ТРАНСПОРТНАЯ КАССЕТА ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2003 года по МПК G21F5/08 G21C21/02 B23Q7/10 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов (твэл) в автоматических линиях для их разгрузки, загрузки, межоперационной транспортировки, при проведении технологических операций или хранении.

Известна транспортная кассета, содержащая каркас, полки, чеку и фиксатор (см. а. с. СССР 368987, МПК B 23 Q 7/10, 1970 г.). Недостатком ее является то, что при разгрузке кассеты выдергивается чека, что не исключает повреждения поверхности изделий, соприкасающихся с чекой. При этом изделия с высоты верхней полки падают в отводящий лоток, что не исключает их повреждения наружной поверхности. Если же в качестве изделий в кассете находились твэлы в циркониевой оболочке, то возможно повреждение циркониевой наружной поверхности в силу склонности циркония к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания металла между соприкасающимися поверхностями, даже при отсутствии коррозийной среды (см. Металлургия циркония. /Перевод с английского. Под редакцией Г.А. Меерсона и Ю.В. Гагаринского, М., 1959 г., с. 298).

Известна транспортная кассета, содержащая корпус с полками, образующими ручьи для размещения в них циркониевых трубок, и фиксатор (см. а.с. СССР 1093477, МПК В 23 Q 7/10, 1982 г.). В отличие от а.с. 368987 в этой транспортной кассете нет прямого контакта поверхности циркониевых теплообменных трубок с открываемым фиксатором, т.е. при сдвиге фиксатора на один ручей открывается подпружиненная заслонка, находящаяся под ним, и циркониевые теплообменные трубки скатываются на наклонный стол, однако при использовании кассеты для транспортировки длинномерных (около 4 м) твэл для ядерного реактора ВВЭР-1000 возможны повреждения и деформация твэл в следующих случаях:
а) конструкция транспортной кассеты предусматривает один фиксатор и расположенный под ним ряд подпружиненных заслонок, что при транспортировании твэл на полках в ручьях в горизонтальном положении не исключает провисания концов крайних твэл и их деформацию;
б) конструкция транспортной кассеты предусматривает транспортировку изделий одной длины, например твэл ВВЭР-1000, имеющих длину ~ 4 м, и не предусматривает транспортировки изделий меньшей длины, например твэл ВВЭР-440, имеющих длину ~ 2,5 м, из-за возможных осевых смещений последних и повреждений поверхности при смещении.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является транспортная кассета для твэл (см. патент Российской Федерации 2102218 по заявке 96100290 от 05.01.1996 г., опубликован 20.01.1998 г., МПК 6 В 23 Q 7/10, В 25 J 19/00), характеризующаяся тем, что она имеет каркас из длинномерных металлоконструкций и стоек с рядами основных полок, образующих ручьи для размещения твэлов, гнездо под захватный орган грузоподъемного механизма и фиксаторы.

Конструкция транспортной кассеты - прототипа предусматривает транспортировку, приемку твэл одной длины, например для ядерного реактора ВВЭР-1000, имеющих длину ~ 4 м, и не предусматривает приемку и транспортировку ТВЭЛ меньшей длины, например твэл для ядерного реактора ВВЭР-440, имеющих длину ~ 2,5 м, из-за возможных осевых смещений последних при транспортировке в транспортной кассете и повреждений поверхности ТВЭЛа при осевом смещении.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей транспортной кассеты, позволяющей проводить транспортировку без повреждений как твэлов для ВВЭР-1000, так и твэлов для ВВЭР-440.

Эта техническая задача решается тем, что в транспортной кассете, содержащей каркас из длинномерных металлоконструкций и стоек с рядами основных полок, образующих ручьи для размещения твэлов, гнездо под захватный орган грузоподъемного механизма и фиксаторы; согласно изобретению основные полки выполнены из полимерного материала с уклоном в сторону стоек, совпадающим с уклоном транспортных столов автоматической линии, транспортная кассета снабжена чехлом, охватывающем транспортную кассету, каркас транспортной кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками с полками из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами, имеющими уклон, совпадающий с уклоном основных полок, и снабженными упорами, перекрывающими ручьи в закрытом состоянии, фиксирующими тепловыделяющие элементы, фиксаторы выполнены ввиде подпружиненных к длинномерной конструкции и пропущенных через отверстия в ней штырей, закрепленных с одной стороны к верхним полкам с упорами каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага над каждой возвратно-поступательно подвижной стойкой, причем верхние части этих J-образных рычагов соединены шарнирно закрепленными тягами с верхними частями дополнительных J-образных рычагов, у которых к нижним частям закреплены пропущенные через отверстия в длинномерной металлоконструкции цилиндрические элементы, транспортная кассета дополнительно снабжена гнездами под захватный орган грузоподъемного механизма, размещенными над тепловыделяющими элементами в ручьях каркаса транспортной кассеты.

Другими отличиями являются
выполнение на возвратно-поступательно вертикально-подвижных стойках продольных, сквозных отверстий, с помощью которых ограничен ход их вертикального перемещения относительно неподвижных стоек, к которым они закреплены с возможностью возвратно-поступательного перемещения;
использование в качестве полимерного материала для изготовления полок текстолита;
выполнение конусных ориентаторов на длинномерной металлоконструкции каркаса транспортной кассеты на ее противоположных концах;
выполнение упоров с высотой, равной диаметру твэла;
выполнение уклона полок в сторону стоек с углом 5-10^o к горизонтальной оси.

Такое выполнение транспортной кассеты для твэлов позволяет расширить ее технологические возможности и проводить транспортировку твэлов разных длин (ВВЭР-440 и ВВЭР-1000) и одного диаметра без их повреждений.

На чертежах представлена транспортная кассета для твэл, где
на фиг.1 - транспортная кассета, вид сбоку;
на фиг.2 - транспортная кассета, вид спереди;
на фиг.3 - фиксатор;
на фиг.4 - дополнительный рычаг;
на фиг.5 - ориентатор;
на фиг. 6 - фрагмент установки транспортной кассеты к наклонному столу загрузки;
на фиг. 7 - фрагмент установки транспортной кассеты к наклонному столу разгрузки.

Транспортная кассета имеет каркас из длинномерных металлических конструкций 1 и стоек 2 с рядами основных полок 3, образующих ручьи 4 для размещения твэлов 5, чехол 6 и гнезда 7-8 под захватный орган 9 грузоподъемного механизма (не показан) и фиксаторы 10.

Основные полки 3 выполнены из полимерного материала - текстолита с уклоном в сторону стоек 2, совпадающим с уклоном транспортных столов 11 автоматической линии (не показана), имеющей места установки (не показаны) транспортных кассет. Чехол 6 выполнен охватывающим транспортную кассету и используется в качестве защитного экрана при хранении в нем в подвешенном состоянии транспортной кассеты с твэлами 5.

Каркас транспортной кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно подвижными стойками 12 с полками 13 из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами, имеющими уклон, совпадающий с уклоном основных полок 3, и снабженными упорами 14, перекрывающими ручьи 4 в закрытом состоянии, фиксирующими как твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-1000 с длиной ~ 4 м, так и твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-440 с длиной ~ 2,5 м.

Фиксаторы 10 выполнены в виде подпружиненных к длинномерной конструкции 1 и пропущенных через отверстия 15 в ней штырей 16, закрепленных с одной стороны к верхним подвижным полкам 13 с упором 14 каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки 12, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага 17 над каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойкой 12, причем верхние части J-образных рычагов 17 соединены шарнирно закрепленными тягами 18 с верхними частями дополнительных J-образных рычагов 19, у которых к нижним частям закреплены пропущенные через отверстия 20 в длинномерной металлической конструкции 1 цилиндрические элементы 21, взаимодействующие с поверхностью, на которую устанавливается транспортная кассета.

Между гнездами 7, 8 размещено гнездо 22 под захватный орган грузоподъемного механизма. На возвратно-поступательно вертикально-подвижных стойках 12 выполнены продольные, сквозные отверстия 23, с помощью которых ограничен ход вертикального перемещения возвратно-поступательно вертикально-подвижных стоек относительно стоек 2, к которым они закреплены с возможностью возвратно-поступательно вертикального перемещения.

В качестве полимерного материала для изготовления полок 3, 13 использован текстолит. На длинномерной металлической конструкции 1 каркаса транспортной кассеты на ее противоположных концах выполнены конусные ориентаторы 24, а на посадочных гнездах транспортных столов 11 выполнены ответные отверстия 25.

Упоры 14 выполнены с высотой Н, равной диаметру твэла D Н=D. Уклоны полок 3, 13 выполнены с углом α, равным 5-10^o. Уклон выбран оптимальным и любое отклонение в меньшую или большую сторону ухудшит качение твэла. При меньшем уклоне будет замедление качения с возможными перекосами, а при большем уклоне будет ускорение качения и не исключено биение твэлов друг о друга, либо падение с транспортного стола.

Загрузку транспортной кассеты осуществляют следующим образом. Транспортную кассету своими конусными ориентаторами 24, размещенными на противоположных концах длинномерной металлической конструкции 1, устанавливают в ответные отверстия 25 в посадочных гнездах транспортного стола 11, которые связаны с шаговым подъемником (не показан) транспортной кассеты. Транспортную кассету устанавливают так, чтобы уровень транспортного стола 11 совпал с уровнем верхней или нижней основных полок 3, закрепленных в стойках 2.

В момент установки транспортной кассеты в посадочное гнездо 25 транспортного стола 11 цилиндрический элемент 21, размещенный в отверстии 20 длинномерной металлической конструкции 1, взаимодействует с поверхностью, на которую устанавливается транспортная кассета, и передает усилие на нижнюю часть J-образного дополнительного рычага 19. Дополнительный рычаг 19 при этом поворачивается на своей оси, тяга 18 поворачивает J-образные рычаги 17, штыри 16 в отверстии 15 перемещаются вверх вместе с возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками 12 по продольно сквозным отверстиям 23, полками 13 с упорами 14 и пружина фиксатора 10 сжимается, открываются ручьи 4.

В открытые ручьи 4 поступают самокатом твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-440, либо для ядерного реактора ВВЭР-1000. Шаговый подъемник транспортного стола опускает транспортную кассету от нижней полки до верхней полки до полного ее заполнения, либо наоборот, и поднимает ее по мере заполнения ручьев на один шаг до полного заполнения всех ручьев 4 твэлами 5.

После полной загрузки транспортной кассеты твэлами 5 захватным органом 9 транспортная кассета снимается с загрузки. При загрузке транспортной кассеты твэлами 5 для ядерного реактора ВВЭР-440 используются гнезда 7, 22 для захватного органа 9 грузоподъемного механизма, а для твэл ядерного реактора ВВЭР-1000 используются гнезда 7, 8 для захватного органа 9 грузоподъемного механизма. В момент снятия транспортной кассеты с загрузки цилиндрический элемент 21 возвращается в исходное положение, в исходное положение возвращаются дополнительный рычаг 19, рычаги 17, пружины фиксаторов 10, упоры 14 закрывают ручьи 4 с твэлами 5, транспортная кассета помещается в чехол 6 и закрепляется в нем на весу.

Разгрузка транспортной кассеты проводится в обратном порядке, извлечение твэл из наклонных ручьев 4 проводится любым известным устройством, например путем ввода под ручьи с твэлами подвижных полок с ложементами для твэл в виде гребенок с подъемом гребенки с твэлами и выводом последних на наклонный стол или стол-накопитель автоматической линии.

Проведенные испытания показали, что в транспортной кассете можно транспортировать как твэлы для ядерного реактора ВВЭР-1000 с длиной ~ 4 м, так и твэлы для ядерного реактора ВВЭР-440 с длиной ~ 2,5 м без их повреждений.

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих элементов в автоматических линиях для их разгрузки, загрузки, межоперационной транспортировки и проведения технологических операций. Технический результат: расширение технологических возможностей транспортной кассеты, позволяющее производить транспортировку без повреждений как тепловыделяющих элементов для реакторов типа ВВЭР-1000, так и для реакторов типа ВВЭР-440. Кассета содержит каркас из длинномерных металлоконструкций 1 и стоек 2 с рядами основных полок 3, гнезда 7, 8 под захватный орган 9 грузоподъемного механизма и фиксаторы. Основные полки кассеты выполнены из полимерного материала и имеют уклон в сторону стоек. Транспортная кассета снабжена чехлом 6. Каркас кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками 12 с полками 13 из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами 5. Полки имеют уклон, совпадающий с уклоном основных полок, и снабжены упорами 14, перекрывающими ручьи 4 в закрытом состоянии. Фиксаторы выполнены в виде подпружиненных к длинномерной конструкции и пропущенных через отверстия в ней штырей. Штыри закреплены с одной стороны к верхним полкам с упорами каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага над каждой стойкой. Верхние части рычагов соединены между собой шарнирно закрепленными тягами с верхними частями дополнительных рычагов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Транспортная кассета, содержащая каркас из длинномерных металлоконструкций и стоек с рядами основных полок, образующих ручьи для размещения тепловыделяющих элементов, гнездо под захватный орган грузоподъемного механизма и фиксаторы, отличающаяся тем, что основные полки выполнены из полимерного материала с уклоном в сторону стоек, совпадающим с уклоном транспортных столов автоматической линии, транспортная кассета снабжена чехлом, охватывающим транспортную кассету, каркас транспортной кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками с полками из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами, имеющими уклон, совпадающий с уклоном основных полок, и снабженных упорами, перекрывающими ручьи в закрытом состоянии, фиксирующими тепловыделяющие элементы, фиксаторы выполнены в виде подпружиненных к длинномерной конструкции и пропущенных через отверстия в ней штырей, закрепленных с одной стороны к верхним полкам с упорами каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага над каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойкой, причем верхние части этих J-образных рычагов соединены шарнирно закрепленными тягами с верхними частями дополнительных J-образных рычагов, у которых к нижним частям закреплены пропущенные через отверстия в длинномерной металлоконструкции цилиндрические элементы, транспортная кассета дополнительно снабжена гнездами под захватный орган грузоподъемного механизма, размещенными над тепловыделяющими элементами в ручьях каркаса транспортной кассеты. 2. Транспортная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что на возвратно-поступательно вертикально-подвижных стойках выполнены продольные сквозные отверстия, с помощью которых ограничен ход перемещения возвратно-поступательно вертикально-подвижных стоек, относительно стоек, к которым они закреплены с возможностью возвратно-поступательно вертикального перемещения. 3. Транспортная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве полимерного материала для изготовления полок использован текстолит. 4. Транспортная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что на противоположных концах длинномерной металлоконструкции выполнены конусные ориентаторы. 5. Транспортная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что упоры выполнены с высотой, равной диаметру тепловыделяющего элемента. 6. Транспортная кассета по п. 1, отличающаяся тем, что уклон полок в сторону стоек выполнен под углом 5-10^o к горизонтальной оси.