專利名稱：利用激光打穿和/或堵塞燃料棒的密封焊孔的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用激光打穿和/或堵塞燃料棒密封焊孔的裝置。
核反應(yīng)堆中所用的燃料棒是由鋯合金制的，在其端頭有相同材料的塞子的一種包覆管子構(gòu)成的。為了密封，將塞子與管子加壓強(qiáng)制裝配而后焊牢。
燃料棒內(nèi)包含許多燃料芯塊，借助位于裂變柱與對側(cè)塞子(上塞子)之間的壓縮彈簧而被壓在塞子(下塞子)之上。上塞子包含有一個(gè)小直徑的孔，稱為“密封焊孔”，以便在通過密封對該孔堵塞之前能用氦對燃料棒加壓，這種操作通常稱為“密封焊接”。
燃料棒的長度約為4米，其直徑約為10毫米，厚度約為0.6毫米。
密封焊孔的焊接是在高壓氦中進(jìn)行的，而且是在小直徑的孔(通常小于0.8毫米)的邊緣遭毀壞的情況下完成的。為了高度保險(xiǎn)，焊接深度必須大于或等于包覆層的厚度。
FR-A-2，305，827文獻(xiàn)中提到用激光束打穿和堵塞這種焊孔，但沒有給出具體的技術(shù)方案的說明。
本發(fā)明的目的是提供一種具有低的氦消耗而能將密封焊孔自動地打穿和/或堵塞的裝置。
為此，本發(fā)明的技術(shù)主題在于提出一種用激光打穿和/或堵塞燃料棒的密封焊孔的裝置，其特征包括一個(gè)用于使激光束聚焦的腔體，它包括一輸出臂，該臂上有一為讓高壓氣體進(jìn)入而開著的管;
一個(gè)殼體，它包含有一個(gè)用于輸入激光束的窗口和一個(gè)用于插入燃料棒并使之對著窗口定位的通道，該通道上裝有一密封墊;以及一個(gè)節(jié)流閥，以密封方式裝在腔體輸出臂的端部法蘭與殼體的窗口之間。
本發(fā)明裝置的其它特征是燃料棒的密封焊孔沿軸向設(shè)置，窗口構(gòu)成一個(gè)承放燃料棒的支座;
位于窗口與密封墊之間的殼體空間可以與一純凈氣源，一真空泵或大氣相連接;
節(jié)流閥是旋塞型的。
以下參照附圖
對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，這里所示的唯一的圖是按照本發(fā)明的一個(gè)用于堵塞密封焊孔的裝置的縱向剖視圖。
圖中所示裝置1，是用于借助激光來堵塞沿軸向設(shè)置在一系列燃料棒3的截頭圓錐形塞子2上的密封焊孔(在圖中看不見)的裝置。燃料棒3的外面是金屬包層4，兩端均預(yù)先裝配并焊接上一個(gè)塞子。裝置1主要由腔體5，殼體6，脈沖YAG激光源7，能量或功率檢測器8以及照相機(jī)9組成。
腔體5包括一個(gè)平行六面體的中心體10，在中心體中，成45。的斜裝著一個(gè)反射鏡11。該腔體沿四個(gè)接連的面是敞開的，從這里伸出四個(gè)臂。
輸入臂沿X-X軸水平安置，該臂包括一筒形支座13和一個(gè)鄰近中心體10的準(zhǔn)直透鏡14。由激光源7引出并端接在支座13上的光纖15，在支座上其端部沿軸X-X定位。
輸入臂12沿X-X軸水平安置，從中心體10起依次包括一個(gè)聚焦透鏡17;一個(gè)觀察窗18和一個(gè)套筒19;套筒端部開口處有一裝配法蘭20;觀察窗18用一密封墊裝在臂16的兩個(gè)裝配在一起的法蘭之間;還有管21，用以提供壓力約為30巴(bar)的氦以進(jìn)入該觀察窗正下方的套筒19中。
激光束控制臂22沿軸X-X與臂12相對安置。臂22包含會聚光學(xué)透鏡23和發(fā)散光學(xué)透鏡24，它們限制著光束的直徑使之與檢測器8的尺寸相適應(yīng)。檢測器8固定在臂22的端部;和目視調(diào)整臂25沿軸Y-Y與臂16相對安置。該臂25包含會聚光學(xué)透鏡26和發(fā)散光學(xué)透鏡27，它們可使聚焦的光束直徑與照相機(jī)9的物鏡相適應(yīng)。照相機(jī)裝在臂25的端部。
殼體6，位于腔體5下方，與套筒19同處于軸Y-Y上。殼體6包括一個(gè)圓柱形通道28。通道28與梯形沉孔區(qū)29相通，沉孔區(qū)29朝頂面開著。在距沉孔區(qū)29很短的距離處，通道28裝有一個(gè)唇狀的環(huán)形密封墊30。
承載板31以密封方式安裝在沉孔區(qū)29的外圍的大直徑區(qū)域。板31中央有一個(gè)與殼體6的窗口相連的縮放形的孔32。窗口內(nèi)側(cè)部分33形成一個(gè)與燃料棒塞子2相配合的座位。燃料棒的塞子2上包含有一個(gè)要被堵塞的中央密封焊孔。
殼體6的管34伸入到沉孔區(qū)29的內(nèi)部，并借助一個(gè)未示出的定向閥而可以有選擇地連接到一個(gè)壓力稍大于大氣壓力的氦氣源，真空泵或大氣中，或是將其關(guān)閉。
套筒19上的法蘭20以密封方式，借助電磁節(jié)流閥36的平行六面體固定到殼體6上。閥36包含有一個(gè)球形閥塞37和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸38。
在工作時(shí)，將閥36關(guān)閉，并在沒有任何燃料棒情況下，通過管子34，沉孔區(qū)29以及通道28用低壓氦對殼體6進(jìn)行清洗。然后，將燃料棒3通過密封墊30插進(jìn)通道28，直到其塞子2壓在座33上，而后用裝在殼體中的夾具(未示出)將其夾住。將管子34與真空泵相接以便將包含在棒3中的空氣抽出，然后將管子關(guān)閉。但是，抽氣的步驟視需要而定。
打開閥36，用近30巴的氦氣完全充填燃料棒并為激光束提供通道，使之通過閥塞的圓筒形通道39直至密封焊孔。然后，利用由光導(dǎo)纖維15傳輸，透鏡14準(zhǔn)直，反射鏡11反射并由透鏡17聚焦到密封焊孔上的激光束將要堵塞的密封焊孔封閉。然后，再關(guān)閉閥門36，管34與大氣相通，將燃料棒3移出并再通過低壓回路用氦重新對殼體進(jìn)行清洗。
反射鏡11是一個(gè)二向色性反射鏡，它反射了入射激光束(λ＝1.06微米)的大部分(例如97%)，而讓小部分通過而射向檢測器8。而且，該反射鏡對可見光是透明的，因此，當(dāng)閥門36打開時(shí)，可使照相機(jī)9通過透鏡27，26和17以及反射鏡11，觀察窗18和窗口32，借助反射聚焦和成象，對燃料棒3的塞子2進(jìn)行監(jiān)控。
檢測器8可使激光束受到監(jiān)控，例如，當(dāng)某個(gè)光學(xué)零件損壞或激光源出故障時(shí)，檢測器就觸發(fā)出一個(gè)警告信號。照相機(jī)9使之可能檢測燃料棒在殼體6中的定位，如果合適，也同樣觸發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號。
通過金屬部件彼此間的穩(wěn)固裝配以及包含在腔體5內(nèi)部的光學(xué)部件穩(wěn)固裝配所帶來的整個(gè)裝置的穩(wěn)固性，確?？煽康貙⒓す馐鴾?zhǔn)確地聚焦到焊接區(qū)上，并進(jìn)行高質(zhì)量的有良好再現(xiàn)性的焊接。而且，該裝置可拆卸，易維修，特別是對觀察窗18的拆卸和維修極為方便。
按照上述的裝置，在腔體和殼體之間包含有閥36，使得加壓包圍著塞子2和鄰近的燃料棒部分的氦的死區(qū)減到極小，而這也正好適合于本裝置的氦的消耗。
可想而知，如果需要，也可以用同樣的裝置來對燃料棒的密封焊孔進(jìn)行穿透。
應(yīng)該提起注意的是，作為一種變型，可以用任何其它類型的電磁閥來替換這里的電磁塞閥36。當(dāng)然，這種替換的電磁閥處于打開位置時(shí)，應(yīng)為聚焦的激光束提供一個(gè)完善的通道。
權(quán)利要求
1.利用激光打穿和/或堵塞燃料棒(3)密封焊孔的裝置，其特征在于包括有腔體(5)，用于使激光束聚焦，該腔體包含一輸出臂(16)，臂上開有一供加壓氣體進(jìn)入的管子(21)；殼體(6)，它包含一用于讓激光束進(jìn)入的窗(32)和一個(gè)用于可將燃料棒插入并朝所說的窗定位的通道(28)，所說的通道(28)上裝有一密封墊(30)；以及節(jié)流閥(36)，以密封方式安裝在腔體(5)的輸出臂(16)的端部法蘭(20)和殼體的窗(32)之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，燃料棒(3)的密封焊孔設(shè)置在軸向上，窗口(32)形成燃料棒的支座(33)。
3.按照權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，位于窗口(32)和密封墊(30)之間的殼體(6)的空間可以與一純凈氣源，真空泵或大氣相連接。
4.按照權(quán)利要求1至3之任一條權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于閥(36)是旋塞(37)型的。
全文摘要
將燃料棒(3)插入殼體(6)，通過密封墊(30)一直靠到窗口(32)上。用于使激光束聚焦的腔體(5)的輸出臂(16)，借助電磁塞閥(36)的閥體(35)固定到殼體上。本發(fā)明適用于核反應(yīng)堆燃料棒的軸向密封焊孔的堵塞。
文檔編號B23K26/02GK1061370SQ91110838
公開日1992年5月27日 申請日期1991年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月8日
發(fā)明者杜瑟奧·多米尼克 申請人:弗蘭克巴爾日燃料制造公司