ВЕРХНЕЕ ЗАЩИТНОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ Российский патент 2006 года по МПК G21C13/73 

Изобретение относится к области атомной техники, частности к конструкциям верхних защитных перекрытий ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является верхнее защитное перекрытие (ВЗП) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащее стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка, а в радиальных зазорах со стороны активной зоны размещены жидкостные затворы, причем большая и малая пробка снабжены фланцем, а под фланцами на стационарной части и на большой пробке имеется кольцевой выступ (И.Я.Емельянов и др. "Конструирование ядерных реакторов", М.: Энергоиздат, 1982. г. Стр.140-148, рис.6.8).

Кроме того, в над жидкостными затворами установлены опорно-поворотные узлы, выполненные в виде подшипников качения. Нижнее кольцо первого подшипника установлено в посадочном месте на кольцевом выступе стационарной части, при этом большая поворотная пробка фланцем опирается на его верхнее кольцо. Нижнее кольцо второго подшипника, расположенного между большой и малой поворотными пробками, установлено в посадочном месте на кольцевом выступе большой поворотной пробки, а малая поворотная пробка фланцем опирается на его верхнее кольцо.

Недостатки известной конструкции заключаются в том, что в случае возникновения аварийной ситуации на работающем реакторе, когда, например, давление над активной зоной может увеличиться на 1 атм, под действием подъемной силы (400 т) может произойти "всплытие" большой поворотной пробки и малой поворотной пробки, что может привести к радиоактивному выбросу в рабочее помещение над реактором.

Кроме того, в случае выхода из строя опорно-поворотных узлов, отсутствует возможность осуществления ремонтных работ, так как доступ к опорно-поворотным узлам закрыт фланцами малой и большой поворотных пробок.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности, а также улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что позволяет исключить вероятность "всплытия" поворотных пробок в случае подъема давления в активной зоне при возникновении аварийной ситуации.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет осуществлять работы по замене и ремонту опорно-поворотных узлов, не удаляя при этом малую и большую поворотные пробки из стационарной части.

Указанная задача достигается за счет того, что в известном верхнем защитном перекрытии (ВЗП) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащим стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка, а в радиальных зазорах со стороны активной зоны размещены жидкостные затворы, причем большая и малая пробка снабжены фланцем, а под фланцами на стационарной части и на большой пробке имеется кольцевой выступ, малая поворотная пробка закреплена на большой поворотной пробке, большая поворотная пробка закреплена на стационарной части с помощью опорно-поворотных узлов, выполненных в виде шарикоподшипников, снабженных шпильками, при этом их внутренние кольца установлены на фланцах обеих пробок, а наружные на стационарной части и большой пробке со стороны малой.

Кроме того, в шарикоподшипнике дорожка качения на внутреннем кольце относительно дорожки качения наружного кольца выполнена со смещением по вертикали вниз.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид сверху ВЗП; на фиг.2 представлено продольное сечение А-А фиг.1; на фиг.3 представлен опорно-поворотный узел в рабочем положении; на фиг.4 представлен опорно-поворотный узел в процессе установки большой поворотной пробки в стационарную часть; на фиг.5 показано радиальное сечение внутреннего и наружного кольца шарикоподшипника.

Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем содержит стационарную часть 1, выполненную с отверстием, в котором с радиальным зазором установлена большая поворотная пробка 2. В большой поворотной пробке 2 имеется отверстие, а в нем с радиальным зазором установлена малая поворотная пробка 3. В радиальном зазоре между стационарной частью 1 и большой поворотной пробкой 2, а также между большой поворотной пробкой 2 и малой поворотной пробкой 3 со стороны активной зоны размещены жидкостные уплотнения 4. Материалом жидкостных уплотнений 4 служит химически инертная и радиационно-стойкая жидкость типа "термосил". Над жидкостными уплотнениями 4 в верхнем перекрытии установлены опорно-поворотные узлы 5, с помощью которых малая поворотная пробка 3 закреплена на большой поворотной пробке 2, а большая поворотная пробка 2 закреплена на стационарной части 1 и обеспечена возможность относительного вращения пробок 2 и 3. При этом малая поворотная пробка 3 снабжена фланцем 6, а на большой поворотной пробке 2 выполнен кольцевой выступ 7, образующий с фланцем технологический зазор. Большая поворотная пробка 2 со стороны стационарной части 1 снабжена фланцем 8, а на стационарной части 1 имеется кольцевой выступ 9, образующий с фланцем 8 технологический зазор. Опорно-поворотные узлы 5 выполнены в виде шарикоподшипников. С помощью шпилек 10 наружные 11 и внутренние 12 кольца шарикоподшипников 5 соединены со стационарной частью 1 и поворотными пробками 2 и 3. При этом наружное кольцо 11 первого шарикоподшипника 5 установлено на посадочном месте стационарной части 1, а внутреннее кольцо 12 первого шарикоподшипника 5 - на фланце 8 большой поворотной пробки 2. Наружное кольцо 11 второго шарикоподшипника 5 установлено на посадочном месте большой поворотной пробки 2 со стороны малой поворотной пробки 3, а внутреннее кольцо 12 - соответственно на фланце 6 малой поворотной пробки 3. В обоих шарикоподшипниках 5 дорожка качения 13 на внутреннем кольце 12 относительно дорожки качения 14 наружного кольца 11 смещена по вертикали вниз, в результате чего торцевые поверхности наружного 11 кольца смещены вниз относительно торцевых поверхностей внутреннего кольца 12.

Шарикоподшипники 5 снабжены эластомерными уплотнениями 15, герметизирующими тела качения 16 и дорожки качения 13, 14 с обеих торцевых сторон шарикоподшипника 5.

Уровень посадочных мест для наружных колец 11 на стационарной части 1 и большой поворотной пробке 2 смещен относительно уровня фланцев 6 и 8 на величину смещения торцевых поверхностей наружного кольца 11 относительно торцевых поверхностей внутреннего кольца 12. Под шпильки 10 на наружных и внутренних кольцах 11, 12 шарикоподшипников 5 равномерно по окружности выполнены отверстия 17, соответственно на посадочных местах стационарной части 1 и поворотных пробках 2, 3 выполнены резьбовые отверстия 18, а сами шпильки 10 снабжены крепежными элементами 19.

Пример монтажа малой 3 и большой 2 поворотных пробок в верхнем защитном перекрытии.

В отверстии стационарной части 1 на выступ 9 устанавливают большую поворотную пробку 2. На посадочное место стационарной части 1 устанавливают первый шарикоподшипник 5. При этом наружное кольцо 11 первого шарикоподшипника 5 опирается на стационарную часть 1, а его внутреннее кольцо 12 нависает над фланцем 8 большой поворотной пробки 2. С помощью шпилек 10 наружное кольцо 11 закрепляют на стационарной части 1. Затем устанавливают шпильки 10 в резьбовые отверстия 18 большой поворотной пробки 2. Затягивая шпильки 10, подтягивают большую пробку 2 к внутреннему кольцу 12 первого шарикоподшипника 5 и с помощью крепежных элементов 19 фиксируют пробку 2 на нем. В процессе затяга шпилек 10 большая пробка 2 поднимается над выступом 9, образуя между ним и фланцем 8 технологический зазор. Затем на выступ 7 большой поворотной пробки 2 устанавливают малую поворотную пробку 3. Дальнейший процесс монтажа малой поворотной пробки 3 полностью идентичен описанному выше процессу установки большой поворотной пробки 2.

Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем работает следующим образом.

В процессе работы реактора под действием теплового потока от активной зоны верхнее защитное перекрытие нагревается, при этом температура и давление газовой подушки над активной зоной повышается. Для осуществления перегрузочных работ на малой пробке 3 устанавливают перегрузочную внутриреакторную машину (не показана). Далее последовательно сначала приводят в движение первый шарикоподшипник 5 и поворачивают на заданный угол большую пробку 2, затем приводят в движение второй шарикоподшипник 5 и поворачивают малую пробку 3, приводя ее в заданные координаты над активной зоной, после чего с помощью перегрузочной машины осуществляют операции по перегрузке топлива.

При возникновении аварийной ситуации, например, при разрыве секции парогенератора, давление в аргоновой подушке реактора (располагаемой непосредственно под перекрытием) увеличивается на 1 атм. Перекрытие находится под воздействием подъемной силы, эквивалентной 400 т.

При этом жесткое крепление малой поворотной пробки 3 на большой поворотной пробке 2, которая, в свою очередь, жестко закреплена на стационарной части 1, предотвращает "всплытие" конструкции перекрытия.

В процессе работы реактора при обнаружении вышедшего из строя одного из шарикоподшипников 5, его замену осуществляют следующим образом.

Например, при замене шарикоподшипника 5, соединяющего большую пробку 2 со стационарной частью 1, ослабляют затяг шпилек 10 на внутреннем кольце 12 и соответственно на фланце 8, в результате большая поворотная пробка 2 постепенно опускается фланцем 8 на кольцевой выступ 9 на стационарной части 1. Затем удаляют крепежные элементы 19 со шпилек 10 наружного кольца 11, после чего осуществляют замену шарикоподшипника 5 на новый.

При этом большая пробка 2 перекрывает зазоры стационарной части 1 и замена шарикоподшипника 5 осуществляется в безопасных условиях.

Таким образом, предлагаемая конструкция верхнего защитного перекрытия ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем обеспечивает безопасный режим работы при аварийных ситуациях, а также позволяет упростить и сократить время работ по замене и ремонту опорно-поворотных узлов 5, не удаляя при этом малую и большую поворотные пробки 2 и 3 из стационарной части 1.

Изобретение относится к области ядерной техники и используется в ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем. Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем содержит стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка. Большая и малая поворотные пробки снабжены фланцами, а на стационарной части под фланцем большой пробки и под фланцем малой пробки на большой пробке имеются кольцевые ступеньки. Малая поворотная пробка закреплена на большой поворотной пробке, а большая поворотная пробка закреплена на стационарной части с помощью опорно-поворотных узлов, выполненных в виде шарикоподшипников, снабженных шпильками, причем их внутренние кольца установлены на фланцах обеих пробок, а наружные на стационарной части и на большой пробке со стороны малой. При этом в шарикоподшипнике дорожка качения на внутреннем кольце относительно дорожки качения на наружном кольце выполнена со смещением по вертикали вниз. Изобретение позволяет осуществлять работы по замене и ремонту опорно-поворотных узлов, не удаляя при этом малую и большую поворотные пробки из стационарной части. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Верхнее защитное перекрытие (ВЗП) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащее стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка, а в радиальных зазорах со стороны активной зоны размещены жидкостные затворы, причем большая и малая пробки выполнены с фланцем, а под фланцами на стационарной части и на большой пробке со стороны малой пробки имеется кольцевой выступ, отличающееся тем, что малая поворотная пробка закреплена на большой поворотной пробке, а большая поворотная пробка закреплена на стационарной части с помощью опорно-поворотных узлов, выполненных в виде шарикоподшипников, снабженных шпильками, при этом их внутренние кольца установлены на фланцах обеих пробок, а наружные кольца - на стационарной части и на большой пробке со стороны малой.2. Верхнее защитное перекрытие по п.1, отличающееся тем, что в шарикоподшипнике дорожка качения на внутреннем кольце относительно дорожки качения наружного кольца выполнена со смещением по вертикали вниз.