СТЕНД ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ Российский патент 1999 года по МПК G21F5/00 G01N25/50 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к стендам для тепловых (огневых) испытаний, и может быть использовано в стендах, предназначенных для испытания контейнеров для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

В соответствии с нормативными документами МАГАТЭ тепловые испытания контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ заключаются в помещении испытуемого изделия полностью, за исключением "простой поддерживающей конструкции", в очаг горения жидкого углеводородного топлива в воздушной среде, который имеет достаточные размеры и в котором существуют постоянные условия среды для обеспечения среднего коэффициента эмиссии (степени черноты) пламени не менее 0,9 при средней температуре пламени 800^oС в течение 30 минут.

Известно устройство для имитации очага пожара по авт.св. N 1600802 МПК⁵ А 62 С 39/00, 1990 г. Известное устройство содержит поддон в виде каскада и запальное устройство для поджигания топлива, налитого в поддон. Ячеи каскада содержат пламягасящие решетки сотового типа, которые прекращают горение топлива при снижении уровня топлива ниже номинального. Ячеи каскада отделены одна от другой вертикальными перегородками, в которых выполнены дренажные отверстия, расположенные ниже пламягасящих решеток. Регулирование площади горения осуществляется вентилем, установленным на системе подачи топлива, причем трубопровод подачи топлива подсоединен к верхней ячее каскада, а трубопровод слива топлива - к нижней ячее каскада. При открывании вентиля увеличивается площадь горения, при закрывании осуществляется уменьшение площади горения. Таким образом, известное устройство обеспечивает возможность регулирования площади горения топлива.

Недостатком известного устройства является достаточная сложность. При этом в случае использования подобного устройства в стендах для тепловых испытаний изделий оно не исключает возможность сноса пламени ветром и, кроме того, в известном устройстве возможность регулирования площади очага горения конструктивно ограничена характерными размерами поддона, что не позволяет проводить тепловые испытания изделий, размеры которых в плане превышают размеры поддона.

Также известен стенд для тепловых испытаний контейнеров для ОЯТ, содержащий открытую облицованную бетоном емкость для топлива, в центре которой на опорах помещается испытуемое изделие, закрепляемое на высоте 1 м над уровнем топлива в емкости (Proc. of Int. Symp. PATRAM 86. PACKAGING AND TRANSPORTATION OF RADIOACTIVE MATERIALS. IAEA, Vienna, 1987, с. 305, 516-518).

Недостатком известного стенда является невозможность регулирования площади очага горения, отсутствие средств для предотвращения сноса пламени ветром, а также отсутствие возможности регулирования доступа воздуха к центральной части очага горения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявленным изобретением является стенд для тепловых испытаний контейнера типа CASTOR компании GNS (Gesellschaft fur Nuklear Service mBH) (Рекламный проспект компании GNS, 8/95, с. 14).

Известный стенд содержит установленные на основании сменные ложементы для испытуемого контейнера, емкость для топлива, выполненную таким образом, что ее форма в плане охватывает форму в плане испытуемого контейнера, ветрозащитные экраны, установленные на основании по периметру упомянутой емкости, и средство для воспламенения топлива.

Недостатком известного стенда для тепловых испытаний является то, что в нем ветрозащитные экраны, препятствуя сносу пламени, одновременно ограничивают доступ воздуха к очагу горения. Кроме того, известный стенд не предполагает обеспечение регулировки площади очага горения, что ограничивает возможность использования стенда для испытания изделий других типоразмеров.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании стенда для тепловых испытаний с ветрозащитными экранами, конструкция которых обеспечивает условия горения топлива, близкие к условиям открытой площадки, и позволяющего проводить натурные испытания изделий различных типоразмеров с обеспечением требований к тепловым испытаниям, установленных нормативными документами МАГАТЭ.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известном стенде для тепловых испытаний, содержащем установленные на основании сменные ложементы для испытуемого изделия, емкость для топлива, выполненную таким образом, что ее форма в плане охватывает форму в плане испытуемого изделия, ветрозащитные экраны, установленные на основании по периметру упомянутой емкости, и средство для воспламенения топлива, согласно изобретению ложементы установлены с возможностью перемещения по вертикали и выполнены взаимодействующими со съемными домкратами. Емкость для топлива выполнена в виде отдельных поддонов, установленных на подушке из сыпучего негорючего материала с зазором относительно друг друга. При этом ветрозащитные экраны образуют два замкнутых контура, расположенных на заданном расстоянии один от другого. Нижняя кромка экранов внутреннего контура установлена на заданной высоте относительно упомянутой подушки из сыпучего негорючего материала, а экраны наружного контура установлены на упомянутой подушке без зазора. При этом верхняя кромка экранов наружного контура выполнена по меньшей мере не ниже нижней кромки экранов внутреннего контура.

Кроме того, поддоны могут быть установлены с возможностью прохождения воздуха между ними и упомянутой подушкой из сыпучего негорючего материала. Это обеспечивает дополнительный доступ (подсос) воздуха в очаг горения.

Вместе с этим ложементы для испытуемого изделия могут быть установлены посредством стоек, которые расположены на основании с возможностью размещения между ними средства для транспортировки испытуемого изделия. Таким образом, обеспечивается возможность обслуживания стенда без дополнительного грузоподъемного средства, что расширяет технологические возможности стенда и обеспечивает удобство его эксплуатации.

Упомянутый внутренний контур ветрозащитных экранов может быть тождественен форме в плане емкости для топлива.

На фиг. 1 схематически показан общий вид предлагаемого стенда для тепловых испытаний; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.

Стенд для тепловых (огневых) испытаний содержит установленные на основании 1 сменные ложементы 2 для испытуемого изделия 3 (контейнера для транспортировки или хранения ОЯТ), емкость для жидкого топлива 4, например, дизельного или керосина> и ветрозащитные экраны 5, 6, установленные по периметру упомянутой емкости. Емкость для топлива выполнена в виде отдельных поддонов 7, установленных на подушке 8 из сыпучего негорючего материала, например, песка. Подушка из сыпучего негорючего материала обеспечивает заданное (нормируемое) расстояние от поверхности горения топлива до испытуемого изделия, которое по требованиям МАГАТЭ составляет 1 м. Поддоны 7 установлены с зазором относительно друг друга, при этом смежные поддоны сообщены посредством фитилей 9. В варианте исполнения изобретения фитили представляют собой ветошь, пропитанную легковоспламеняемым составом, например, керосином. Воспламенение топлива возможно вручную (факелами) или дистанционно, например, с помощью системы зажигания, пиротехнической или из огнепроводных шнуров (на чертеже не показано).

Выполнение емкости для топлива в виде отдельных поддонов обеспечивает возможность регулирования площади очага горения соответственно размерам испытуемого изделия. Вместе с этим подобное выполнение позволяет исключить недостаток, присущий большим металлическим (стальным) емкостям, проявляющийся в том, что при огневых испытаниях возможно коробление емкости в завершающей стадии горения топлива, приводящее к перетеканию топлива к одному из ее бортов и уменьшению площади горения.

Ложементы с испытуемым изделием опираются на смонтированные на основании 1 стойки 10 и установлены с возможностью перемещения по вертикали посредством съемных домкратов 11. Стойки 10 расположены на основании 1 с возможностью размещения между ними средства для транспортировки испытуемого изделия (на чертеже не показано).

Ветрозащитные экраны образуют два контура, расположенные на заданном расстоянии один от другого. Экраны 5 внутреннего контура представляют собой съемные навесные металлические щиты, смонтированные на металлических столбах 12, закрепленных на основании 1. В варианте исполнения изобретения упомянутый внутренний контур ветрозащитных экранов тождественен форме в плане емкости для топлива. Экраны 6 наружного контура представляют собой съемные металлические щиты с подпорками 13, свободно установленные на подушке 8. Высота ветрозащитных экранов 5 зависит от габарита испытуемого изделия и определяется с учетом возможного отклонения пламени ветром такой, чтобы при сносе ветром пламя охватывало верхний габарит контейнера слоем одинаковой толщины.

Конструкция ветрозащитных экранов обеспечивает условия горения топлива, близкие к условиям открытой площадки. Для этого в нижней части экранов 5 по периметру предусмотрена щель для поступления воздуха, необходимого для горения. Размер щели выбирается таким, чтобы обеспечивать расход газов на уровне верхней кромки экранов 5, соответствующий расходу газов при горении на открытой площадке.

Ветрозащитные экраны 6 обеспечивают защиту щели от ветра. Для этого их высота должна быть не ниже верхней кромки щели, т.е. верхняя кромка экранов 6 должна быть по меньшей мере не ниже нижней кромки экранов 5. В варианте исполнения изобретения для беспрепятственного доступа к щели ветрозащитные экраны 6 расположены от ветрозащитных экранов 5 на расстоянии, равном высоте экранов 6.

В другом варианте исполнения изобретения (на чертеже не показан) поддоны 7 установлены с возможностью прохождения воздуха между ними и подушкой 8, что обеспечивает дополнительный подсос воздуха в очаг горения.

В варианте осуществления изобретения стенд для тепловых испытаний включает также систему измерений и регистрирующую аппаратуру (на чертеже не показаны).

Стенд для тепловых испытаний работает следующим образом.

В варианте исполнения изобретения изделие (контейнер для ОЯТ) 3 на площадку для тепловых (огневых) испытаний доставляют по окончании программы механических (ударных) испытаний. К месту испытаний изделие может быть доставлено, например, колесным транспортным средством, на платформе которого изделие устанавливают с помощью сменных ложементов 2. Для обеспечения подъезда транспортного средства предварительно снимают металлические щиты ветрозащитных экранов 5, 6, расположенные на пути транспортного средства. При этом в случае необходимости основание 1 частично освобождают от подушки 8 из сыпучего негорючего материала с последующим восстановлением последней после отъезда транспортного средства. Платформу транспортного средства с испытуемым изделием, установленным на сменные ложементы 2, размещают на основании 1 между стойками 10. Под сменные ложементы 2 подводят съемные домкраты 11. Затем ложементы с изделием приподнимают над поверхностью платформы транспортного средства, после чего транспортное средство отъезжает. При помощи съемных домкратов 11 ложементы с изделием опускают на стойки 10. Съемные домкраты убирают.

После этого выравнивают и горизонтируют подушку 8 из сыпучего негорючего материала. На отгоризонтированной площадке подушки 8 с зазором относительно друг друга устанавливают поддоны 7, в которые наливают топливо 4. Высота налива топлива в поддоны определяется через линейную скорость выгорания топлива в полигонных условиях и заданное время горения, например, 30 минут. В варианте исполнения изобретения перед заливкой топлива в поддоны в них наливают немного воды, обеспечивая ее одинаковый уровень во всех поддонах. Благодаря этому обеспечивается одинаковая высота налива топлива. Смежные поддоны связывают между собой посредством фитилей 9. Монтируют систему измерений и устанавливают на место снятые металлические щиты ветрозащитных экранов 5, 6.

При воспламенении топлива, благодаря ветрозащитному экрану 5, обеспечиваются полный охват пламенем испытуемого изделия 3 и защита от сноса пламени ветром. При этом приток необходимого количества воздуха к очагу горения обеспечивается благодаря щели заданного размера, образованной между нижней кромкой щитов ветрозащитного экрана 5 и подушкой 8 из сыпучего негорючего материала, заданному зазору между внутренним и наружным контуром ветрозащитных экранов 5, 6 и зазорами между смежными поддонами 7.

Таким образом, благодаря особенности выполнения стенда для тепловых (огневых) испытаний, изобретение обеспечивает возможность проведения натурных испытаний контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ с обеспечением требований, установленных к тепловым испытаниям нормативными документами МАГАТЭ. При этом, благодаря возможности регулирования площади очага горения и расстояния от поверхности горения до испытуемого изделия, а также благодаря наличию сменных ложементов, изобретение позволяет проводить испытания изделий различных типоразмеров, в том числе и изделий другого назначения.

Стенд содержит установленные на основании сменные ложементы для испытуемого изделия, емкость для топлива, ветрозащитные экраны, установленные по периметру упомянутой емкости, и средство для воспламенения топлива. Сменные ложементы установлены с возможностью перемещения по вертикали и установлены посредством стоек, которые расположены на основании с возможностью размещения между ними средства для транспортировки испытуемого изделия. Емкость для топлива выполнена в виде отдельных поддонов, установленных на подушке из сыпучего негорючего материала с зазором относительно друг друга. Ветрозащитные экраны образуют два замкнутых контура, расположенных на заданном расстоянии один от другого. Нижняя кромка экранов внутреннего контура установлена на заданной высоте относительно упомянутой подушки из сыпучего негорючего материала. Экраны наружного контура установлены на упомянутой подушке без зазора, а их верхняя кромка выполнена по меньшей мере не ниже нижней кромки экранов внутреннего контура. Технический результат заключается в создании стенда, обеспечивающего условия горения топлива, близкие к условиям открытой площадки, и позволяющего проводить натурные испытания изделий различных типоразмеров с обеспечением требований, установленных нормативными документами МАГАТЭ. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Стенд для тепловых испытаний, содержащий установленные на основании сменные ложементы для испытуемого изделия, емкость для топлива, выполненную таким образом, что ее форма в плане охватывает форму в плане испытуемого изделия, ветрозащитные экраны, установленные по периметру упомянутой емкости, и средство для воспламенения топлива, отличающийся тем, что ложементы установлены с возможностью перемещения по вертикали и выполнены взаимодействующими со съемными домкратами, а емкость для топлива выполнена в виде отдельных поддонов, установленных на подушке из сыпучего негорючего материала с зазором относительно друг друга, при этом ветрозащитные экраны образуют два замкнутых контура, расположенных на заданном расстоянии один от другого, причем нижняя кромка экранов внутреннего контура установлена на заданной высоте относительно упомянутой подушки из сыпучего негорючего материала, экраны наружного контура установлены на упомянутой подушке без зазора, а их верхняя кромка выполнена по меньшей мере не ниже нижней кромки экранов внутреннего контура. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что поддоны установлены с возможностью прохождения между ними и упомянутой подушкой из сыпучего негорючего материала. 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутые ложементы установлены посредством стоек, которые расположены на основании с возможностью размещения между ними средства для транспортировки испытуемого изделия. 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что упомянутый внутренний контур ветрозащитных экранов тождественен форме в плане емкости для топлива.