李加刚
                                        (中国核动力研究设计院，四川 成都〓610041)
摘要：针对研究堆铍组件长期滞留核反应堆无法拔出的问题，设计了一种堆芯滞留铍组件拔取专用设备。首先介绍了滞留铍组件的特点，专用拔取设备的工作原理和拔取工艺；然后采用多重备份机制对关键零部件进行详细设计，并利用ANSYS对其关键零部件进行应力分析；最后通过物理样机进行了试验验证。试验结果表明，堆芯滞留铍组件拔取专用设备能够安全可靠地实现卡阻铍组件的拔取作业。
关键词：专用设备；铍组件；换料；试验
中图分类号：TH122〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2020)02-0021-05

   由于铍组件具有中子吸收截面小、原子质量轻等优良性能，因此国内外采用铍组件作为慢化剂和反射层的研究堆就有50座。但是，铍组件也具有一些明显的缺点，如辐照脆化、辐照肿胀以及价格昂贵等。为保证反应堆的安全运行，在一定时间间隔内，需对铍组件进行定期更换，如美国材料测试堆(MTR)在运行10 a或184次循环后，就停堆对铍反射层进行外观检查及不直度测量；而国内，在对某研究堆内铍组件情况进行普查时，发现有1盒铍组件不能自由松动拔出，分析原因为铍组件的下插头与栅格板的配合面楔死，导致无法拔出，同时该铍组件本身还存在变形和倾斜。为了保证该研究堆能够长期稳定运行，需要设计一套专用拔取设备对该盒铍组件进行出堆操作。

1〓滞留铍组件结构及无法拔取原因分析
1.1〓铍组件结构
铍组件作为中子反射层，其截面形状为正六边形，主要由铝下端头、铍块、铝上端头组成，如图1

所示。铍块下部的下端头插入栅元中，下端头为LT24铝加工而成，下端头中部有12°53′的长12 mm倒角，此倒角与栅格板上的喇叭口配合。
下端头与铍块通过M42×2的螺纹连接，螺纹长度为10 mm。铍块为核纯金属铍制成。铍块与铍块上端头同样也是通过M42×2的螺纹连接，铍块上端头用LT24铝加工而成。

1.2〓铍组件无法拔取原因分析
铍组件多年没有进行过移位或出堆操作，从图2可以看出，铍块下端插入栅元格后有12.35 mm的间隙。经过分析，铍块无法拔出的最有可能的原因为铍块下插头与栅格板的配合面卡死，进一步分析推断，可能为铍块下部的铝制下端头因多次拔插而变得粗糙或者因腐蚀产物导致堵塞卡阻。

图2〓铍组件下端头与栅格板位置图  （图略）

   由于铍组件在堆芯辐照后，铍材料会变脆，力学性能变差，且铍组件上端头与铍之间为螺纹连〖CM（21*2〗接，因此作用在铍组件上端头上的力不能过大，以......



基金项目：四川省军民融合产业发展专项（zxf-2017-63）
作者简介：李加刚（1968—），男，高级工程师，主要从事科学技术管理、反应堆运行及维护工作，785679731@qq.com

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