1.本技术及乏燃料棒处理技术领域，尤其是涉及一种乏燃料棒切割装置。
背景技术：2.核燃料在反应堆中使用时，由于易裂变核素的消耗、裂变产物及重核素的生成，引起燃料反应性的变化，最终使反应堆不再能维持临界，因此核燃料使用到一定程度必须更换，经反应堆辐射后卸下的燃料称为乏燃料。乏燃料棒通常为直径1厘米，长度4米的柱体，乏燃料棒中的96%的质量是剩余的未反应的铀，铀是一种长寿命的放射性废物，因此必须妥善处理。现有的处理方式为将乏燃料棒切割成小短段，使铀从包壳中裸露出来以便化学溶解燃料芯体。
3.传统的乏燃料棒的切割方式是在热室里采用切割机，利用高速转动的金属切割片对乏燃料棒进行热切割。
4.针对上述技术方案，发明人发现: 由于乏燃料棒长度长且直径小，所以在切割过程中，乏燃料棒可能产生偏移，从而影响切割效果。
技术实现要素：5.为了解决在切割过程中，乏燃料棒可能产生偏移，从而影响切割效果的问题，本技术提供一种乏燃料棒切割装置。
6.本技术提供的一种乏燃料棒切割装置，采用如下的技术方案：一种乏燃料棒切割装置，包括机架和切割室，所述机架上设有上料机构和下料机构，所述切割室内设有切割机构，所述切割机构包括切刀和用于驱动切刀的驱动机构，所述上料机构用于将乏燃料棒送至切割室内，所述切割机构用于对乏燃料棒进行切割，所述切割室内设有第一套管和第二套管，所述第一套管和第二套管均与乏燃料棒同轴设置，所述第一套管和第二套管之间具有供切刀通过的裁切腔，所述第一套管和第二套管上均设有用于对乏燃料棒的位置进行调整的纠偏机构。
7.通过采用上述技术方案，在对乏燃料棒进行切割时，第一套管和第二套管有助于阻挡切割时碎屑飞溅，通过在第一套管和第二套管上设置纠偏机构，当乏燃料棒在切割过程中产生偏移时，纠偏机构能够对乏燃料棒的偏移进行纠正，尽量避免乏燃料棒的位置产生偏移，从而能够保证对乏燃料棒的切割效果。
8.在一个具体的可实施方案中，所述纠偏机构包括弧形板、连接杆和连接块，所述连接杆贯穿第一套管，所述连接块呈中空设置，所述连接杆一端设置在连接块内且与连接块滑动配合，所述连接杆另一端设有齿轮、齿条和纠偏电机，所述齿条与连接杆相连，所述齿轮和齿条啮合，所述第一套管上设有固定板，所述纠偏电机设置在固定板上，所述齿轮与纠偏电机的输出轴相连。
9.通过采用上述技术方案，在对乏燃料棒切割进行切割过程中，乏燃料棒产生偏移后，纠偏电机带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，齿条带动连接杆、连接块和弧形板移动，从
而弧形板能够对乏燃料棒起到推动作用，沿着乏燃料棒的偏移方向施加反向的推力，实现对乏燃料棒的纠偏。
10.在一个具体的可实施方案中，所述连接块与第一套管之间设有弹簧，所述弹簧一端与连接块抵触，另一端与第一套管抵触。
11.通过采用上述技术方案，通过设置弹簧，在乏燃料棒产生偏移时，乏燃料棒会给弧形板施加压力，从而弹簧压缩，能够对弧形板起到缓冲作用，尽量避免乏燃料棒产生偏移时对第一套管产生过大的冲击力。
12.在一个具体的可实施方案中，所述纠偏机构设有多组，所述纠偏机构沿着第一套管的外周向间隔排布。
13.通过采用上述技术方案，通过设置多组纠偏机构，在乏燃料棒朝不同的方向产生偏移时，纠偏机构能够对乏燃料棒不同的偏移方向进行纠偏，从而能够尽量避免乏燃料棒的轴线方向产生偏移，有助于保障乏燃料棒的切割效果。
14.在一个具体的可实施方案中，所述第一套管靠近切割室一端的内径小于第一套管靠近切刀一端的内径，所述第二套管靠近切割室一端的内径小于第二套管靠近切刀一端的内径。
15.通过采用上述技术方案，在对乏燃料棒进行切割时，第一套管和第二套管能够对切割时的碎屑起到阻挡作用，尽量避免碎屑飞溅，由于第一套管靠近切割室一端的内径小于第一套管靠近切刀一端的内径、第二套管靠近切割室一端的内径小于第二套管靠近切刀一端的内径，切割时产生的碎屑能够沿着第一套管的内壁和第二套管的内壁从裁切腔内掉落，能够尽量避免碎屑对环境造成污染。
16.在一个具体的可实施方案中，所述第一套管和第二套管上均设有环形气刀，所述环形气刀与第一套管和第二套管同轴且朝向裁切腔设置。
17.通过采用上述技术方案，通过设置环形气刀，环形气刀朝向裁切腔设置，在切割时环形气刀能够加速空气流动，对切割位置进行冷却，同时能够将第一套管和第二套管内的碎屑吹向裁切腔内，尽量避免碎屑堆积在第一套管和第二套管内。
18.在一个具体的可实施方案中，所述切割室上设有双向丝杆、导向杆和驱动电机，所述驱动电机固定切割室的侧壁上，所述驱动电机的输出轴与双向丝杆相连，所述双向丝杆贯穿第一套管和第二套管，所述第一套管与双向丝杆的正螺纹螺纹配合，所述第二套管与双向丝杆的反螺纹螺纹配合，所述导向杆贯穿第一套管和第二套管，所述导向杆与第一套管滑动配合，所述导向杆与第二套管滑动配合。
19.通过采用上述技术方案，驱动电机带动双向丝杆转动，在导向杆的导向作用下，第一套管和第二套管能够沿着双向丝杆的长度方向做相向或者相背运动，从而能够对第一套管和第二套管之间的距离进行调节，第一套管和第二套管之间的距离靠近时，能够尽量避免切割时产生的废屑飞溅。
20.在一个具体的可实施方案中，所述上料机构包括设置在机架上的上料滑轨、用于对乏燃料棒进行夹持的第一上料气动夹爪和设置在第一上料气动夹爪底部的上料滑块，所述上料滑块与上料滑轨滑动配合，所述第一上料气动夹爪底部设有上料丝杆和上料电机，所述上料丝杆贯穿上料滑块，所述上料滑块与上料丝杆螺纹配合，所述上料电机与上料丝杆相连，所述上料机构远离切割室的一侧设有第二上料气动夹爪，所述第二上料气动夹爪
固定在上料滑轨上。
21.通过采用上述技术方案，上料电机带动上料丝杆转动，上料滑块和第一上料夹爪沿着丝杆的长度方向移动，夹爪夹持住乏燃料棒之后能够带动乏燃料棒移动，便于将乏燃料棒送入切割室内，通过设置第二上料气动夹爪，在将乏燃料棒送入切割室内后，第一上料气动夹爪和第二上料气动夹爪能够共同对乏燃料棒进行夹持，有助于增强对乏燃料棒的固定效果。
22.在一个具体的可实施方案中，所述下料机构设置在切割室远离上料机构的一侧，所述下料机构包括下料滑轨、设置在下料滑轨上的第一下料气动夹爪和第二下料气动夹爪，所述下料滑轨设置在第一下料气动夹爪和第二下料气动夹爪的顶部，所述第一下料气动夹爪与下料滑轨固定连接，所述第二下料气动夹爪与下料滑轨滑动配合。
23.通过采用上述技术方案，第一下料气动夹爪对乏燃料棒进行夹持固定，对乏燃料棒切割完成后，第二下料气动夹爪夹持乏燃料棒。第一下料气动夹爪松开乏燃料棒，第二下料气动夹爪带动乏燃料棒移动，移动至指定位置后第二下料气动夹爪松开，实现对乏燃料棒的下料，无需人工操作，有效避免乏燃料棒对人体造成损伤。
24.在一个具体的可实施方案中，所述切割室底部设有溶解箱，所述溶解箱内设有用于溶解铀的反应液。
25.通过采用上述技术方案，通过在切割室底部设置溶解箱，乏燃料棒切割时产生的废屑从裁切腔内掉入溶解箱内，溶解箱内的反应液能够溶解乏燃料棒内的二氧化铀，从而能够尽量避免切割时产生的废屑对环境造成污染。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：对乏燃料棒进行切割时，第一套管和第二套管有助于阻挡切割时碎屑飞溅，纠偏机构能够对乏燃料棒的偏移进行纠正，尽量避免乏燃料棒的位置产生偏移，从而能够保证对乏燃料棒的切割效果；通过设置多组纠偏机构，在乏燃料棒朝不同的方向产生偏移时，纠偏机构能够对乏燃料棒不同的偏移方向进行纠偏，从而能够尽量避免乏燃料棒的轴线方向产生偏移，有助于保障乏燃料棒的切割效果；在切割时环形气刀能够加速空气流动，对切割位置进行冷却，同时能够将第一套管和第二套管内的碎屑吹向裁切腔内，尽量避免碎屑堆积在第一套管和第二套管内。
附图说明
27.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
28.图2是本技术实施例中上料机构的结构示意图。
29.图3是本技术实施例中纠偏机构的结构示意图。
30.图4是本技术实施例中纠偏机构的剖视图。
31.图5是本技术实施例中下料机构的机构示意图。
32.附图标记说明：1、机架；2、切割室；21、第一套管；22、第二套管；23、裁切腔；3、上料机构；31、上料滑轨；32、第一上料气动夹爪；33、上料滑块；34、上料丝杆；35、上料电机；36、第二上料气动夹爪；4、下料机构；41、第一下料气动夹爪；42、第二下料气动夹爪；43、下料电机；44、下料滑
块；45、下料丝杆；46、下料滑轨；5、切割机构；51、切刀；52、切刀架；53、切割电机；54、切割气缸；6、纠偏机构；61、弧形板；62、连接杆；63、连接块；64、齿轮；65、齿条；66、纠偏电机；67、固定板；68、弹簧；7、环形气刀；8、溶解箱；91、驱动电机；92、双向丝杆；93、导向杆。
具体实施方式
33.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
34.本技术实施例公开了一种乏燃料棒切割装置，参照图1，乏燃料棒切割装置包括机架1和切割室2，切割室2一侧的机架1上设有上料机构3，切割室2另一侧的机架1上设有下料机构4，切割室2内设有切割机构5，上料机构3将乏燃料棒送入切割室2内，切割机构5对乏燃料棒进行切割，切割后下料机构4将乏燃料棒从切割室2内取出，对乏燃料棒进行下料。
35.参照图2，上料机构3包括设置在机架1上的上料滑轨31、第一上料气动夹爪32和上料滑块33，上料滑块33固定在第一上料气动夹爪32底部，上料滑块33与上料滑轨31滑动配合，上料滑轨31上设有上料丝杆34和上料电机35，上料丝杆34与上料滑块33螺纹配合，上料电机35固定在上料滑轨31上，上料电机35的输出轴与上料丝杆34同轴固定。结合图1，上料机构3远离切割室2的一侧设有第二上料气动夹爪36，第二上料气动夹爪36固定在上料滑轨31上。将乏燃料棒放置在第一上料气动夹爪32和第二上料气动夹爪36上，第一上料气动夹爪32夹持乏燃料棒，上料电机35带动上料丝杆34转动，上料滑块33和第一上料气动夹爪32带动乏燃料棒朝切割室2一侧移动，将乏燃料棒送入切割室2内，乏燃料棒进入切割室2内后，在第一上料气动夹爪32和第二上料气动夹爪36共同的夹持作用下，乏燃料棒在切割室2内进行切割。
36.参照图1，切割机构5包括设置在切割室2内的切刀51、切刀架52、切割电机53和切割气缸54，切割气缸54固定在切割室2的顶壁上，切割气缸54的活塞杆与切刀架52固定连接，切刀51与切刀架52转动连接，切割电机53固定在切刀架52上，切割电机53的输出轴与切刀51同轴固定。切割电机53带动切刀51转动，切割气缸54推动切刀架52和切刀51移动，对乏燃料棒进行切割。
37.参照图3，切割室2的外壁上固定有驱动电机91，切割室2内设有双向丝杆92和导向杆93，双向丝杆92与切割室2转动连接，驱动电机91的输出轴与双向丝杆92同轴固定，导向杆93固定在切割室2的内壁上。切割室2内设有第一套管21和第二套管22，乏燃料棒穿过第一套管21和第二套管22，第一套管21和第二套管22之间具有供切刀51通过的裁切腔23。双向丝杆92贯穿第一套管21和第二套管22，第一套管21与双向丝杆92的正螺纹螺纹配合，第二套管22的与双向丝杆92的反螺纹螺纹配合，导向杆93贯穿第一套管21和第二套管22，导向杆93与第一套管21滑动配合，导向杆93与第二套管22滑动配合。驱动电机91带动双向丝杆92转动，在导向杆93的导向作用下，第一套管21和第二套管22做相向或者相背运动，从而能够对第一套管21和第二套管22之间的距离进行调节。当第一套管21和第二套管22靠近时，能够尽量避免切割时产生的废屑飞溅。第一套管21靠近切割室2内壁一端的内径小于第一套管21靠近切刀51一端的内径；第二套管22靠近切割室2内壁一端的内径小于第二套管22靠近切刀51一端的内径，切割时产生的碎屑能够沿着第一套管21的内壁和第二套管22的内壁从裁切腔23内掉落，能够尽量避免碎屑对环境造成污染。
38.参照图3和图4，第一套管21和第二套管22上均设有用于对乏燃料棒的位置进行调
整的纠偏机构6，第一套管21和第二套管22上的纠偏机构6结构相同。以第一套管21上的纠偏机构6为例，纠偏机构6设有多组且沿第一套管21的外周向间隔排布，纠偏机构6设置在第一套管21朝向第二套管22的一端。
39.参照图4和图5，纠偏机构6包括弧形板61、连接杆62和连接块63，弧形板61与乏燃料棒的外壁贴合，连接块63固定在弧形板61上，连接块63呈中空设置，连接杆62一端设有滑块，连接块63的内壁上设有滑槽，滑块与滑槽滑动配合。第一套管21上固定有固定板67，连接杆62远离连接块63的一端设有齿轮64、齿条65和纠偏电机66，纠偏电机66固定在固定板67上，纠偏电机66的输出轴与齿轮64同轴固定，齿轮64与齿条65啮合，齿条65固定在连接杆62上。连接块63与第一套管21之间设有弹簧68，第一套管21的内壁上安装有压力传感器，压力传感器套设在连接杆62上，弹簧68一端与连接块63抵触，另一端与压力传感器抵触。初始状态下，弧形板61与乏燃料棒外壁抵触，滑块与滑槽靠近弹簧68一侧的侧壁贴合，当乏燃料棒出现偏移时，乏燃料棒挤压弧形板61，弧形板61和连接块63挤压弹簧68，弹簧68对压力传感器施加压力，压力传感器将信号输送至控制端，控制端控制纠偏电机66，纠偏电机66带动齿轮64转动，齿轮64带动齿条65移动，齿条65带动连接杆62推动连接块63，对乏燃料棒施加反向的压力，对乏燃料棒的偏移进行纠正。第一套管21上不同位置处的纠偏机构6能够对乏燃料棒不同方向的偏移进行纠正，从而能够保证对乏燃料棒的切割效果。
40.参照图1，第一套管21和第二套管22靠近切割室2内壁的一端均设有环形气刀7，环形气刀7与第一套管21同轴且朝向裁切腔23设置。切割室2底部设有溶解箱8，溶解箱8内设有用于溶解铀的反应液，反应液具体为硝酸溶液，硝酸溶液能够溶解乏燃料棒中的铀，尽量避免铀对环境造成影响。在对乏燃料棒进行切割时环形气刀7能够使切割位置冷却，同时能够将第一套管21和第二套管22内的碎屑吹向裁切腔23内，尽量避免碎屑堆积在第一套管21和第二套管22内，碎屑从裁切腔23掉落至溶解箱8内，溶解箱8内的硝酸溶液对碎屑进行溶解。
41.参照图5，下料机构4包括下料滑轨46、设置在下料滑轨46上的第一下料气动夹爪41和第二下料气动夹爪42，下料滑轨46固定在机架1上，第一下料气动夹爪41固定在下料滑轨46上，第二下料气动夹爪42顶部固定有下料滑块44，下料滑轨46上设有下料丝杆45和下料电机43，下料电机43固定在下料滑轨46上，下料丝杆45与下料电机43的输出轴同轴固定，下料丝杆45贯穿下料滑块44且与下料滑块44螺纹配合。下料电机43带动下料丝杆45转动，下料丝杆45带动下料滑块44和下料第二下料气动夹爪42移动。在对乏燃料棒进行切割前，第一下料气动夹爪41和第二下料气动夹爪42对乏燃料棒进行夹持，有助于对乏燃料棒进行固定。切割完成后，第一下料气动夹爪41松开乏燃料棒，第二下料气动夹爪42带动乏燃料棒朝远离第一下料气动夹爪41一侧移动，移动至指定位置时，第二下料气动夹爪42松开乏燃料棒，实现对乏燃料棒的下料。
42.本技术实施例的实施原理为：通过上料机构3将乏燃料棒送入切割室2内，上料机构3和下料机构4对乏燃料棒进行夹持，切割电机53带动切刀51转动，切割气缸54带动切刀51靠近乏燃料棒，切刀51对乏燃料棒进行切割。切割过程中，当乏燃料棒的位置产生偏移后，纠偏电机66带动齿轮64转动，齿轮64带动齿条65和连接杆62移动，连接杆62推动连接块63和弧形板61，弧形板61沿着乏燃料棒偏移方向的反方向对乏燃料棒施加压力，实现对乏燃料棒的纠偏。切割过程中，环形气刀7对切刀51个切割位置进行散热，同时将切割产生的
碎屑从第一套管21和第二套管22内吹出，吹入溶解箱8内。切割完成后下料机构4将乏燃料棒从切割室2内取出，对乏燃料棒进行下料。
43.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种乏燃料棒切割装置，包括机架(1)和切割室(2)，所述机架(1)上设有上料机构(3)和下料机构(4)，所述切割室(2)内设有切割机构(5)，所述上料机构(3)用于将乏燃料棒送至切割室(2)内，所述切割机构(5)用于对乏燃料棒进行切割，其特征在于：所述切割室(2)内设有第一套管(21)和第二套管(22)，所述第一套管(21)和第二套管(22)均与乏燃料棒同轴设置，所述第一套管(21)和第二套管(22)之间具有供切刀(51)通过的裁切腔(23)，所述第一套管(21)和第二套管(22)上均设有用于对乏燃料棒的位置进行调整的纠偏机构(6)。2.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述纠偏机构(6)包括弧形板(61)、连接杆(62)和连接块(63)，所述连接杆(62)贯穿第一套管(21)，所述连接块(63)呈中空设置，所述连接杆(62)一端设置在连接块(63)内且与连接块(63)滑动配合，所述连接杆(62)另一端设有齿轮(64)、齿条(65)和纠偏电机(66)，所述齿条(65)与连接杆(62)相连，所述齿轮(64)和齿条(65)啮合，所述第一套管(21)上设有固定板(67)，所述纠偏电机(66)设置在固定板(67)上，所述齿轮(64)与纠偏电机(66)的输出轴相连。3.根据权利要求2所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述连接块(63)与第一套管(21)之间设有弹簧(68)，所述弹簧(68)一端与连接块(63)抵触，另一端与第一套管(21)抵触。4.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述纠偏机构(6)设有多组，所述纠偏机构(6)沿着第一套管(21)的外周向间隔排布。5.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述第一套管(21)靠近切割室(2)一端的内径小于第一套管(21)靠近切刀(51)一端的内径，所述第二套管(22)靠近切割室(2)一端的内径小于第二套管(22)靠近切刀(51)一端的内径。6.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述第一套管(21)和第二套管(22)上均设有环形气刀(7)，所述环形气刀(7)与第一套管(21)和第二套管(22)同轴设置，所述环形气刀均朝向裁切腔(23)设置。7.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述切割室(2)内设有双向丝杆(92)和导向杆(93)，所述切割室(2)的外壁上设有驱动电机(91)，所述驱动电机(91)的输出轴与双向丝杆(92)相连，所述双向丝杆(92)贯穿第一套管(21)和第二套管(22)，所述第一套管(21)与双向丝杆(92)的正螺纹螺纹配合，所述第二套管(22)与双向丝杆(92)的反螺纹螺纹配合，所述导向杆(93)贯穿第一套管(21)和第二套管(22)，所述导向杆(93)与第一套管(21)滑动配合，所述导向杆(93)与第二套管(22)滑动配合。8.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述上料机构(3)包括设置在机架(1)上的上料滑轨(31)、用于对乏燃料棒进行夹持的第一上料气动夹爪(32)和设置在第一上料气动夹爪(32)底部的上料滑块(33)，所述上料滑块(33)与上料滑轨(31)滑动配合，所述第一上料气动夹爪(32)底部设有上料丝杆(34)和上料电机(35)，所述上料丝杆(34)贯穿上料滑块(33)，所述上料滑块(33)与上料丝杆(34)螺纹配合，所述上料电机(35)与上料丝杆(34)相连，所述上料机构(3)远离切割室(2)的一侧设有第二上料气动夹爪(36)，所述第二上料气动夹爪(36)固定在上料滑轨(31)上。9.根据权利要求7所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述下料机构(4)设置在切割室(2)远离上料机构(3)的一侧，所述下料机构(4)包括下料滑轨(46)、设置在下料滑轨
(46)上的第一下料气动夹爪(41)和第二下料气动夹爪(42)，所述下料滑轨(46)设置在第一下料气动夹爪(41)和第二下料气动夹爪(42)的顶部，所述第一下料气动夹爪(41)与下料滑轨(46)固定连接，所述第二下料气动夹爪(42)与下料滑轨(46)滑动配合。10.根据权利要求1所述的乏燃料棒切割装置，其特征在于：所述切割室(2)底部设有溶解箱(8)，所述溶解箱(8)内设有用于溶解铀的反应液。
技术总结本申请公开了一种乏燃料棒切割装置，包括机架和切割室，所述机架上设有上料机构和下料机构，所述切割室内设有切割机构，所述切割机构包括切刀和用于驱动切刀的驱动机构，所述上料机构用于将乏燃料棒送至切割室内，所述切割机构用于对乏燃料棒进行切割，所述切割室内设有第一套管和第二套管，所述第一套管和第二套管均与乏燃料棒同轴设置，所述第一套管和第二套管之间具有供切刀通过的裁切腔，所述第一套管和第二套管上均设有用于对乏燃料棒的位置进行调整的纠偏机构。第一套管和第二套管有助于阻挡切割时碎屑飞溅，纠偏机构能够对乏燃料棒的偏移进行纠正，尽量避免乏燃料棒的位置产生偏移，从而能够保证对乏燃料棒的切割效果。从而能够保证对乏燃料棒的切割效果。从而能够保证对乏燃料棒的切割效果。
技术研发人员：王小川
受保护的技术使用者：江苏西顿科技有限公司
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
