УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2005 года по МПК G21C3/335 G21C19/34 G21C21/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ядерной технологии и касается средств для восстановления тепловыделяющих сборок водо-водяных ядерных реакторов, в составе которых имеются поврежденные, в частности негерметичные тепловыделяющие элементы.

Уровень техники

Во время эксплуатации тепловыделяющих сборок в составе активной зоны ядерного реактора в условиях повышенных температур, давления и радиационного излучения вероятно повреждение тепловыделяющих элементов. Тепловыделяющая сборка с поврежденными тепловыделяющими элементами должна быть выведена из эксплуатации. При этом возможны два варианта: направить тепловыделяющую сборку на переработку или заменить поврежденный тепловыделяющий элемент на новый тепловыделяющий элемент или установить на его место вытеснитель. Очевидно, что первый путь не экономичен, поскольку на переработку направляется неполностью выгоревшее ядерное топливо. Поэтому в настоящее время к тепловыделяющим сборкам предъявляются требования по обеспечению дистанционного монтажа-демонтажа. Для обеспечения дистанционного монтажа-демонтажа предназначены специальные устройства, которые позволяют заменять поврежденные (негерметичные) тепловыделяющие элементы с целью возврата тепловыделяющих сборок в активную зону реактора на дожигание.

Известно устройство для сборки тепловыделяющих сборок, содержащее эксцентричный поворотный кулачок, вставляемый в ячейку дистанционирующей решетки для разжимания пружинных лепестков, и ключ, фиксирующий пружинные лепестки после их разжатия поворотным кулачком (GB 1397969, G 21 С 21/00, 18.06.1975). Ключ, зажатый пружинными лепестками, оставляют на дистанционирующей решетке для свободного прохода тепловыделяющих элементов. После установки тепловыделяющего элемента в тепловыделяющую сборку ключ снимают с решетки.

Известна также камера для разделки и ремонта тепловыделяющих сборок, содержащая перемещающийся в камере кран, шахту разделки, в которой установлен с возможностью вертикального перемещения кантователь с поворотным чехлом, и отрезной станок со шпинделем (RU 2072569, G 21 С 21/00, 27.01.1997). Камера снабжена пеналом, расположенным в чехле. В пенале располагают тепловыделяющую сборку, которая подлежит ремонту, и заменяют тепловыделяющие элементы. Данная камера предназначена для ремонта тепловыделяющих сборок канальных уран-графитовых реакторов и не может быть использована для ремонта тепловыделяющих сборок водо-водяных энергетических реакторов, особенно типа ВВЭР-1000.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является устройство для ремонта тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащее средство захвата для удаления негерметичного тепловыделяющего элемента и/или для установки в тепловыделяющую сборку нового тепловыделяющего элемента или вытеснителя, снабженное приводом захвата (GB 2115599, G 21 С 21/00, 07.09.1983). Известное устройство содержит приспособление для разрезания сварных швов, снабженное отсосом для сбора мелких частиц. Извлечение негерметичных тепловыделяющих элементов и установку новых тепловыделяющих элементов или вытеснителей производят при одном усилии привода, что может привести к повреждению тепловыделяющей сборки в целом.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание устройства для ремонта тепловыделяющей сборки ядерного реактора, имеющего улучшенные характеристики.

В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что снижается вероятность разрушения негерметичных тепловыделяющих элементов в процессе их извлечения, уменьшается повреждение наружной поверхности оболочек новых тепловыделяющих элементов или вытеснителей, повышается глубина выгорания ядерного топлива за счет увеличения выхода годных тепловыделяющих сборок после замены негерметичных тепловыделяющих элементов.

Данные технические результаты достигаются тем, что в устройстве для ремонта тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащем средство захвата для удаления негерметичного тепловыделяющего элемента и/или для установки в тепловыделяющую сборку нового тепловыделяющего элемента или вытеснителя, снабженное приводом захвата, привод захвата выполнен в виде кинематически замкнутой тросовой системы, трос которой жестко соединен со средством захвата и последовательно взаимодействует с верхним неподвижным роликом, верхним подвижным роликом, приводным фрикционным барабаном, промежуточным роликом и нижним неподвижным роликом, причем верхний подвижный ролик закреплен на одном конце коромысла, другой конец которого соединен с грузом, а промежуточный ролик расположен выше приводного фрикционного барабана и соединен с датчиком усилий.

Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что привод захвата выполнен в виде кинематически замкнутой тросовой системы, трос которой жестко соединен со средством захвата. Трос также последовательно взаимодействует с верхним неподвижным роликом, верхним подвижным роликом, приводным фрикционным барабаном, промежуточным роликом и нижним неподвижным роликом, причем верхний подвижный ролик закреплен на одном конце коромысла, другой конец которого соединен с грузом, а промежуточный ролик расположен выше приводного фрикционного барабана и соединен с датчиком усилий. В результате обеспечивается постоянство натяжения тросовой системы при переменных нагрузках.

Кроме того, средство захвата выполнено с возможностью вращения тепловыделяющего элемента или вытеснителя.

Целесообразно осуществлять вращение приводного фрикционного барабана за счет двигателя, кинематически соединенного с приводным фрикционным барабаном посредством редуктора и предохранительной муфты.

Целесообразно редуктор выполнить червячным.

Перечень фигур чертежей

На чертеже приведена кинематическая схема устройства для ремонта тепловыделяющей сборки ядерного реактора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство для ремонта тепловыделяющих сборок содержит средство 1 захвата для удаления негерметичного тепловыделяющего элемента и/или для установки в тепловыделяющую сборку нового тепловыделяющего элемента 2 или вытеснителя. Привод захвата выполнен в виде кинематически замкнутой тросовой системы, трос 3 которой жестко соединен со средством захвата 1 и последовательно взаимодействует с верхним неподвижным роликом 4, верхним подвижным роликом 5, приводным фрикционным барабаном 6, промежуточным роликом 7 и нижним неподвижным роликом 8. Верхний подвижный ролик 5 закреплен на одном конце коромысла 9, другой конец которого соединен с грузом 10. Промежуточный ролик 7 расположен выше приводного фрикционного барабана 6 и соединен с датчиком усилий 11. Средство 1 захвата целесообразно перемещать с помощью направляющих роликов 12. Приводной фрикционный барабан 6 соединен с двигателем 13 посредством червячного редуктора 14 и предохранительной муфты 15.

Функционирует устройство следующим образом. При вращении приводного фрикционного барабана 3 осуществляется вертикальное перемещение средства 1 захвата нового тепловыделяющего элемента 2 или вытеснителя, которые устанавливаются в тепловыделяющую сборку (на чертеже не показана). Постоянное натяжение троса 3 осуществляется за счет верхнего подвижного ролика 5, закрепленного на одном конце коромысла 9. Другой конец коромысла 9 соединен с грузом 10, обеспечивающим постоянное натяжение троса 3. Изменяя длину рычагов коромысла 9 и массу груза 10, можно обеспечить возможность изменения усилия натяжения троса 3 в широком диапазоне. Датчик 11 усилий, соединенный с промежуточным роликом 7, позволяет контролировать усилие установки нового тепловыделяющего элемента или вытеснителя в тепловыделяющую сборку.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлено с помощью известных средств.

Изобретение относится к ядерной технике и применяется для восстановления тепловыделяющих сборок водо-водяных ядерных реакторов, в составе которых имеются поврежденные, в частности, негерметичные тепловыделяющие элементы. Изобретение содержит средство захвата для установки тепловыделяющего элемента или вытеснителя, снабженное приводом захвата. Привод захвата выполнен в виде кинематически замкнутой тросовой системы, трос которой жестко соединен со средством захвата и последовательно взаимодействует с верхним неподвижным роликом, верхним подвижным роликом, приводным фрикционным барабаном, промежуточным роликом и нижним неподвижным роликом. Верхний подвижный ролик закреплен на одном конце коромысла, другой конец которого соединен с грузом, а промежуточный ролик расположен выше приводного фрикционного барабана и соединен с датчиком усилий. Изобретение позволяет снизить вероятность разрушения негерметичных тепловыделяющих элементов в процессе их извлечения и установки, уменьшить повреждение наружной поверхности оболочек новых тепловыделяющих элементов или вытеснителей, повысить глубину выгорания ядерного топлива за счет увеличения выхода годных тепловыделяющих сборок после замены негерметичных тепловыделяющих элементов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для ремонта тепловыделяющей сборки ядерного реактора, содержащее средство захвата для удаления негерметичного тепловыделяющего элемента и/или для установки в тепловыделяющую сборку нового тепловыделяющего элемента или вытеснителя, снабженное приводом захвата, отличающееся тем, что привод захвата выполнен в виде кинематически замкнутой тросовой системы, трос которой жестко соединен со средством захвата и последовательно взаимодействует с верхним неподвижным роликом, верхним подвижным роликом, приводным фрикционным барабаном, промежуточным роликом и нижним неподвижным роликом, причем верхний подвижный ролик закреплен на одном конце коромысла, другой конец которого соединен с грузом, а промежуточный ролик расположен выше приводного фрикционного барабана и соединен с датчиком усилий.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство захвата выполнено с возможностью вращения тепловыделяющего элемента или вытеснителя.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что снабжено двигателем, кинематически соединенным с приводным фрикционным барабаном посредством редуктора и предохранительной муфты.4. Устройство по п.4, отличающееся тем, что редуктор выполнен червячным.