專利名稱：用超聲波清理有輻射性的核子燃料組件的裝置和方法
本申請享有對1999年4月8日提出的系列號為60/128 391的題為“用超聲波清理有輻射性的核子燃料組件的裝置和方法”的臨時專利申請的優先權。
發明簡要說明本發明總的涉及核子動力站的維護，尤其涉及一種用超聲波清理核子動力站的有輻射性的核子燃料組件的技術。
背景技術：
在核子動力反應堆工作過程中，各種雜質和反應堆冷卻劑的產物沉積在核子燃料組件上。這些沉積物可以多種方式影響核子動力站的工作和維護，例如(a)這些沉積物的中子的性質可能對核子反應堆的性能有不利影響；(b)這些沉積物的耐熱性，可使燃料棒的表面溫度升高，從而可能導致燃料棒材料毀壞；(c)當這些沉積物在整個反應堆冷卻劑系統中重新分配時，它們的放射性衰變會造成工作輻射暴露，尤其是在動力瞬變過程中更是如此；(d)這些沉積物使通過用肉眼和渦流方法檢查這些有輻射性的核子燃料組件變得非常復雜；(e)從燃料棒上釋出的沉積物，會降低消耗燃料池的可見度，嚴重地延遲在停止加燃料過程中在該燃料池中進行的其他工作；(f)一旦這些燃料組件重新裝在該反應堆中，這些沉積物會第二次或第三次輻射；它們以有害的方式形成一批可以重新在新的燃料組件上分配的材料。目前，除了緩慢的手動方法以外，還沒有有效的和廉價的清除有輻射性的核子燃料組件上的這種沉積物的方法。
近來報告，在加壓水反應堆(PWRs)中有異常的軸向偏移現象(ACA)出現。ACA是由于反應堆和主要系統的局部熱-液力條件與初級側的流體雜質特性綜合造成的，沉積物在燃料棒上形成金屬包殼的一種現象。這些沉積物象毒物一樣，作用于核子反應，并且沿著堆芯的軸線，造成不正常的動力分配，使在某些工作條件下的安全系統降低。AOA迫使某些核子動力站要長期地減小反應堆的功率水平。
由于AOA的問題，因此必需開發一種有效的、廉價的去除加壓水反應堆(PWR)中的燃料沉積物的機構。為了將總的各種沉積物的輻射性減少至工廠人員能接受的較低的劑量率，改善燃料的檢查，使燃料能夠長期地干燥貯存，和便于收集雜質樣品供分析使用，這種機構也是較理想的。
已經提出了幾種清除PWR燃料沉積物的方法。一種方法是在原地，用化學方法清理反應堆中的燃料組件；或是取下至一個單獨的清理室之后進行化學方法清理。這種方法有幾個問題，即成本、清理用的化學藥品的腐蝕作用，和難以處理所產生的高度污染的化學物質。這種化學方法的最大缺點是耗費時間多，需要幾個小時才能清理一個燃料組件。
所采用的另一種方法是使冰的碎屑在一個清理室中循環，這時，通過燃料棒的冰屑流，慢慢地將沉積物除去。這種方法有一些令人擔憂的地方，這包括清理的有效性，難以使冰屑通過某些燃料支承結構，需要制造大量的冰屑，低溫對燃料棒結構整體性的影響，和硼在消耗的燃料池中的稀釋。
過去，在制造過程中，曾經用通常的超聲波來清理單個的燃料棒和燃料通道。然而，通常的超聲波由于每單位體積所能產生的功率密度低，因此，在清理有輻射性的燃料組件中的大捆的燃料棒時，不是非常有效的。另外，通常的清理用的超聲波傳感器較大，難以在一般的核子動力站燃料池中實現。
考慮到上述的問題，因此非常需要提供一種省時、有效、成本低的清除有輻射性的核子燃料組件中的沉積物的方法。
發明概要本發明包括一種用于清理有輻射性的核子燃料組件的裝置。該裝置包括一個容納核子燃料組件的殼體。在該殼體上安置著一組超聲波傳感器，用以供給沿徑向發射的全方位的超聲波能量，以除去該核子燃料組件上的沉積物。
本發明的方法旨在清理一個有輻射性的核子燃料組件。該方法包括將一個核子燃料組件安置在靠近該殼體的地方的步驟。然后，從安置在該殼體上的傳感器，將徑向發全方位的超聲波能量，送往該核子燃料組件，以除去該核子燃料組件上的沉積物。
附圖簡要說明為了更好地了解本發明，可以參考以下結合附圖進行的詳細說明。其中

圖1為根據本發明的一個實施例制造的一種超聲波清理裝置的正視圖；圖2表示根據本發明的一個實施例所使用的，用以產生沿徑向方向發射的全方位能量的一種超聲波傳感器；圖3為圖1所示的超聲波清理裝置的側視圖；圖4為一個核子燃料組件放在內面的圖1所示的超聲波清理裝置的平面圖；圖5表示根據本發明的一個實施例所使用的圖1所示的超聲波清理裝置，和相應的泵與過濾設備；圖6(a)～6(c)表示將一個燃料組件放入本發明的超聲波清理裝置的殼體內的過程；圖7表示使用安置在對角線上的超聲波傳感器的本發明的一個實施例；圖8(a)～8(b)表示根據本發明的一個實施例的一種移動式超聲波清理裝置；圖9表示帶有一個整體式的泵和過濾系統的本發明的超聲波清理裝置；圖10～圖12表示與沸水反應堆共同使用的一種超聲波清理裝置。
在所有附圖中，相同的標號表示相應的零件。
發明的詳細說明圖1為根據本發明的一個實施例制造的一種超聲波清理裝置20的正視圖。該裝置20包括安裝在一個殼體24上的超聲波傳感器22。在殼體24的頂部，安置著一個導向件28。一個核子燃料組件(圖1中沒有示出)通過該導向件28，進入該殼體24中。如下面所述，一旦將該核子燃料組件放入該殼體24內，通過使用從該超聲波傳感器22發出的超聲波能量，可以清理該核子燃料組件。
可以利用組件反力支承26，將該殼體24安裝在一個清理池的壁面上。另一種方式是，該殼體24可以由一臺起重機或吊車支承。圖1還表示了過濾管路32和一個緊急冷卻孔30，供在上述過濾系統損壞時使用。在設備出現故障(例如泵損傷)的情況下，該緊急冷卻孔30可通過自然對流，清除燃料通過中的核子燃料衰變放出的熱量。如下面所述，過濾管路32用于將充滿被除去的沉積物的水送至一個過濾裝置。
上述超聲波傳感器22可以安裝在傳感器安裝板34上。該傳感器安裝板34用于使該傳感器22與上述殼體24連接起來。傳感器隔套36用于將該傳感器22安裝在該安裝板34的適當位置上。
圖2表示在根據本發明的一個實施例中使用的傳感器22。該傳感器22包括安裝在桿44相對二側上的第一個壓電式傳感器或一堆傳感器40，和第二個壓電式傳感器或一堆傳感器42。該傳感器40和42接收線路46上的控制信號。該傳感器22的結構，可以產生從上述桿44，向所有方向發射的徑向壓力波。因此，將該徑向發射的壓力波稱為全方位的壓力波。
在根據本發明的一個實施例中使用的該全方位的壓力波，與通常的超聲波發生器的液體中振動時產生的單向的壓力波大不相同。由于是由一個平面結構-例如固定該發生器的超聲波發生池的壁面或底面-的運動產生的，因此，該單向壓力波的波前名義上是平面形的。當該壓力波碰到實際物體時，發射的能量就散射開來。這樣，在一個核子燃料組件的燃料棒的情況下，由于很難使該單向壓力波的超聲能量一直進入該燃料組件的中心，因此難以使用通常的超聲波。要做到這點所需的能量過大，可能會損壞燃料。
本發明的傳感器22產生全方位的壓力波。波前是由該二個壓電式傳感器40和42的鎖相運動產生。如果在圓柱形表面上產生的壓力波能使其沿著燃料棒軸線的節點結構之間的間隔，近似地與該燃料棒的間隔，或多個燃料棒的間隔相當，則該壓力波可以容易地穿透多排燃料棒。因此，清理上述燃料捆內的內部燃料棒所需的能量輸入，比采用通常的超聲波來清理該內部燃料棒所需的能量輸入小得多。換句話說，上述超聲波傳感器，它們的偏置安置及其反射器共同作用，產生在燃料組件內部具有足夠能量的一個充滿空間的能量場，可以快速地從屏蔽很好的燃料棒上清除掉沉積物，而不會將太多的能量傳送至一根燃料棒，致使上述的沉積物金屬包覆運動實際上將燃料芯塊損壞。
本發明是使用德國，Staubenhtordt市的Martin WalterUltra-Schalltechnik，GMBH，銷售的推拉式(Push-Pull)傳感器實現的。這些傳感器在美國專利5200 666號中作了說明，這里引入該專利供參考。超聲波頻率在20KHz-30KHz之間，和傳感器功率在1000～1500W之間證明是成功的。這樣產生的能量密度為20～30瓦特/加侖(W/gallon)，這對于清除一個有輻射性的燃料組件上的沉積物是特別有效的能量密度。這個能量密度比使用通常的超聲波傳感器時所需要的能量密度要小很多。
根據本發明，可以用來產生徑向發射的全方位能量的其他傳感器包括telsonic輻射器(管)傳感器和sonvtrode傳感器(在一根燃料棒的一側有一個傳感器)。
在一個實施例中，傳感器體44是由鈦制成的，并且使用了不銹鈉的端蓋。該裝置所帶的各種密封墊片，鋼絲繩和接頭的形狀，應滿足在一個消耗燃料池內工作的要求，并且必須滿足在核子動力站中通用的所有典型的兼容性需要和安全要求(例如，排除外來物質或FME的要求，在燃料搬運區中的要求)。
圖3為圖1所示裝置20的側視圖。圖3表示了燃料通道或殼體24，裝置反力支承26，導向件28，過濾管路32，反射器50和一個裝置安裝梁52。反射器50用于增加輸出至燃料組件的超聲能量的數量；即反射器50將超聲波能量反射至燃料組件中。裝置安裝梁52用于將上述的傳感器安裝板34與裝置反力支承26連接。如下面所述，裝置反力支承26壓在進行清理工作的燃料池的壁54上。
殼體24、傳感器安裝板34，隔套36和反射器50可由不銹鋼制成。其他滿足核子動力站一般的安全和材料兼容性要求的材料也可以使用。特別是，所選擇的材料應適合用于核子動力站的包括上述的消耗燃料池和容器裝載坑在內的燃料儲存和運輸區域。
最好，該殼體24的內表面經過電拋光，以減少放射性顆粒沉積在這些表面上，或積聚在這些表面的坑或裂隙中的機會。這可使拆卸和運輸該殼體時，操作人員不會暴露在放射性顆粒的輻射之下。人們已經看到，上述超聲波傳感器22可以用于清理該殼體24，即當殼體24排空時，該傳感器22就啟動，清除該殼體24的壁面上的沉積物。
圖4為該超聲波清理裝置20的平面圖。圖4清楚地表示上述的下列零件傳感器22、殼體24、傳感2器安裝板34、傳感器隔套36、和反射器50。圖中還表示了殼體襯墊60，該襯墊60使超聲波能量通入不面對傳感器組的該裝置的二個側面。每一個反射器50都包括一個反射器的內表面56，和一個由氣隙56隔開的外表面54。這種結構在反射超聲波能量方面特別有效。
圖4還表示安置在該殼體24內的一個燃料組件70。該燃料組件70包括多個單個的燃料棒72。沉積物74粘附在燃料棒72上。根據本發明，可以除去這種形式的沉積物。
圖4表示一個17×17的燃料組件70。該殼體24的結構可以接受輕水反應堆燃料的所有設計方式。當然，該殼體也可以作成用于另外一些燃料源。
圖1～4所示的裝置提供了能量密度高的超聲波，可以去除有輻射性的核子燃料組件上的粘附很牢固的沉積物。具體地說，該超聲波傳感器22產生可穿透進入上述燃料捆70的中心的功率密度和聲場，從而可清理位于該聲場中的燃料棒上的金屬包殼。該二組傳感器22沿著該燃料組件的二側(例如，如圖1所示)，安裝在垂直方向上(軸的方向是水平的)。圖1表示傳感器22在該殼體24的頂部，因為這與大多數加壓水反應堆中的沉積物的位置相適應。當然，該傳感器22也可以沿著殼體24的整個長度安置，或放在幾個有限的關鍵位置上。
一般，一個燃料組件70內的燃料棒的數目大于200，并排列成一個有一定間距的方形陣列(例如，17×17)。在一個要進行清理的燃料組件中，裝有燃料芯塊堆的金屬包殼上覆蓋著要清除掉的沉積物。對于每一組垂直安置的傳感器，相鄰的傳感器在橫向方向上是偏置的，使得在系統工作過程中，在一個傳感器上的節點(即對于被激勵的模態形狀，位移為零的點)，與相鄰的上端和下端的傳感器上的最大位移的點在一直線上。另外，每一個傳感器在軸向也是這樣與位于該燃料組件的相對一側上的傳感器偏置的。換句話說，希望將傳感器安置成，沿著被此面對的傳感器的軸線，互相偏移半個波(或多個波)。傳感器的這種位置，大大改善了超聲波能量對燃料捆的穿透。
圖5表示本發明的裝置20放在一個燃料池80中的情況。該裝置20是利用上述的裝置反力支承26安裝的。還可以用鋼絲繩82支承該裝置20。該裝置20具有一個相應的泵和過濾組件90。該組件90包括至少一個泵92和一組過濾器94。最好，在該泵的入口處安置一個輻射傳感器96。該輻射傳感器96用于確定該燃料組件是否是清理的。具體地說，當該傳感器96上的γ射線的放射性強度降低至原始值時，則不需要再清除燃料沉積物顆粒，因此，清理工作完成。
圖5還表示了本發明的實施例所帶的一個輔助控制設備100。該設備可以包括超聲波功率發生器102、泵和過濾控制線路106和過濾與清理系統108。
圖6(a)～6(b)表示將一個燃料組件70放入上述殼體24中的一個簡圖。該燃料組件70是使用一臺吊車110放入的。圖6(a)表示該燃料組件70在上述殼體24內、圖6(b)表示該燃料組件70部分地以該殼體24中取出。圖6(c)表示該燃料組件70已從該殼體24中取出。圖6(a)～6(b)中的吊車110可以用在圖5所示的系統中，將一個燃料組件70插入燃料池80中，和從該池中取出。在超聲波清理過程中，也可以利用該吊車110來重新安置該燃料組件70，以便清理沿著該燃料組件70的軸向長度的不同區域。
一旦將一個燃料組件70放在該殼體24內，超聲波清理工作就開始。使用頻率大約為20～30KHz和傳感器功率為1000～1500W的沿徑向發射的全方位超聲波，可以得到較成功的結果。從圖5中可看出，泵92通過過濾器組件吸水，并用抽吸的水沖洗被上述傳感器22產生的超聲波能量除去的沉積物。由于水是通過上述殼體24向下流動的，因此不需要密封殼體24的頂部。
最好，該燃料組件70總是由該吊車110支承，這樣，在清理過程中，該殼體24實際上不支承該燃料組件70的重量。如上所述，上述傳感器22安裝在上述殼體24的外面，使超聲波能量可穿過該殼體的壁面。試驗表明，上述殼體壁面的交錯配置的主要作用是削弱超聲波信號的低頻部分。主要對清理工作的有效性起作用的超聲波信號的高頻部分(即頻率大于10KHz的部分)，通過設計恰當的殼體，衰減很小。
根據本發明的通常清理工作的順序如下。吊車110從一個燃料存放架上提起一個燃料組件70。該吊車110所帶的移動機械，將該燃料組件70運至燃料清理池80或某個其他的清理站。最好，在將該燃料組件70插入上述殼體24中時，將該燃料組件70拍攝成錄相帶。作為一個例子，圖6(b)表示了一個安置在該殼體24的頂部，用于給該燃料組件70拍錄相的照相機120。然后，給上述傳感器22通電。最好，利用該吊車110，以二分鐘的間隔，將該燃料組件70提上來和放下去(即提上去2分鐘，放下去2分鐘)。每一次提上放下的距離最好大約為幾英寸。
γ射線輻射的放射性強度由傳感器96監測。帶有放射性燃料沉積物顆粒的水，由泵92通過過濾器94泵入，再回到上述燃料清理池80中。最好要監測上述過濾器94的總的放射性強度。一旦在上述傳感器96上的γ射線放射性強度降低至原始值，則不再需要清除燃料沉積物顆粒，因此，清理工作就完成了。一段的清理工作需要7～10分鐘。這與先前技術的持續幾小時的化學清理方法形成鮮明的對比。通過增大傳感器的功率，可以減少根據本發明的清理裝置進行清理所需的時間。現有的實驗結果表明，增加上述傳感器的功率，不會損壞燃料芯塊。
在清理的工作之后，將拍成錄相帶的該燃料組件70，從上述殼體24中取出。研究清理前和清理后的錄相帶，可以確信清理工作的成功。
然后，該吊車110將該燃料組件70運至上述燃料貯存架。現在，該清理系統可以接受下一個要清理的燃料組件70。在殼體24的支承很牢固和強有力的情況下，可以用一臺吊車110去裝載一組超聲波清理裝置20。這種結構可提高總的生產率。
本發明的方法在當停止加燃料時，按照本發明的方法進行處理的16個一次性使用的有輻射性燃料組件中，證明是成功的。然后，將清理過的燃料組件重新裝入反應堆中，接受下一次的輻射。監測該燃料組件，看有無燃料芯塊的整體性變壞的跡象；和有無造成軸向偏置異常現象的燃料沉積物可能沒有充分清除掉的跡象。在反應堆啟動時，燃料芯塊受到最嚴重的應力作用。然而，在重新啟動時，該應力對燃料芯塊沒有不利的影響；并且在反應堆連續工作過程中，該應力也沒有不利的影響。另外，中子流圖顯示，在該燃料組件柵格下面的最關鍵區域上的燃料沉積物被完全清除，致使該燃料組件象新的燃料一樣，沒有異常的中子流減少的跡象。
除了顯示本發明在使用中的有效性以外，本發明還成功地經受了各種各樣的實驗室試驗。特別是，利用在空氣中氧化(air-oxidized)的鋯錫合金制的燃料包層的試件，進行了一系列的試驗。具體地，是試驗了一個17×17的燃料棒組件的實驗室模型。試驗表明，沒有由于長時間地暴露在本發明的超聲波清理作用下而造成燃料棒包層氧化物的金相組織損壞。這些試驗表明，該燃料棒的包層(包含有燃料芯塊的圓柱形金屬壁，該二者綜合起來構成燃料棒)不會因該燃料組件暴露在超聲波清理過程中而受到不利影響。
本發明的超聲波清理方法可以進行清理，而不會給燃料芯塊加上一個潛在的損壞力。在根據本發明的實施例中使用的超聲波，不會穿透在燃料芯塊和其包層的內表面之間形成的氣隙，因此，有害的振動能量傳遞給燃料芯塊的唯一途徑，是通過該包層的內表面在燃料芯塊上的運動。試驗結果表明，該包層的振動頻譜，可以與在工作過程中，燃料所經歷的振動頻譜相比較。由于清理在上述燃料捆內的內部的燃料棒所需要的高得多的能量輸入，對燃料芯塊是有害的；因此，通常的超聲波都不希望有這種受到反應堆中的工作條件限制的、有害的振動。
技術熟練的人們懂得，本發明可以有各種不同的實現方式。作為例子，圖7～10表示了另外的一些實施例。
圖7表示本發明的傳感器22的方向，在垂直平面內成45°，而不是如先前的實施例中那樣，是水平的。該傳感器22可以放在安置托架122的一個安置塊體120內。作為例子，圖7的裝置可以安裝在圖6(a)～6(c)中的殼體24的頂部。如圖6(a)～6(c)所示那樣，在本實施例中，在清理過程中、該燃料組件70被升高和降低，以上述傳感器旁邊經過。
應當指出，本發明的傳感器可以安置在該殼體24的所有四個側面上。這些實施例中的每一個傳感器都包括有反射器。
圖8(a)表明本發明的一個實施例，其中，傳感器22安裝在一個殼體130上。該殼體130在清理過程中升高和下降，同時該燃料組件70保持靜止不動。本發明的這個實施例說明，該殼體130不需要包圍著該燃料組件。在圖1～5所示的實施例中，該殼體24保護著燃料，改善過濾和冷卻，并裝盛著除去的沉積物。該殼體也可以簡單地支承該超聲波傳感器，如圖8a所示那樣。
圖8a中的殼體130與一條提升鋼絲繩132固定在一起。采用一個平衡配重134來平衡該殼體130的重量。該平衡配重134與一條提升鋼絲繩133固定在一起。提升鋼絲繩132由安置在一個支承梁138上的絞車136帶動運動。可以使用一個制動器140來控制該殼體130的運動。
圖8(b)為殼體130的詳細結構圖。在這個實施例中，傳感器22安裝在殼體130的導向件150上，該導向件150附帶有一個反射器152。
圖9表示用于接收本發明的超聲波清理裝置和一個相應的燃料組件的通道160。該通道160包括一個整體式泵162和整體式過濾器164與166。這樣，在這個實施例中，單一一個整體或系統提供了清理和過濾功能。過濾器164為供內部循環使用的一個粗過濾器，而過濾器166可以是在最后清理過程中，將燃料排放至一個燃料池中的精過濾器。塊體168表示該精過濾器166可以作成多個打褶的過濾器(例如，9個2英寸的濾芯是打褶的材料制成的過濾器)組成的一個塊體。
圖10～12表示用于沸水反應堆的本發明的一個實施例。具體地說，圖10表示用于清理與沸水反應堆一起使用的帶有通道的燃料的裝置，在使用時不需要去除該燃料組件的通道。圖10表示支承一組垂直安裝的傳感器22的殼體200。雖然圖10中沒有示出，該傳感器可以分布在該殼體200的軸向全部長度上。
圖11為沿著圖10中的11-11線所取的殼體200的頂視圖。圖11表示包圍著一個燃料組件202的多個垂直安裝的傳感器22。最好，該殼體200包括一個反射器204。圖12表示包括一個內反射表面206和一個外表面208的反射器204。在該內反射表面206和外表面208之間有一個氣隙210。
技術熟練的人們知道，本發明提供了一種省時、有效、緊湊，低成本的去除核子燃料組件上的沉積物的方法。本發明的方法與先前技術的化學清理方法比較，清理速度極其快速。
本發明還可以不需拆開上述燃料組件，來清理該燃料組件。本發明的方法不會產生可能威脅到有輻射性的燃料芯塊的整體性的、不利的該芯塊金屬包層的位移。換句話說，本發明可以清理一個燃料組件中的內部沉積物，而不會在接下來的反應堆重新啟動過程中帶來任何不良后果。
本發明的另一個顯著的優點是改善輻射的管理，和減少核子動力站人員暴露在放射線輻射中的機會。被清理過程除去的燃料沉積物顆粒，實際上是與停機時，由于在燃料芯塊中的熱/水力瞬變過程引起的，在冷卻劑回路中分配的，對工作人員造成最大輻射劑量的同樣的放射性物質。這樣，通過清理該燃料，和將放射性的顆粒灌注在本身可以長時間地安全存放在燃料池中的過濾器上。同時，放射性強度衰減了，可以減小停機時的放射性劑量率和對人員的輻射劑量。因此，燃料的清理，作為放射性劑量率控制和減小放射性劑量率的一個戰略措施，是降低輻射管理成本的一種有生命力的新方法。
以上的說明僅定為了說明的目的，利用了具體的實施例，以便徹底地理解本發明。然而，熟悉本技術的人們知道，為了實現本發明并不需要這些具體的細節。在另外一些情況下，為了避免不必要的分散對本發明的注意力，用方框圖的形式來表示一些眾所周知的線路和裝置。因此，以上對本發明具體的實施例的說明，且是為了說明的目的。這些實施例并不是窮舉的，并不要將本發明限制在所公開的精確形式中，而根據上述的說明，可以對本發明作許多改進和變更。選擇和說明這些實施例是為了最清楚地說明本發明的原理，其及實際應用，從而使熟悉本技術的人們可以最好地將本發明和帶有各種不同改進的各種的實施例應用到預期的特定的用途中。本發明的范圍要由下述權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種用于清理一個有輻射性的核子燃料組件的裝置，該裝置包括一個殼體；和多個安置在所述殼體上的超聲波傳感器，該傳感器發出沿徑向發射的全方位的超聲波能量，去清除靠近所述殼體安置的一個有輻射性的核子燃料組件上的沉積物。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征為，所述多個超聲波傳感器的結構各包括一根帶有第一末端和第二末端的桿，一個安置在所述第一末端上的第一壓電式傳感器，和一個安置在所述第二末端上的第二個壓電式傳感器。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征為，所述多個超聲波傳感器具有一個包含一第一反射表面，一個氣隙和一外表面的相聯的反射器。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征為，所述多個超聲波傳感器包含一個用于產生在選擇位置上帶有最小位移節點的第一組徑向發射全方位超聲波能量波的第一傳感器；和一個用于產生在所述選擇位置上帶有最大位移節點的第二組徑向發射全方位超聲波能量波的第二個傳感器。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征為，所述殼體包含一個帶有將所述核子燃料組件導入所述殼體中的導向件的第一末端。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征為，所述殼體包含一個帶有一界定一緊急冷卻孔的孔眼的第二末端。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征為，所述第二末端的結構可以容納一條過濾管路。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于還包括與所述過濾管路連接的一個泵。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于還包括與所述泵連接的一個過濾器。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于還包括一臺將所述的有輻射性的燃料組件安置在所述殼體內的吊車。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征為，所述吊車按照沿所述殼體縱軸線的位置順序，在所述多個超聲波傳感器啟動工作的同時，重新安置所述核子燃料組件。
12.一種清理一個有輻射性的核子燃料組件的方法，所述方法包括下列步驟將一個核子燃料組件安置在靠近一個殼體的地方；和將從安置在所述殼體上的傳感器發出的沿徑向發射的全方位超聲波能量，供給所述核子燃料組件，以清除所述核子燃料組件上的沉積物。
13.如權利要求12所述的方法，其特征為，所述供給超聲波能量的步驟包括在所述殼體內，有選擇地反射所述徑向發射的全方位超聲波能量。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于還包括在所述供給超聲波能量的步驟中，使液體經所述殼體循環。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于還包括過濾所述液體的步驟。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于還包括測量在所述液體內的放射性強度的步驟。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于還包括當所述放射性強度降低至預定值時，停止所述供給超聲波能量的步驟。
18.如權利要求12所述的方法，其特征在于還包括在所述供給超聲波能量的步驟中，按照沿所述殼體縱軸線的位置順序重新安置所述的核子燃料組件的步驟。
19.如權利要求13所述的方法，其特征為，所述供給超聲波能量的步驟包含在傳感器功率為1000～1500W時，供給頻率大約為20～30KHz的徑向發射的全方位超聲波能量的步驟。
20.如權利要求20所述的方法，其特征為，所述供給超聲波能量的步驟包含供給在所選擇位置上帶有最小位移節點的第一組徑向發射的全方位超聲波能量波；和供給在所述選擇位置上，帶有最大位移節點的第二組徑向發射的全方位超聲波能量波的步驟。
全文摘要
一種用于清理一個有輻射性的核子燃料組件(70)的裝置(20)。該裝置包括一個容納一個核子燃料組件(70)的殼體(24)。在該殼體(24)上,安置一組超聲波傳感器(22),用于供給沿徑向發射的全方位超聲波能量,去清除該核子燃料組件(70)上的沉積物。
文檔編號B08B3/12GK1355923SQ00808530
公開日2002年6月26日 申請日期2000年4月7日 優先權日1999年4月8日
發明者P·L·弗拉蒂尼, R·S·法林, E·S·亨特 申請人:電子研究所有限公司