УПАКОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2000 года по МПК G21F5/00 B65D85/00 

Изобретение относится к ядерной энергетике, а более конкретно к средствам транспортирования ядерно-опасного делящегося материала и может найти применение для транспортирования между предприятиями тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ).

В связи с накоплением в промышленности плутония и создания уран-плутониевого топлива для ТВЭЛов возникла необходимость изготовления ТВЭЛов с вышеуказанным топливом непосредственно на предприятиях-изготовителях смешанного топлива и транспортирования ТВЭЛов на предприятия изготовления тепловыделяющих сборок (ТВС).

При транспортировании ТВЭЛов не исключено их повреждение при вибрации, возникающей при движении железнодорожного и авиационного транспорта, при резкой остановке транспорта и т.д. ТВЭЛы для реактора ВВЭР имеют оболочку из сплава циркония с ниобием, а цирконий отличается склонностью к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания циркония между соприкасающимися поверхностями даже при отсутствии коррозионной среды под влиянием колебаний даже при очень малых амплитудах (см. Металлургия циркония. Перевод с английского под редакцией Г.А Меерсона и Ю.В. Гагаринского. Издательство иностранной литературы, Москва, 1959, стр. 298), что не исключает разгерметизацию ТВЭЛов в ядерном реакторе.

Известна упаковка для транспортирования тепловыделяющих элементов, включающая корпус, крышки по его торцам и опорные элементы, где для повышения устойчивости упаковки при ее штабелировании корпус упаковки состоит по меньшей мере из двух труб, жестко соединенных между собой вставкой, при этом на наружной стороне корпуса установлены соединительные элементы, а на опорных элементах имеются средства фиксации (см. Авторское свидетельство СССР и 1009920 по заявке N 3281015/28-13 (029232) от 26.02.81. МПК B 65 D 85/20. Тара для транспортирования длинномерных изделий.

При транспортировании в указанной упаковке - таре ТВЭЛов не исключено их повреждение как о корпус, так и друг о друга при вибрации, возникающей при движении железнодорожного и авиационного транспорта, при осевом смещении ТВЭЛов при резкой остановке транспорта и т.д.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является упаковка для транспортирования тепловыделяющих элементов, содержащая корпус, внутри которого размещена кассета (чехол) для тепловыделяющих элементов, и крышку (см. авторское свидетельство СССР N 1790792, кл. G 21 F 5/00, 1993). Упаковка по АС 1790792 предназначена для транспортировки тепловыделяющих элементов, собранных в тепловыделяющую сборку и помещенную в кассету (чехол). При транспортировании в указанной упаковке ТВЭЛов, не собранных в ТВС, не исключено их повреждение как о корпус чехла, так и друг от друга при вибрации, возникающей при движении железнодорожного и авиационного транспорта, при осевом смещении ТВЭЛов при резкой остановке, при торможении и при резком наборе скорости транспорта.

Технической задачей изобретения является исключение повреждений ТВЭЛов при их транспортировке.

Эта техническая задача достигается тем, что в упаковке для транспортирования тепловыделяющих элементов, включающей корпус по крайней мере из двух труб с крышками по торцам, жестко связанных между собой вставкой, опорные элементы с фиксирующими отверстиями в нижней части и соединительные элементы-штыри в верхней части корпуса, с размещенными внутри каждой трубы кассетами (чехлами для тепловыделяющих элементов); согласно изобретению каждая кассета (чехол) выполнена в виде выдвижной многоручьевой кассеты для тепловыделяющих элементов с каркасом из длинномерных стержней с опорным хвостовиком с отверстием в днище и подвижным в осевом направлении упором, покрытым полимерным материалом, с головкой с отверстием в торце, зафиксированная по торцам выступами на крышках, повторяющими форму отверстий в головке и хвостовике многоручьевой кассеты, а с боков относительно стенок трубы вкладышем, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру трубы корпуса, а внутреннее отверстие вкладыша повторяет форму кассеты в ее сечении, причем полки, образующие ручьи, с одной стороны шарнирно прикреплены по крайней мере к восьми неподвижным скобам-стойкам, а с другой стороны снабжены упорами, равными по высоте диаметру тепловыделяющего элемента, и зафиксированы дополнительно съемными скобами, покрытыми с внутренней стороны, соприкасающейся с тепловыделяющими элементами, полимерным материалом, в верхней части полки зафиксированы фиксатором-прижимом, покрытым полимерным материалом, а в осевом положении тепловыделяющие элементы зафиксированы подвижным упором и упором из полимерного материала, выполненным под головкой корпуса кассеты.

Другими отличиями являются использование в качестве полимерного материала полиуретана, выполнение на головке кассеты кольцевого паза для захватного органа грузоподъемного механизма, выполнение отверстий на неподвижных скобах-стойках для захватного органа грузоподъемного механизма, выполнение опорных элементов в виде дополнительных вставок, жестко соединенных с трубами на обеих концах труб и выполнение на них гнезда для захватного органа. Осевая и боковая фиксация многоручьевой кассеты в трубах корпуса, осевая и боковая фиксация ТВЭЛ в многоручьевой кассете с применением полимерного материала - полиуретана исключит повреждение ТВЭЛов при транспортировке с предприятия на предприятие, позволит дистанционно накатом загружать и разгружать ТВЭЛы, использовать многоручьевую кассету с ТВЭЛами как межоперационную транспортную кассету при горизонтальной транспортировке с помощью отверстий в скобах-стойках и при вертикальной транспортировке с помощью кольцевого паза на головке. Выполнение опорных элементов в виде дополнительных вставок, жестко соединенных с трубами, позволит усилить конструкцию упаковки и сохранить ТВЭЛы даже в аварийных ситуациях на транспорте.

На чертежах представлена упаковка для транспортирования ТВЭЛ:
фиг. 1 - общий вид упаковки (вид сверху);
фиг. 2 - общий вид упаковки (разрез продольный);
фиг. 3 - общий вид упаковки (разрез поперечный);
фиг. 4 - штабель упаковки (вид сбоку).

Упаковка для транспортирования тепловыделяющих элементов включает корпус, выполненный по крайней мере из двух труб 1, 2 с крышками 3, 4 по торцам, жестко связанных между собой вставкой 5, опорных элементов 6, 7 в виде дополнительных вставок, жестко соединенные с трубами 1, 2 на обеих их концах с фиксирующими отверстиями 8, 9 в нижней части и соединительными элементами-штырями 10, 11 в верхней части, многоручьевую выдвижную кассету, размещенную в каждой трубе 1, 2 корпуса для ТВЭЛов 12 в виде каркаса из длинномерных стержней 13 с опорным хвостовиком 14 с отверстием 15 в днище, подвижным в осевом направлении упором 16, покрытым полимерным материалом 17, и головку 18 с отверстием 19 в торце, зафиксированную по торцам (головке и хвостовику) выступами 20, 21 на крышках 3, 4, повторяющими форму отверстия 19 в головке 18 и отверстия 15 в хвостовике 14 многоручьевой кассеты, а с боков относительно стенок трубы 1 и 2 выдвижная многоручьевая кассета зафиксирована вкладышем 22, где его внешний диаметр равен внутреннему диаметру трубы корпуса, а внутреннее отверстие 23 вкладыша 22 повторяет форму многоручьевой кассеты в ее сечении, причем полки 24, образующие ручьи 25 для размещения в них ТВЭЛов 12, с одной стороны шарнирно прикреплены по крайней мере к восьми неподвижным скобам-стойкам 26, а с другой стороны снабжены упорами 27, равными по высоте диаметру ТВЭЛа 12, и зафиксированы дополнительными съемными скобами 28, покрытыми с внутренней стороны, соприкасающейся с ТВЭЛами 12, полимерным материалом 29, с верхней части полки 24 зафиксированы фиксатором-прижимом 30, покрытым полимерным материалом 31, а в осевом положении ТВЭЛы 12 зафиксированы подвижным упором 16 с полимерным материалом 17 хвостовика 14 и упором 32 из полимерного материала, выполненным под головкой 18 корпуса многоручьевой кассеты. В качестве полимерного материала использован полиуретан. На головке 18 выполнен кольцевой паз 33 для захватного органа грузоподъемного механизма. На скобах-стойках 26 в верхней части выполнены отверстия 34 для захватного органа грузоподъемного механизма. На опорных элементах сверху выполнены гнезда 35 для захватного органа грузоподъемного механизма. Упаковка для транспортирования ТВЭЛов 12 загружается следующим образом. ТВЭЛы 12 по наклонной поверхности скатываются в многоручьевую кассету и при поднятых открытых полках заполняют нижний ручей 25, полка 24 опускается и своим упором 27 предотвращает выкатывание ТВЭЛов 12 обратно. Затем заполняется очередной ручей 25 и так до полного заполнения всех ручьев 25 и закрытия полок 24 и ручьев упорами 27. Заполнение многоручьевой кассеты осуществляется в горизонтальном положении при наличии механизма шагового перемещения-опускания и наклонного стола. После заполнения всех ручьев 25 ТВЭЛы 12 полимерным материалом 17 упора 16 хвостовика 14 и упором 32 из полимерного материала, расположенного под головкой 18, фиксируют ТВЭЛы 12 в осевом направлении. Устанавливаются дополнительные съемные скобы 28 и полимерным материалом 29 фиксируют ряды ТВЭЛ 12 в боковом положении к скобам-стойкам 26. Фиксатором-прижимом 30 через полимерный материал 31 полки фиксируются сверху. В собранном виде многоручьевая кассета транспортируется либо горизонтально с использованием отверстий 34 в скобах-стойках 26, либо вертикально с использованием кольцевого паза 33 головки для захватного органа горизонтального механизма и помещается в трубы 1 и 2 корпуса, где предварительно установлен вкладыш 22, дистанционирующий многоручьевую кассету относительно стенок трубы, поскольку отверстия 23 вкладыша 22 повторяют профиль многоручьевой кассеты в сечении, а стержни 13 каркаса помещаются в соответствующих пазах отверстия 23. При упаковке многоручьевой кассеты в трубы 1, 2 корпуса нижние крышки 3 находятся в закрытом состоянии, и многоручьевая кассета с ТВЭЛами садится отверстием 15 в днище хвостовика 14 на упор 20 крышки 3, повторяющим форму отверстия 15. Закрываются герметично крышка 4 и своим упором 21 фиксирует многоручьевую кассету по отверстию 19 в головке 18. Герметично упакованная упаковка своими опорными элементами 6, 7 либо устанавливается на пол, либо штабелируется на упаковку соединительными элементами 10,11, входящими в фиксирующие отверстия 8, 9 опорных элементов 6, 7 с помощью гнезд 35 захватного органа грузоподъемным механизмом.

Благодаря вставке 5 и опорным элементам 6, 7 в виде вставок упаковка надежна как при хранении, так и при транспортировке ТВЭЛов.

Разгрузку упаковки осуществляют следующим образом.

Упаковку устанавливают в вертикальное положение, снимают крышку 4 с обеих труб 1, 2 корпуса, с помощью захватного органа грузоподъемного механизма многоручьевую кассету с ТВЭЛами 12 за кольцевой паз 33 головки 18 извлекают из труб 1 и 2 корпуса и устанавливают в горизонтальное положение у наклонного стола на механизм шагового подъема многоручьевой кассеты так, чтобы верхний ручей кассеты совпал с наклонным столом. Снимают дополнительные съемные скобы 28, фиксатор-прижим 30, разжимают упор 16 хвостовика 14, поднимают вертикально полку 24, и ТВЭЛы 12 скатываются на наклонный стол. Аналогично разгружаются последующие ручьи 25 многоручьевой кассеты.

Двухтрубный корпус прошел испытания на падение с высоты, резкие удары, залив водой Испытания дали положительный результат, т.е. корпус надежен, при испытании его деформации не произошло, и герметичен.

Изобретение относится к средствам транспортирования ядерно-опасного делящегося материала. Корпус упаковки образован из по меньшей мере двух труб с крышками на торцах. Внутри каждой трубы размещены выдвижные многоручьевые кассеты с каркасом из длинномерных стержней для размещения тепловыделяющих элементов. Обеспечена надежность упаковки за счет исключения повреждения тепловыделяющих элементов при транспортировке. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Упаковка для транспортирования тепловыделяющих элементов, включающая корпус, по крайней мере, из двух труб с крышками по торцам, жестко связанных между собой вставкой, опорные элементы с фиксирующими отверстиями в нижней части и соединительные элементы - штыри в верхней части корпуса с размещенными внутри каждой трубы кассетами для тепловыделяющих элементов, отличающаяся тем, что каждая кассета выполнена в виде выдвижной многоручьевой кассеты для тепловыделяющих элементов с каркасом из длинномерных стержней с опорным хвостовиком, с отверстием в днище и подвижным в осевом направлении упором, покрытым полимерным материалом, с головкой с отверстием в торце, зафиксированная по торцам (головке и хвостовику) выступами на крышках, повторяющими форму отверстий в головке и хвостовике многоручьевой кассеты, а с боков относительно стенок трубы выдвижная многоручьевая кассета зафиксирована вкладышем, где внешний диаметр вкладыша равен внутреннему диаметру корпуса, а внутреннее отверстие вкладыша повторяет форму кассеты в ее сечении, причем полки, образующие ручьи, с одной стороны шарнирно закреплены, по крайней мере, к восьми неподвижным скобам-стойкам, а с другой стороны снабжены упорами, равными по высоте диаметру тепловыделяющего элемента, и зафиксированы дополнительными съемными скобами, покрытыми с внутренней стороны, соприкасающейся с тепловыделяющими элементами, полимерным материалом, с верхней части полки зафиксированы фиксатором-прижимом, покрытым полимерным материалом, а в осевом положении тепловыделяющие элементы зафиксированы подвижным упором и упором из полимерного материала, выполненным под головкой корпуса кассеты. 2. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимерного материала использован полиуретан. 3. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что на головке многоручьевой кассеты выполнен кольцевой паз для грузозахватного механизма. 4. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что на скобах-стойках многоручьевой кассеты выполнены отверстия для грузозахватного механизма. 5. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что опорные элементы корпуса выполнены в виде дополнительных вставок, жестко соединенных с трубами корпуса на обоих концах труб. 6. Упаковка по п.1, отличающаяся тем, что на дополнительных вставках выполнены гнезда для грузозахватного механизма.