《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》是中科華核電技術研究院有限公司、中國廣核集團有限公司於2013年7月31日申請的發明專利，該專利申請號為2013103272412，公布號為CN104347129A，公布日為2015年2月11日，發明人是吳鳳岐、陸秀生、趙阿朋、張美玲、黃海華、陳少南。
《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》包括：控制系統驅動換料機的大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；控制系統驅動換料機的主提升下降至第一高度；控制系統驅動大車和小車運行至目標位置正上方；控制系統驅動主提升下降至堆芯底部。與2013年7月前已有技術相比，該發明的壓水堆核電站的燃料組件裝載方法在保證燃料組件安全的前提下，僅採用了一次偏置方式（全偏置方式），相比傳統裝載過程中所採用的“全偏置+半偏置”的二次偏置方式，提高了換料機的換料效率，縮短了大修關鍵路徑時間，從而給核電站帶來了顯著的經濟效益。該發明同時公開了一種壓水堆核電站的燃料組件卸載方法。
2021年6月24日，《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法
- 申請人：中科華核電技術研究院有限公司、中國廣核集團有限公司
- 發明人：吳鳳岐、陸秀生、趙阿朋、張美玲、黃海華、陳少南
- 申請號：2013103272412
- 申請日：2013年7月31日
- 公布號：CN104347129A
- 公布日：2015年2月11日
- 地址：廣東省深圳市福田區上步中路西深圳科技大廈15層（1502-1504、1506）
- 代理機構：廣州三環專利代理有限公司
- 代理人：張艷美、郝傳鑫
- Int. Cl.：G21C19/20
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
壓水堆核電站燃料組件的裝卸工作主要由換料機完成，裝卸燃料組件過程為核電該站大修期間關鍵路徑之一。如何在保證核燃料組件安全的前提下，以最短的時間完成裝卸該工作直接關係著大修關鍵路徑時間，從而影響著核電站的效益。
為了保證燃料組件的安全，防止裝卸過程中因距離太近而導致相互剮蹭，換料機該一般會採用偏置的方式，即換料機在插拔燃料組件時離開目標位置一段距離。而根據距離該的不同，偏置方式分為全偏置和半偏置兩種（如圖1所示）。
參考圖2，在2013年7月前已有的裝卸料過程中，以裝料過程為例，其具體流程如下：
S101，根據換料機當前的位置判斷是否需要進行偏置，若是，則執行S102，反之，則該執行S106。具體地，如圖3及圖4所示，換料機運行於堆芯上面的軌道且與控制系統連線，主該要由大車、小車及主提升三部分組成，堆芯位於換料機的後上方。其中，大車負責前後（X方該向）的運動，小車負責左右（Y方向）的運動，主提升則負責上下（Z方向）的運動。該控制系統該內裝有一套可程式控制器，其內運行換料機的控制軟體。工作時，控制系統通過裝載於大該車、小車及主提升上的三個編碼器實時獲取位置信號，並實時判斷換料機的當前位置，根據該該當前位置判斷是否需要進行偏置，且換料機各個部分的後續運行方向均由控制系統控該制，直至完成整個裝料工作。
S102，換料機的大車和小車同時運行至全偏置位置。
S103，主提升下降至7900毫米高度，堆芯全程高度約為8700毫米。
S104，換料機的大車和小車同時運行至半偏置位置。
S105，主提升下降至8700毫米高度。
S106，換料機的大車和小車同時運行至目標格架正上方。
S107，主提升下降至堆芯底部，直至載荷釋放，燃料組件坐落於目標格架上。
綜上，2013年7月前已有的換料機採用的是“全偏置+半偏置”的二次偏置方式（如圖5所示），導該致換料機的換料效率低下，延長了大修關鍵路徑時間，從而影響了核電站效益。
另外，控制系統內裝載的控制軟體在判斷判斷是否需要進行偏置時，其具體流程該是：將堆芯組件變為17*17的289個數字，每個燃料組件對應唯一的編號，形成如圖6所示的該堆芯指針圖。當換料機在堆芯內運動時，控制系統會根據大車、小車及主提升上的三個編碼該器實時獲取位置信號得知換料機的當前位置，之後根據該堆芯指針圖得知換料機的當前位該置屬於第幾個燃料組件編號，最後再根據所得知的所屬編號周圍燃料組件是否裝載，來進該一步判斷能否滿足偏置條件及確定偏置方向。即，採用指針輪詢的方式進行偏置條件的判該斷及偏置方向的確定。在採用指針輪詢方式時，為了確定換料機的當前位置屬於第幾個燃該料組件編號，每次都需要便利整個堆芯指針圖，效率極低，且未進行架構最佳化，無法滿足實該時性要求，還存在誤判的可能。
同樣，在卸料過程中，換料機仍然採用的是“全偏置+半偏置”的二次偏置方式，導該致換料機的換料效率低下，延長了大修關鍵路徑時間，從而影響了核電站效益。且在判斷是該否需要進行偏置時，仍然是採用上述的指針輪詢方式。
因此，有必要提供一種改進的燃料組件裝卸方法來克服上述缺陷。
發明內容
專利目的
《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》的目的是提供一種壓水堆核電站燃料的裝卸方法，以在保證燃料組件安全該的前提下，提高換料機的換料效率，縮短大修關鍵路徑時間，從而給核電站帶來顯著的經濟該效益。
技術方案
《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》提供了一種壓水堆核電站的燃料組件裝載方法，包括：
（1）控制系統驅動換料機的大車和小車同時運行至目標預定偏置位置；
（2）所述控制系統驅動所述換料機的主提升下降至第一高度；
（3）所述控制系統驅動所述大車和小車運行至目標位置正上方；
（4）所述控制系統驅動所述主提升下降至堆芯底部。
與2013年7月前已有技術相比，該發明的壓水堆核電站的燃料組件裝載方法，現將大車和小車該同時運行至目標預定的全偏置位置，再將主提升下降至第一高度（即距離堆芯頂部的該8700毫米處），之後將大車和小車運行至目標位置正上方，最後將主提升下降至堆芯底部以完該成燃料組件的裝載過程；即，該裝載方法在保證燃料組件安全的前提下，僅採用了一次偏置該方式（全偏置方式），相比傳統裝載過程中所採用的“全偏置+半偏置”的二次偏置方式，提高該了換料機的換料效率，縮短了大修關鍵路徑時間，從而給核電站帶來了顯著的經濟效益。
較佳地，進行步驟（1）之前還包括：根據所述換料機的當前位置判斷是否進行偏置，根據判斷結果進行步驟（1）或步該驟（3）。
具體地，“根據所述換料機的當前位置判斷是否進行偏置”具體包括：以所述大車和所述小車的運動方向維度建立堆芯二維數組圖；將所述換料機的當前位置轉換為所述堆芯二維數組圖中的位置；採用九宮格模型判斷是否進行偏置及偏置方向。
較佳地，進行“採用九宮格模型判斷是否進行偏置及確定偏置方向”之前還包括：判斷所述目標位置是否合法。
具體地，所述第一高度為距離堆芯頂部8.7米處。
相應地，該發明還提供了一種壓水堆核電站的燃料組件卸載方法，包括：
（1）控制系統驅動換料機的大車和小車同時運行至目標位置正上方；
（2）所述控制系統驅動所述換料機的主提升上升至第一高度；
（3）所述控制系統驅動所述大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；
（4）所述控制系統驅動所述主提升上升至堆芯頂部。
改善效果
《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》先將大車和小車同該時運行至目標位置正上方，再將主提升上升至第一高度（即距離堆芯頂部的8700毫米處），之該後將大車和小車運行至目標預定的偏置位置，最後將主提升上升至堆芯頂部以完成燃料組該件的卸載過程；即，該卸載方法在保證燃料組件安全的前提下，僅採用了一次偏置方式（全該偏置方式），相比傳統卸載過程中所採用的“全偏置+半偏置”的二次偏置方式，提高了換料該機的換料效率，縮短了大修關鍵路徑時間，從而給核電站帶來了顯著的經濟效益。
附圖說明
圖1為偏置方式的示意圖。
圖2為已有燃料組件的裝料流程圖。
圖3為換料機與堆芯的示意圖。
圖4為換料機控制系統的示意圖。
圖5為圖2所述裝料流程圖的二次偏置示意圖。
圖6為堆芯指針圖。
圖7為《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》一實施例的流程圖。
圖8為圖7所述裝載方法流程圖的一次偏置示意圖。
圖9為圖7所示步驟S201的子流程圖。
圖10為圖9所示步驟S2011的堆芯二維數組圖。
圖11為二維數組維度坐標示意圖。
圖12為九宮格模型示意圖。
圖13為目標位置合法性判斷的流程圖。
圖14為目標位置的9種合法情形示意圖。
圖15為根據圖12確定偏置方向的流程圖。
圖16為4種符合偏置換料條件的情形的換料示意圖。
圖17為該發明反應堆核電站的燃料組件卸載方法一實施例的流程圖。
技術領域
《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》涉及壓水堆核電站燃料組件的裝卸技術領域，更具體地涉及一種壓水堆核該電站的燃料組件裝卸方法。
權利要求
1.一種壓水堆核電站的燃料組件裝載方法，其特徵在於，包括：（1）控制系統驅動換料機的大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；（2）所述控制系統驅動所述換料機的主提升下降至第一高度；（3）所述控制系統驅動所述大車和小車運行至目標位置正上方；（4）所述控制系統驅動所述主提升下降至堆芯底部。
2.如權利要求1所述的裝載方法，其特徵在於，進行步驟（1）之前還包括：根據所述換料機的當前位置判斷是否進行偏置，根據判斷結果進行步驟（1）或步驟該（3）。
3.如權利要求2所述的裝載方法，其特徵在於，“根據所述換料機的當前位置判斷是否該進行偏置”具體包括：以所述大車和所述小車的運動方向維度建立堆芯二維數組圖；將所述換料機的當前位置轉換為所述堆芯二維數組圖中的位置；採用九宮格模型判斷是否進行偏置及確定偏置方向。
4.如權利要求3所述的裝載方法，其特徵在於，進行“採用九宮格模型判斷是否進行偏該置及確定偏置方向”之前還包括：判斷所述目標位置是否合法。
5.如權利要求1所述的裝載方法，其特徵在於，所述第一高度為距離堆芯頂部8.7米處。
6.一種壓水堆核電站的燃料組件卸載方法，其特徵在於，包括：（1）控制系統驅動換料機的大車和小車同時運行至目標位置正上方；（2）所述控制系統驅動所述換料機的主提升上升至第一高度；（3）所述控制系統驅動所述大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；（4）所述控制系統驅動所述主提升上升至堆芯頂部。
7.如權利要求6所述的卸載方法，其特徵在於，進行步驟（1）之前還包括：根據所述換料機的當前位置判斷是否進行偏置。
8.如權利要求7所述的卸載方法，其特徵在於，“根據所述換料機的當前位置判斷是否該進行偏置”具體包括：以所述大車和所述小車的運動方向維度建立堆芯二維數組圖；將所述換料機的當前位置轉換為所述堆芯二維數組圖中的位置；採用九宮格模型判斷是否進行偏置及確定偏置方向。
9.如權利要求8所述的卸載方法，其特徵在於，進行“採用九宮格模型判斷是否進行偏該置及確定偏置方向”之前還包括：判斷所述目標位置是否合法。
10.如權利要求6所述的卸載方法，其特徵在於，所述第一高度為距離堆芯頂部8.7米該處。
實施方式
參考圖7，《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》包括以下步驟：
S201，根據換料機的當前位置判斷是否進行偏置，若是，則進行S202，反之，則進行該S204；
S202，控制系統驅動大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；如圖8所示的該全偏置位置；
S203，控制系統驅動主提升下降至第一高度，即距離堆芯頂部8.7米處；
S204，控制系統驅動大車和小車同時運行至目標位置正上方；
S205，控制系統驅動主提升下降至堆芯底部，直至載荷釋放，燃料組件坐落於目標該格架上。
需要說明的是，步驟S201、S204及S205是在S201判斷出不需要進行偏置的情況下，該採用直插方式完成的燃料組件的裝載。
從以上描述及圖8可以看出，在燃料組件的裝載過程中，在保證燃料組件安全的前該提下，僅採用了一次偏置方式（全偏置方式），相比傳統裝載過程中所採用的“全偏置+半偏該置”的二次偏置方式，提高了換料機的換料效率，縮短了大修關鍵路徑時間，從而給核電站該帶來了顯著的經濟效益。
具體地，如圖9所示，步驟S201具體包括：
S2011，以大車和小車的運動方向維度建立堆芯二維數組圖；具體地，採用17*17的該二維數組代替傳統的堆芯指針圖，X為大車的運動方向維度，涵蓋堆芯01—15編碼組件，Y為該小車的運動方向維度，涵蓋堆芯A-R編碼組件，Array【X，Y】即代表堆芯單個燃料組件，所建該立的堆芯二維數組圖如圖10所示，圖中的白色部分代表堆芯；
S2012，將換料機的當前位置轉換為堆芯二維數組圖中的位置；具體地，裝載於換該料機的大車、小車及主提升的三個編碼器實時獲取換料機的X方向（大車運動方向）、Y方向該（小車運動方向）及Z方向（主提升運動方向）的位置信息，控制系統根據三個位置信息判斷該出換料機的當前位置，將換料機的當前位置轉換為堆芯二維數組圖中的位置具體採用以下該坐標系及計算公式：
如圖11所示，以傾翻機所在的位置作為原點，堆芯的中心點坐標為（x0，y0），換料該機的當前位置坐標為（x，y），而堆芯格架的間隔為L，則圖10所示的二維數組的起點坐標為該（x0+8.5*L，y0+8.5*L），再根據維度計算公式得到二維數組Array【X，Y】的維度，最後根據所該求得的維度並結合堆芯二維數組圖便可得知換料機的當前位置在圖10中的位置，即完成了該換料機的當前位置在堆芯二維數組圖中的位置的轉換，其中，維度計算公式為：
X=INT（（x0-x）/L+8.5）；Y=INT（（y0-y）/L+8.5）；其中INT表示取整。
S2013，判斷目標位置是否合法，若是，則進行步驟S2014，反之，則結束；具體地，根該據燃料組件技術規範規定，堆芯內組件至少有相鄰的兩面受到支撐（可以是圍板或另一組該件），以防止組件因重心不穩而傾倒，因此換料機操作核燃料組件前必須對目標位置的合法該性進行判斷。假設目標位置的二維數組維度為【X，Y】，為了便於分析，將目標位置的周圍組該件進行編號，如圖12所示，結合圖12的九宮格模型及圖13的目標位置合法性判斷流程進行該分析判斷，得到了如圖14所示的9種目標位置合法有效情形，進一步地通過對圖14中9種合該法情形的歸納總結，可以得出結論：目標位置是否合法只與第1、3、5、7等四個位置相關，即該這四個位置中至少2個相鄰位置已裝載燃料組件；
S2014，採用九宮格模型判斷是否進行偏置及確定偏置方向；具體地，為了避免燃該料組件在相對運動時出現剮蹭、超欠載等情況，換料機採用偏置方式操作核燃料組件，因此該不但要求目標位置合法，同時要求目標位置周圍三個相鄰位置尚未裝載燃料組件，在圖14該的9種目標位置合法情形中，只有a—d四種情形符合偏置條件，再結合圖12及圖15可知，當該格架2、格架1及格架3中均未裝載燃料組件時，則確定偏置方向為左上，當格架4、格架3及格該架5中均未裝載燃料組件時，則確定偏置方向為右上，當格架6、格架5及格架7中均未裝載燃該料組件時，則確定偏置方向為右下，當格架8、格架7及格架1中均未裝載燃料組件時，則確定該偏置方向為左下，四種符合偏置條件情形的換料示意圖如圖16所示。
從以上描述可以看出，在判斷是否需要進行偏置及確定偏置方向時，該發明採用該了基於二維數組技術的方法替代傳統的指針輪詢方式，提高了效率，且最佳化了架構，滿足了該實時性的要求，且不存在誤判的可能。
相應地，該發明還提供了一種壓水堆核電站的燃料組件卸載方法，如圖17所示，其該具體包括以下步驟：
S301，根據換料機的當前位置判斷是否進行偏置，若是，則進行S302，反之，則進行該S306；
S302，控制系統驅動大車和小車同時運行至目標位置正上方；
S303，控制系統驅動主提升上升至第一高度；如圖8所示的8700毫米處；
S304，控制系統驅動大車和小車同時運行至目標預定的全偏置位置；如圖8所示的該全偏置位置；
S305，控制系統驅動主提升上升至堆芯頂部，完成燃料組件的卸載；
S306，控制系統驅動大車和小車同時運行至目標位置正上方；
S307，控制系統驅動主提升上升至堆芯頂部，完成燃料組件的卸載。
需要說明的是，步驟S301、S306及S307是在S301判斷出不需要進行偏置的情況下，該採用直插方式完成的燃料組件的卸載。
從以上描述及圖8可以看出，在燃料組件的卸載過程中，在保證燃料組件安全的前該提下，僅採用了一次偏置方式（全偏置方式），相比傳統裝載過程中所採用的“全偏置+半偏該置”的二次偏置方式，提高了換料機的換料效率，縮短了大修關鍵路徑時間，從而給核電站該帶來了顯著的經濟效益。
需要說明的是，在燃料組件的卸載方法中，其“根據換料機的當前位置判斷是否進該行偏置”的具體判斷步驟與燃料組件的裝載方法中的判斷步驟相同。
專利榮譽
2021年6月24日，《壓水堆核電站的燃料組件裝卸方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
