АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2004 года по МПК G21C19/37 

Предлагаемое изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для разделения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерного реактора, позволяющего обеспечить возможность уплотненного длительного хранения их активных частей в хранилищах на судах атомно-технологического обслуживания.

В процессе эксплуатации судов атомного флота накапливается большое количество ОТВС, состоящих из подвески и активной части. Транспортировка ОТВС к месту стационарного хранения и переработки на суше - процесс трудоемкий. В связи с этим необходимо обеспечить хранение ОТВС на судах атомно-технологического обслуживания до накопления определенного количества для их транспортировки. ОТВС имеют значительные габариты по высоте, что снижает емкость хранилищ. Чтобы повысить рациональность использования хранилищ и увеличить количество накапливаемых ОТВС в тех же объемах хранилищ, необходимо произвести разделение ОТВС на подвеску и активную часть.

Известна камера разделки компонентов ядерного реактора, внутри которой установлены станок резки, манипулятор, кран, а внутри шахты - подъемник, на который устанавливают изделие и закрепляют его зажимным устройством в виде входящих друг в друга патронов. Необходимая высота резки устанавливается с помощью подъемника. Разделка изделия осуществляется вращением инструмента резки, его радиальной подачей и вращением зажимного устройства. Камера позволяет производить обработку изделий в широком диапазоне длин и диаметров. (Патент России 1362339, G 21 F 7/06, опубл. 26.12.85).

Недостатком данной камеры являются большие габариты, она требует стационарного помещения.

Известен агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок на подвеску и активную часть, содержащий сборный из стальных плит корпус, в котором смонтировано зажимное устройство с ампулой, имеющей возможность вертикального перемещения и дальнейшего удаления из корпуса, станок резки, сварочную установку для закрепления (сваривания) активной части отработавшей тепловыделяющей сборки с переходной головкой, захват-удлинитель для транспортирования активной части отработавшей тепловыделяющей сборки с приваренной переходной головкой и наводящее устройство. Агрегат может монтироваться на судах атомно-технологического обслуживания (Патент России 2185669, G 21 С 19/37, опубл. 20.07.2002).

Недостатками данного агрегата являются большое количество основного и вспомогательного оборудования, трудоемкость и длительность сборки корпуса агрегата из отдельных плит при монтаже агрегата, сложность его обслуживания при эксплуатации, ненадежность крепления ОТВС в процессе разрезки и склонность к поломке режущего инструмента, а также большие габариты и масса. Кроме того, в процессе приварки переходной головки происходит выделение тепла и радиоактивного газа, может произойти деформация и перекос чехла тепловыделяющей сборки, что усложнит выполнение дальнейших операций с активной частью ОТВС.

Задачей предлагаемого технического решения является создание более компактного, надежного и безопасного агрегата для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора, позволяющего повысить производительность путем сокращения количества операций и переустановок оборудования.

Поставленная задача решается за счет того, что агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора, содержащий корпус с крышкой, зажимное устройство, ампулу, шибер, станок резки и устройство для закрепления переходной головки, снабжен устройством для установки переходной головки, предварительно размещенной в захвате последнего, а устройство для закрепления переходной головки выполнено в виде механизма обжатия, причем зажимное устройство снабжено дополнительным механизмом крепления, обеспечивающим фиксацию отработавшей тепловыделяющей сборки по другую сторону линии реза, причем устройство для закрепления переходной головки совмещено с устройством для установки переходной головки, а захват последнего снабжен поворотными кулачками и размещен в подвижном вдоль оси кожухе, имеющем на конце конусную внутреннюю поверхность, взаимодействующую с кулачками, или устройство для закрепления переходной головки совмещено с зажимным устройством и смонтировано на зажимающих поверхностях, кроме того, станок для резки смонтирован на боковой стенке корпуса с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения в направляющих корпуса, шибер снабжен отверстием и расположен в крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим, зажимное устройство выполнено в виде самоцентрирующихся тисков, а в захвате выполнены отверстия, в которых установлены шарики, взаимодействующие с планками, размещенными в продольных пазах захвата между кулачками и закрепленными на кожухе.

Предложенная конструкция агрегата позволяет сократить общее время разделения ОТВС за счет параллельного выполнения операций, так как устройство для установки и крепления переходной головки не зависит от перегрузочного контейнера, обеспечить более безопасное выполнение работ за счет исключения сварочного оборудования.

Снабжение агрегата дополнительным механизмом крепления ОТВС, обеспечивающим фиксацию ее по другую сторону линии реза, значительно улучшает условия резания, исключает поломку, зажим режущего инструмента, перекос ОТВС при резании.

Размещение станка для резки на боковой стенке корпуса с возможностью его горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направляющим обеспечивает минимальные внутренние размеры корпуса, при этом освобождается дно корпуса, что улучшает условия сбора и удаления отходов от разделения ОТВС, а выполнение шибера с отверстием и размещение его в крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим позволяет уменьшить высоту корпуса агрегата. Такое выполнение, а также выполнение корпуса агрегата цельнометаллическим с герметизирующей внутреннюю полость оболочкой ведет к снижению общей массы агрегата, следовательно, облегчается его транспортировка к месту применения в собранном виде и затрачивается минимум времени при его монтаже.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - вертикальный разрез агрегата при разрезке ОТВС;

на фиг.2 - вертикальный разрез агрегата с устройством для установки и крепления переходной головки;

на фиг.3 - устройство для установки переходной головки и крепления ее на активной части ОТВС в позиции обжатия;

на фиг.4 - выносной элемент Г на фиг.3 в позиции исходного положения до обжатия;

на фиг.5 - сечение А-А на фиг.3;

на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5;

на фиг.7 - устройство для крепления, совмещенное с зажимным устройством.

Агрегат для разделения ОТВС состоит из цельнометаллического корпуса 1 с крышкой 2, в которой выполнено загрузочное отверстие, перекрываемое шибером 3.

В дне корпуса 1 имеется гнездо 4 для размещения активной части ОТВС и углубление 5 для сбора и удаления отходов разделения ОТВС. Внутренняя полость корпуса имеет герметизирующую оболочку. На крышке 2 закреплена направляющая воронка 6 для центрирования перегрузочного контейнера 7. Пробка 8 в крышке 2 предназначена для обеспечения доступа внутрь агрегата.

Внутри корпуса 1 смонтировано зажимное устройство, состоящее из нижнего механизма крепления 9 и дополнительного верхнего механизма крепления 10, осуществляющего фиксацию ОТВС выше линии реза. Зажимное устройство выполнено в виде самоцентрирующихся тисков, управляемых снаружи агрегата с помощью рукояток 11. Над дополнительным механизмом крепления 10 смонтировано подвижное наводящее устройство 12 в виде воронки.

В гнезде 4 размещена ампула 13, взаимодействующая с гильзой 14 механизма подъема-опускания 15, выполненного в виде закрепленной на гильзе 14 рейки 16 и шестерни 17, установленной на валу, выходящем наружу агрегата и имеющем указатель поворота (не показано).

Станок резки 18 смонтирован в направляющих пробки 19 с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости и имеет шпиндель 20 с установленным на нем дисковым режущим инструментом (фрезой) 21.

Агрегат снабжен устройством 22 для установки переходной головки 23 (фиг.2), с которым совмещено устройство для обжатия активной части ОТВС с переходной головкой.

Устройство для установки 22 переходной головки 23 и ее обжатия с активной частью отработавшей тепловыделяющей сборки (фиг.3) содержит захват 24, снабженный поворотными кулачками 25, установленными в подвижном вдоль оси кожухе 26 и взаимодействующими с его конусной внутренней поверхностью. Верхняя часть захвата оборудована элементами управления 27.

В продольных пазах захвата 24 расположены планки 28, взаимодействующие с шариками 29, установленными в отверстиях захвата 24. Планки 28 расположены между кулачками 25.

На фиг.7 изображен вариант устройства для закрепления переходной головки, совмещенный с зажимным устройством, содержащий нажимные элементы 30, смонтированные на губках 31 самоцентрирующихся тисков. Нажимные элементы 30 могут быть выполнены на губках 31 нижнего механизма крепления 9 или дополнительного верхнего 10.

Порядок работы агрегата по разделению ОТВС.

ОТВС подается в перегрузочном контейнере 7, который устанавливается внешним краном на крышке 2 и центрируется с помощью воронки 6 над загрузочным отверстием. Открывается шибер 3 и шибер перегрузочного контейнера 7, ОТВС опускается в ампулу 13 до упора и фиксируется механизмами крепления 9 и 10 зажимного устройства, приводимыми в рабочее положение вращением рукояток 11. Включается вращение шпинделя 20 с режущим инструментом 21, режущий инструмент подается в направлении ОТВС, разрезая ее на две части - подвеску и активную часть. По окончании разрезки режущий инструмент 21 отводится в исходное положение, освобождается дополнительный механизм крепления 10 и подвеска ОТВС втягивается в перегрузочный контейнер 7. Шибер 3 агрегата и шибер контейнера закрываются, перегрузочный контейнер 7 краном подается в хранилище твердых радиоактивных отходов.

Устройство 22 (фиг.2) для установки переходной головки 23 и крепления ее готовится заранее и устанавливается на крышку 2 корпуса 1 после удаления перегрузочного контейнера 7 с подвеской, что позволяет сократить общее время разделения ОТВС. Устройство 22 устанавливается в исходное верхнее положение, при котором планки 28 освобождают шарики 29. Переходная головка 23 устанавливается в захват 24, после чего кожух 26 с помощью элементов управления 27 опускается вниз, планки 28 запирают шарики 29, удерживая переходную головку 23. При этом поворотные кулачки 25 удерживаются в раскрытом положении. Подготовленное устройство 22 устанавливается на крышку 2 агрегата при открытом шибере 3, центрируется и крепится на ней. После этого переходная головка 23 опускается до заданного положения и устанавливается на активную часть ОТВС. Вращением элементов управления 27 кожух 26 опускается, при этом его внутренняя конусная поверхность поворачивает кулачки 25, которые обжимают вокруг переходной головки 23 чехол активной части ОТВС. Контроль окончания обжатия осуществляется по положению риски на верхней части устройства (не показано). По окончании обжатия кожух устройства возвращается в верхнее исходное положение. Устройство 22 удаляется. Переходная головка 23 остается закрепленной на активной части ОТВС. Шибер 3 закрывается.

Удаление активной части ОТВС из агрегата выполняется с применением перегрузочного контейнера 7. Перед удалением освобождается механизм крепления 9 зажимного устройства.

При применении варианта устройства для закрепления переходной головки (фиг.7) нажимные элементы 30 при сведении губок 31 в направлении ОТВС обжимают вокруг переходной головки чехол активной части ОТВС, закрепляя переходную головку 23.

Предложенная конструкция агрегата для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора является более компактной, надежной и безопасной в эксплуатации, позволяет сократить количество операций по закреплению переходной головки на активной части ОТВС, упростить эти операции, уменьшить число перестановок оборудования, что приводит к значительному выигрышу во времени.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для разделения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерного реактора. Технический результат изобретения - создание более компактного, надежного и безопасного агрегата для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора, позволяющего повысить производительность путем сокращения количества операций и переустановок оборудования. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора содержит корпус с крышкой, зажимное устройство, ампулу, шибер, станок резки и устройство для закрепления переходной головки. Агрегат снабжен устройством для установки переходной головки, предварительно размещенной в захвате последнего, а устройство для закрепления переходной головки выполнено в виде механизма обжатия. Зажимное устройство снабжено дополнительным механизмом крепления, обеспечивающим фиксацию отработавшей тепловыделяющей сборки по другую сторону линии реза, причем устройство для закрепления переходной головки совмещено с устройством для установки переходной головки, а захват последнего снабжен поворотными кулачками и размещен в подвижном вдоль оси кожухе, имеющем на конце конусную внутреннюю поверхность, взаимодействующую с кулачками. Устройство для закрепления переходной головки может быть совмещено с зажимным устройством и смонтировано на зажимающих поверхностях, кроме того, станок для резки смонтирован на боковой стенке корпуса с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения в направляющих корпуса. Шибер снабжен отверстием и расположен в крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим. Зажимное устройство выполнено в виде самоцентрирующихся тисков, а в захвате выполнены отверстия, в которых установлены шарики, взаимодействующие с планками, размещенными в продольных пазах захвата между кулачками и закрепленными на кожухе. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора, содержащий корпус с крышкой, зажимное устройство, ампулу, шибер, станок резки и устройство для закрепления переходной головки, отличающийся тем, что агрегат снабжен устройством для установки переходной головки, предварительно размещенной в захвате последнего, а устройство для закрепления переходной головки выполнено в виде механизма обжатия, причем зажимное устройство снабжено дополнительным механизмом крепления, обеспечивающим фиксацию отработавшей тепловыделяющей сборки по другую сторону линии реза.2. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по п.1, отличающийся тем, что устройство для закрепления переходной головки совмещено с устройством для установки переходной головки, а захват последнего снабжен поворотными кулачками и размещен в подвижном вдоль оси кожухе, имеющем на конце конусную внутреннюю поверхность, взаимодействующую с кулачками.3. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по п.1, отличающийся тем, что устройство для закрепления переходной головки совмещено с зажимным устройством и смонтировано на зажимающих поверхностях.4. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что станок для резки смонтирован на боковой стенке корпуса с возможностью горизонтального возвратно-поступательного перемещения по направляющим корпуса.5. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что шибер снабжен отверстием и расположен в крышке с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим.6. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что зажимное устройство выполнено в виде самоцентрирующихся тисков.7. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в захвате выполнены отверстия, в которых установлены шарики, взаимодействующие с планками, размещенными в продольных пазах захвата между кулачками и закрепленными на кожухе.8. Агрегат для разделения отработавших тепловыделяющих сборок ядерного реактора по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что корпус выполнен цельнометаллическим, а во внутреннюю полость установлена герметизирующая оболочка.