本发明总的来讲涉及核反应堆燃料组件，更具体讲，涉及便于将上管咀分组件重新安装到在水下的燃料组件骨架上的装置。 在大多数核反应堆上，堆芯部分由为数众多的细长燃料元件或棒组成。这些燃料元件或棒分组装到骨架中，并由骨架来支承。这就是众所周知的燃料组件。燃料组件很长，通过横向布置的上部和下部的堆芯支承板而固定和对中。这些支承板直接或间接地与一支承围板相连接。此围板在堆芯的上下两端之间把整个堆芯包围起来。在最常见的结构中，堆芯支承围板的纵轴与安放在下部支承板上的各个燃料组件一样，都是垂直布置的。
堆芯内的温度在各个不同的时期，如从冷停堆到正常运行状态，会有很大变化。而不同材料呈现出不同的热膨胀特性。所以，一般来讲，由于垂直布置的燃料组件的支承结构所用材料不同于堆芯支承围板所用的材料，因此，这些不同部件的轴向或垂直方向的热膨胀相当大，尤其在考虑到运行时堆芯内存在着的高温及某些有关零部件的轴向长度时更是如此。由于这些原因，燃料组件通常不固定在上部的和下部的堆芯板上，而是在允许有相对移动的状态中受到支承。燃料组件和堆芯支承围板之间的轴向热膨胀差值由上部和下部堆芯支承板之间的轴向间距来调节。这个轴向间距比燃料组件的轴向长度还要大些，正常情况下在燃料组件顶部与上部堆芯支承板之间保持有一段距离。
再者，在大多数反应堆中，将液体冷却剂（比如水）通过下部堆芯支承板上的小孔以及通过各个燃料组件中的燃料棒之间的空间向上导流，以便载出热能。燃料组件的这种结构形式会使冷却剂向上流过堆芯区域时，产生较大的压降，而且此压降必定对燃料组件产生一种向上的推力。有些情况下，燃料组件的重量就足以克服在所有的运行工况下的向上的水力提升力。然而，并非常常如此，特别是当冷却剂密度比较高时比如在反应堆起动时，另外还有当冷却剂流量增加时。当作用于某一个燃料组件的方向朝上的水力大于该燃料组件的重量时，则作用在燃料组件上的净合力的方向将是朝上的，并使该组件向上移动直至与上部堆芯板相接触。燃料组件的这种向上移动如果得不到控制，就会引起燃料组件和燃料棒的损坏，或者引起上部堆芯板的损坏，因而必须避免这种移动。所以，习惯上采用压紧装置来防止向上流动的冷却剂使堆芯内的燃料组件朝上移动，防止它与上部堆芯支承板出现损坏性的接触，然而却允许燃料组件在长度上有所变化，特别是由于热膨胀而发生的变化。
举例来说，在美国专利No.4，534，933号的说明书中公开了一种燃料组件，其上管嘴分组件装备有压紧装置。该专利中描述的上管嘴分组件基本上包括一块上部支承板、一块下部连接板、许多导向套管伸长管它们从上部支承板延伸到上部连接板，并且穿过这些板上的孔。以及绕在伸长管外面的卷簧。这些卷簧通过安装在伸长管上的定位环在这些板之间处于压缩状态，同时它们又作为这些板的止动装置。在连接板以下的部件，每根伸长管上固定安装了一个卡箍式下部定位环，以此限止连接板沿着伸长管向下滑动。还有一个上部定位环，此环在上部支承板中的孔道内与伸长管的上端部相接。该伸长管的凸缘与上部定位环相互配合以限制支承板沿着伸长管向上移动。上部定位环同样也是卡箍或类似空心环或套环一类的构件，通过凹槽-凸缘结合的方式，将这些上部定位环与相应的导向管伸长管相连接。这个凹槽-凸缘结合是由定位环内壁上的环形槽和相应的导向套管伸长管的与此槽贴紧的管口边缘组成的。该伸长管的管口通过径向向外扩口而形成的凸缘与相应的定位环上的内槽互相卡紧。这种胀管结合技术是为众人所知，并已广泛应用的工艺。
以上扼要描述的这种类型的上管咀分组件特别适合用于可重新装配的燃料组件上，亦即把燃料组件设计成能够在运行若干年卸出后对燃料棒进行检验、更换，以及/或者重新组件，然后，在经过这样的重新装配后重新投入运行。燃料组件的重新装配包括：将该组件从堆芯卸出，输送到一个操作间，在此操作间内，在导向套管伸长管与上部定位环的凹槽-凸缘结合处的下方，将该伸长管切断。然后从燃料组件上将上管咀分组件提出，以便能够得到燃料棒。在燃料棒经过如上所述的操作处理后，将上管咀分组件重新安装到套管伸长管上，通过一组新的上部定位环与伸长管的凹槽-凸缘结合而重新与套管伸长管相连接。所有这些操作都是在把需要重新装配的辐照过的燃料组件放入水下5至10米左右的深处时完成的。已经发现的情况说明，在套管伸长管与定位环间形成凹槽-凸缘结合是有预想不到的困难的。
本发明的首要目的就是要缓和这方面的困难，因而本发明在于：将浸入水中的上管咀分组件安装到核燃料组件的导向套管的伸长管上。所述上管咀分组件包括一块上面有许多孔道的板，每个孔道与一个导向套管伸长管滑动配合;以及许多空心定位环，每个环的内壁上有一凹槽，套装在导向套管伸长管的外面，并通过伸长管的一部分扩口所形成的凸缘与所述凹槽而卡紧。本发明的特征在于，每个空心定位环上设有排水孔，至少限定了一条可从所述凹槽逸出的液体流道。
本发明的根本一点在于认识到，产生此问题（这正是本发明解决的问题）的原因是在导向套管伸长管的扩口部分与定位环内周表面开始接触时便把水截留在定位环的内槽中。因而实际上把充满水的凹槽密封住了。要认识到水被截留，而且水是不可压缩的，这就使得在重新装配过程中很难成功地在燃料组件上完成胀管操作。一旦认识到这一点，那么剩下来的任务就是设计一种实际可行的方法来解决这个问题，使得在进行完整的凸缘-凹槽结合的连续操作过程中不再受干扰。本发明通过提供一种可靠的解决办法已达到此目的，此外，这种办法在实施时具有简单而便宜的优点。
现将本发明推荐的装置，只是以举例的方式作一描述，相关部分可参考附图，这里：
图1是一个燃料组件的正视图，其中一部分示出剖面，燃料组件是用透视法缩小绘制的直立式形式示出的。为了表示得清楚些，有的零件被去掉了。在此图中，燃料组件包括一个上管咀分组件及本发明所提供的带排水孔的上部定位环;
图2是其中一个带排水孔的定位环的轴向放大视图;
图3是沿图2上的3-3线切取的定位环横剖面图;
图4是体现本发明的另一种形式的带排水孔的定位环的顶视放大平面图;
图5是沿图4的5-5线切取的定位环纵剖面图。
在下面的描述中，参考数字表示在几个剖视图上的相似的或相应的另件;诸如“向前”、“向后”、“左”、“右”、“向上”、“向下”等词，只是为了使用上的方便，并不应认作限定术语。
现在参照图示，特别是图1，这里展示的总的以序号10表示的燃料组件基本上是众所周知的结构，其中包括一个下部端头结构或下管咀12、它被连接到核反应堆堆芯区域（未示出）内的下部堆芯板（未示出）上以支撑该燃料组件;许多控制棒导向管或套管14，自下管咀12向上伸展;许多横向格架16沿导向套管轴向把它们隔开;细长的燃料棒18所形成的排列在横向被间隔开，并由格架16所支承;一根仪表管20安装在该燃料组件的中心，以及一个上部端头结构或上管咀22，被连接到导向套管14的上管口。燃料组件10形成一个整体单元，它能够用常规方法来处置而不会损坏组件的各个另部件。
在燃料组件10进行组装时，横向格架16在预先确定的轴向间隔开的位置上与导向套管14相连接。然后将燃料棒18从下面通过格架16插入，其次使下管咀12与导向套管14的下端头具有合适的连接比如利用机制螺丝24。将导向套管14连接到燃料组件上，为的是容纳可移动的控制棒（未示出），这些控制棒用来控制裂变过程。这些都是众所周知的工艺。
在燃料组件10的装置图上，每根控制棒导向套管14的上端头都接了一根导向套管伸长管26，它与导向套管在轴向对中，形成笔具的伸长管部分。此伸长管的直径与导向套管相似，并且最好是用合适的机械结合方式连接到导向套管的上端头部分，比如采用一道或多道的常规扩口胀管配合。
这里示出的上管咀22是一个带有压紧装置的分组件。此分组件的设计允许装在堆芯区域内的燃料组件10的上端部直接与上堆芯板（未示出）接触，并提供压紧力以防止由于冷却剂向上流动而引起燃料组件的水力提升;然而却允许燃料组件在长度上变化，这一变化是由于在堆芯内产生的热膨胀以及类似的原因引起的。
为了清楚地了解本发明，现将尽量详细地描述上管咀22及其压紧装置。
上管咀22及其压紧装置（以后就笼统地简称作上管咀），对于每根伸长管26来讲，包括一个绕在该管上面的卷簧28，此卷簧被夹在下部连接板30和上部压紧板或支承板32之间。卷簧28的下端头安置在下部连接板30的上表面上加工的孔34上。下部连接板30上也开有贯穿孔36，这些贯穿孔与导向套管伸长管26在数量和位置上相对应，并允许该伸长管通过此贯穿孔滑动。在上部支承板32上有许多孔道38，同样可让伸长管26从中通过。每个孔道38由一个下孔（一般具有较小的恒定直径）和一个同心的上孔（一般具有较大的恒定直径）形成，在其间的过渡段上有一个面向上的内凸缘40。
对每根伸长管26来讲，上管咀22也包括一个下部定位环42和一个改进型的上部定位环44，这就是体现本发明的装置，下面将更加充分地进行阐述。下部和上部定位环42、44是环形的或类似套环的构件，它们与相应的伸长管26连接，并在轴线方向上是间隔开的，也就是分别与下部连接板和上部支承板30、32互相组合，从而使卷簧28处于压缩状态。更确切些，每一个下部定位环42加工成卡箍的形式，通过钎焊之类的工艺固定在下部连接板30以下的相应的伸长管26上，为的是限止连接板30的向下滑动。每一个上部定位环44同样地也加工成卡箍或短套筒式，套装和固定在相应的伸长管26的上管口部分，并安置在上部支承板32上的相应的孔道38的孔径内。上部定位环44具有一个环形内槽46，并通过伸长管26在圆周方向上胀管形成的凸缘48扣入环形内槽46，而与伸长管26的上管口部分固定住。上部定位环44与孔道38中的内凸缘40相组合，来限制上部支承板32沿伸长管26向上滑动。
具有所述上管咀分组件22的燃料组件10是可以重新装配的，这就是说，上管咀22可以卸下来而使燃料棒18的上端头暴露在外面，这就为进行各种操作的目的提供了接近燃料棒的条件，如检验燃料棒有无破损、取出和更换破损的燃料棒、把一部分乏燃料棒从一个组件转到另一个燃料组件内，以及/或者重新排列组合燃料棒，为的是使堆芯内的铀获得更好的利用。一旦燃料棒18的检验、卸出、更换，以及/或者再组合进行完毕，即将上管咀22重新安装到导向套管伸长管26上。
简言之，为了卸掉上管咀22，要使导向套管伸长管26在其与上部定位环44胀管结合部位的下方脱开。接着，在把上管咀22重新安放到伸长管26上时，将一组新的上部定位环44装入孔道38，并且伸长管26的上管口再次扩口，所形成的凸缘扣入相应的定位环44的环形内槽46中。虽然，由于进行重新装配的燃料组件10是辐照过的，其上管咀的卸出和更换均在水下操作，通常是在一个工作间内进行。
现在来看图2和图3，表示出一个上部定位环44，根据本发明它是经过改进的，为的是便于把伸长管26的上管口进行扩口并使其凸缘扣入与其相应的定位环44的内槽46中。从图2和图3看出，所示上部定位环44具有两个小直径的排水孔50，加工成孔道或小孔的形式。相对于定位环44的纵轴52来讲这些孔是径向布置的，即从定位环内表面上的环形槽46通至其外圆周表面54。如图所示，这两个排水孔50在直径方向上是对称的，并成为槽46和定位环44外表面之间的流体通道。流体通过每个排水孔50，这将不至于干扰不间断的胀管工序，此工序是为了迫使伸长管26的相邻部分胀入环向槽46。
另一种方案如图4和图5所示，可以加工成一个纵向的槽或沟50′，从环形槽46分别通至定位环的一个或上、下两个端面56、58。在所示实施例中设有两个这样的排水孔50′。这两个孔开在定位环44的内壁部分上，它们在直径方向上互相对称，并从环形槽46通至定位环的两个端面56、58。排水孔50′是沿着定位环44的整个长度向着定位环内壁60开的。