УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ КОЖУХА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1995 года по МПК G21C17/03 

Изобретение относится к атомной технике, а именно к устройствам для измерения деформации кожуха ядерных реакторов (ЯР).

За период длительной эксплуатации ЯР кладка претерпевает формоизменение. Колонны кладки изгибаются в сторону периферии, достигают кожуха и деформируют его. По величине деформации кожуха (максимальная стрела прогиба колонн приходится на середину по высоте реактора) можно судить о динамике изменения кривизны кладки ЯР при выходе на номинальную мощность и его остановках, дальнейшей эксплуатации реактора и своевременной остановке его при достижении критической стрелы прогиба колонн.

Изменение стрелы прогиба колонн можно контролировать непосредственно в периферийных ячейках на работающем ЯР, но эффективных, надежных и работоспособных устройств для измерения кривизны кладки на мощности до сих пор нет.

Известно устройство для измерения деформации кожуха ЯР чертеж ОК-204 СБ 125 (разработчик опытное конструкторское бюро машиностроения г.Горький) наиболее близкое техническое решение, принятое за прототип, состоящее из горизонтально расположенного стержня, упирающегося в наружную поверхность кожуха реактора и проходящего через корпуса с сильфонами, осуществляющими постоянное поджатие его. На другой конец стержня опираются стальные шары, передающие перемещение горизонтального стержня вертикальному, расположенными в трубах. Верхний конец вертикального стержня связан рычагом со стрелкой, показывающей величину перемещения кожуха ЯР по шкале, расположенной в верхней части устройства и доступной для визуального наблюдения. Данное устройство состоит из 140 деталей и 72 узлов.

Известное техническое решение эксплуатировалось на одном ЯР и оказалось неработоспособным из-за большого количества передающих деталей и элементов (шары и стержни заклинило), а также возможно в результате влияния температуры и коррозии. Надежность любого устройства зависит от простоты схемы и количества деталей и узлов.

Цель изобретения повышение надежности устройства и, как следствие, повышение его работоспособности за счет упрощения схемы передачи движения штока к измерительному устройству и уменьшения количества деталей и узлов.

Цель достигается тем, что шток через ползун шарнирно соединен с шатунно-коромысловым механизмом. В месте соединения шатуна и коромысла расположен ролик, соприкасающийся с кожухом ЯР, свободный конец коромысла шарнирно закреплен в нижней части корпуса, в котором выполнен паз для свободного перемещения шатунно-коромыслового механизма. Для центрирования ползуна относительно внутренней поверхности корпуса и снижения инерционности устройства на наружной поверхности его в верхней и нижней части расположены гнезда для свободного размещения в них шариков, которые выступают над поверхностью ползуна и касаются внутренней поверхности корпуса. Для передачи движения от кожуха ЯР до измерительного устройства предлагаемое техническое решение содержит шатунно-коромысловый механизм, ползун которого расположен внутри корпуса устройства. Ползун жестко соединен со штоком и шарнирно с шатуном. В месте соединения шатуна с коромыслом расположен ролик, воспринимающий усилие перемещения кожуха ЯР. Свободный конец коромысла шарнирно закреплен в нижней части корпуса. На длине перемещения шатунно-коромыслового механизма в корпусе выполнен паз.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для измерения деформации кожуха ЯР состоит из измерительного устройства 1, неотъемлемой частью которого является верхний конец штока 2, снабженного стрелкой и расположенного внутри корпуса 3. Нижний конец штока 2 жестко связан с ползуном 4. В ползуне шарнирно закреплен верхний конец шатуна 5. В верхней и нижней частях наружной поверхности ползуна расположены гнезда 6 для шариков 7. В месте соединения шатуна 5 с коромыслом 8 на их общей оси расположен ролик 9, нижний конец коромысла шарнирно закреплен в корпусе 3. Для свободного перемещения шатунно-коромыслового механизма в корпусе 3 и ползуне 4 имеются пазы. Устройство устанавливается в ячейки обрезанных ионизационных камер (ИК), при этом шатунно-коромысловый механизм должен находиться в транспортном положении, т.е. располагаться внутри корпуса 3, где ролик 9 упирается в ограничитель, назначение которого сохранение угла между шатуном и коромыслом меньше 180^о, обеспечивающего легкое раскрытие шатунно-коромыслового механизма в рабочее положение. При установке устройства в ячейку ИК ролик 9 ориентируется на центр ЯР. После установки на фланец ячейки ИК производится затяжка фланцевого соединения, освобождается шток 2 в измерительном устройстве 1 путем ослабления затяжки сальникового уплотнения, при этом шток 2 под собственным весом опускается до момента касания ролика 9 кожуха ЯР. Данное положение штока отмечается по шкале измерительного устройства и принимается за базу отсчета.

Изменение кривизны кладки при подъеме мощности обусловлено ее температурным расширением. Остановка реактора на планово-предупредительный ремонт (ППР) приводит к снижению кривизны, однако показания устройства при этом выше первоначальных и обусловлены накопленными за время работы на мощности радиационно-термическими формоизмениями кладки. Высокая точность данного метода контроля кривизны кладки позволит повысить безопасность эксплуатации ЯР за счет включения сигнала перемещения кожуха в аварийную защиту при достижении этого сигнала величины, близкой к предельно допустимой.

Данное устройство позволяет с достаточной точностью контролировать изменение кривизны кладки на работающем ЯР и, благодаря размещению с наружной стороны реактора, использовать все штатные ячейки для наработки полезных изотопов.

Опыт работы устройства показал его высокую надежность, точность и работоспособность. Их использование для непрерывного контроля кривизны кладки является необходимым условием, обеспечивающим безопасную эксплуатацию ЯР.

Сущность изобретения: устройство содержит измерительный механизм, частью которого является верхний конец штока, расположенного внутри корпуса. Нижний конец штока жестко связан с ползуном. К ползуну шарнирно закреплен верхний конец шатуна. В месте соединения шатуна с коромыслом установлен ролик, а нижний конец коромысла шарнирно закреплен в корпусе. Для перемещения шатунно-коромыслового механизма в корпусе и ползуне имеются пазы. На наружной поверхности ползуна расположены гнезда для размещения в них шариков. При изменении горизонтального положения ролика, постоянно соприкасающегося с кожухом ядерного реактора, происходит вертикальное возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного со штоком. Положение штока отмечается по шкале измерительного устройства. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ КОЖУХА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащее измерительное устройство, корпус, в котором размещен подвижный шток, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения схемы передачи движения штока к измерительному устройству, шток через ползун подвижно соединен с шатунно-коромысловым механизмом, шарнирно закрепленным в нижней части корпуса, причем в месте соединения шатуна и коромысла расположен ролик, контактирующий с кожухом ядерного реактора, а в корпусе и ползуне выполнены пазы для свободного перемещения шатунно-коромыслового механизма. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности ползуна в верхней и нижней частях расположены гнезда, заполненные шариками.