧钢迭片例如通过法国法权协会TECHLAM或PAVLSTRA可以买到。这些弹簧钢迭片在获得同样的弹性行程和省去许多传统机械元件的情况下仍可传递很大的力常被用于获得同样的弹性行程。
可伸缩的柱(7，8)的基座(36)的运动是通过在基座周围起作用的致动器(41)实现的。至少为两个且一个与另一个成90°分布的这些致动器由小行程的电动千斤顶构成是有利的，电动千斤顶本身安装在如同垫块(37)这种类型的弹性球窝节(43)上，以使它们的方位与基座最初的方位一致。电动千斤顶包括致动电动机(44)电机44作用于(或者通过减速电机作用于)无间隙的效率高的和由螺栓螺母之间多个套筒组成的螺栓—螺母装置(45)，通过与基座(36)联结的另一个球窝节(46)，可靠地改变基座的倾斜。
设置四个致动器是有利的，这四个致动器两个两个成90°分布对置安装，并以可伸缩柱的基座(36)能按多个方向倾斜的方式伺服运动。
此外，为了稳定可伸缩的柱，并防止它不合时宜地转动，在基座(36)和装载机之间联结—防转杆(40)，如图8所示。
另外，和在本发明的第一个实施例中的情况完全一样，可伸缩的柱(7，8)可在一个小齿轮(39)的驱动下进行转动，小齿轮(3在与基座(36)联结的机构(38)的驱动下进行转动，所说的小齿轮与安装在所说的柱的基座(36)上方的带齿的滚珠齿套(6)啮合，带齿的滚珠齿套(6)装在基座(36)上方，可使所说的柱转动。
可对可伸缩的柱的倾斜机构进行简化。
这样，不管燃料组件的变形程度如何，都可在所用的简单机构的帮助下以最适宜的装载和卸载速度，装满反应堆堆芯中的整个垫板，减少反应堆的停止运行时间，使发电站处于最佳运行状态。