ПРОБООТБОРНИК ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ИЗ ЕМКОСТЕЙ ХРАНЕНИЯ НА АЭС Российский патент 2009 года по МПК G01N1/14 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб жидкости и может быть использовано в атомной энергетике для контроля состояния жидких радиоактивных отходов, хранящихся на территории АЭС, а также может быть использовано в химической промышленности при работе с агрессивными жидкостями.

Известен способ отбора пробы жидкости и устройство для его осуществления (см. патент РФ №2123679, МПК6 G01N 1/00 от 19.07.96). Способ заключается в том, что пробу жидкости для анализа получают благодаря вакуумированию погружной емкости. Устройство для осуществления способа содержит закрытую емкость, снабженную удерживающим элементом и заборным наконечником. Поскольку способ и устройство предназначены для контроля состояния нейтральных или малотоксичных жидкостей, то они не могут быть использованы для взятия проб из емкостей хранилищ жидких радиоактивных отходов на АЭС.

Известно устройство для отбора проб жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей хранилищ на АЭС, содержащее массивный пробозаборник с каналом, присоединенным гибким пробоотборным шлангом к пробоотборому сосуду, емкость которого подключена к вакуум-насосу; средства установки глубины погружения пробозаборника в ЖРО, систему трубопроводов и вентилей для осуществления вспомогательных и рабочих операций, средства для дезактивации и промывки внутренней поверхности шланга (см. Годовой отчет ВНИИАЭС за 2004 г. М.: Изд-во УНПЦ «Энергомаш», 2005, стр.95, «Разработка документации, изготовление и внедрение пробоотборного устройства для емкостей жидких радиоактивных отходов АЭС»).

Недостатком известного устройства является то, что при отборе проб обслуживающий персонал должен находиться в помещении размещения емкостей с жидкими радиоактивными отходами и работать с оборудованием, элементы которого во время работы не могут быть подвергнуты дезактивации и промывке, что существенно повышает дозозатраты персонала. Кроме того, в ряде случаев габариты хранилищ не позволяют разместить пробоотборник в емкости с жидкими радиоактивными отходами на удобных для обслуживания расстояниях (в первую очередь по высоте хранилищ).

Последнее из устройств имеет наибольшее количество общих существенных признаков с предлагаемым и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения дозозатрат обслуживающего персонала, которое обеспечивается за счет уменьшения воздействия радиации при предложенном размещении узлов устройства и снабжения его приспособлением для дезактивации и промывки наружной и внутренней поверхностей гибкого пробоотборного шланга.

Для достижения указанного технического результата пробоотборник жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей хранилищ на АЭС, содержащий вертикально перемещающийся массивный заборник с наружными отверстиями и внутренним отводящим каналом, который сообщается при помощи гибкого пробоотборного шланга с пробоотборным сосудом, вакуум-насос, подключенный к пробоотборному сосуду, средство фиксации глубины погружения заборника в ЖРО, трубопроводы, вентили для осуществления вспомогательных и рабочих операций пробоотбора, приспособление для дезактивации и промывки внутренней поверхности гибкого шланга и внутреннего канала заборника, дополнительно снабжен выносной герметичной камерой для размещения резервного запаса гибкого пробоотборного шланга, которая при помощи трубной проходки, имеющей подвижную трассировку гибкого шланга, соединена через вертикальный патрубок с верхней частью емкости для хранения ЖРО, а вертикальный патрубок трубной проходки оборудован приспособлением для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого пробоотборного шланга и его заборника.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является дополнительное снабжение его герметичной выносной камерой для размещения резервного запаса гибкого пробоотборного шланга, которая при помощи трубной проходки, имеющей подвижную трассировку гибкого шланга, соединена через вертикальный участок с верхней частью емкости для хранения ЖРО, а вертикальный патрубок трубной проходки оборудован приспособлением для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого пробоотборного шланга и его заборника.

Кроме того, отличительной особенностью является то, что приспособление для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого шланга и заборника выполнено в виде перфорированной горообразной вставки, внутренняя полость которой подключена к напорной магистрали подачи воды или дезактивирующего раствора и через центральное отверстие которой имеют возможность перемещаться гибкий шланг с заборником.

Благодаря наличию этих признаков при взятии пробы из емкостей ЖРО обслуживающий персонал осуществляет дистанционное управление устройством, находясь вне опасной зоны. Кроме того, все операции по дезактивации и промывке заборника и его шланга осуществляются в пределах емкости с ЖРО, что обеспечивает поступление в выносную камеру уже дезактивированного и промытого пробоотборного шланга, который укладывается для последующего использования, что наряду с уменьшением дозозатрат обслуживающего персонала обеспечивает удобство эксплуатации устройства.

Предлагаемое устройство для отбора проб из емкостей ЖРО иллюстрируется чертежами и гидравлической схемой и чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показана гидравлическая схема устройства.

На фиг.2 показан общий вид устройства.

На фиг.3 показан узел подачи шланга (выносная камера для размещения резерва гибкого шланга).

На фиг.1, 2, 3 показаны:

1 - емкость с ЖРО;

2 - вертикальный патрубок трубной проходки;

3 - трубная проходка;

4 - выносная камера;

5 - заборник;

6 - наружные отверстия заборника;

7 - внутренний канал заборника;

8 - гибкий пробоотборный шланг;

9 - резервный запас гибкого пробоотборного шланга;

10 - магистраль выдачи пробы;

11 - клапан забора пробы;

12 - мановакуумметр;

13 - разъемное соединение магистрали;

14 - магистраль приема пробы;

15 - дренажные патрубки выносной камеры;

16 - клапан дренажный выносной камеры;

17 - люк выносной камеры;

18 - откидные болты люка выносной камеры;

19 - прижим гибкого пробоотборного шланга;

20 - бокс;

21 - пробоотборный сосуд;

22 - уровнемер;

23 - клапан уравнивания давления;

24 - клапан подачи пробы в пробоотборный сосуд;

25 - клапан выдачи пробы в мерную емкость;

26 - мерная емкость;

27 - шланг вакуумного насоса;

28 - вакуумный насос;

29 - дренажная заглушка бокса;

30 - напорная магистраль продувки;

31 - промыватель;

32 - отводная магистраль подачи воды (дезактивирующего раствора);

33 - клапан наружной промывки гибкого пробоотборного шланга 8;

34 - клапан подачи воды (дезактивирующего раствора);

35 - напорная магистраль промывки;

36 - клапан подачи сжатого воздуха.

Пробоотборник предназначен для взятия проб ЖРО из ряда емкостей, которые размещены в отдельном изолированном помещении АЭС. Емкости 1 (см. фиг.2) с ЖРО выполнены в виде металлических баков, горловины которых сообщаются с системой вентиляции и дополнительно имеют отсечные пробки. Все баки с ЖРО оборудованы индивидуальными средствами забора пробы (см. узел А1 на фиг.1), для чего каждый из них снабжен в верхней своей части вертикальным патрубком 2 (см. фиг.1), соединенным трубной проходкой 3 с выносной герметичной камерой 4, которая закреплена на стене примыкающего транспортного коридора (см. фиг.1 и фиг.2). Каждый бак снабжен массивным заборником 5 пробы с наружными отверстиями 6 и внутренним отводящим каналом 7, который подвешен на гибком пробоотборном шланге 8, проходящим через канал трубной проходки 3 с возможностью продольного перемещения и образующим в объеме выносной герметичной камеры 4 резервный запас 9 гибкого пробоотборного шланга 8. В магистрали 10 выдачи пробы каждого индивидуального средства забора пробы имеется клапан 11 забора пробы, мановакуумметр 12 и разъемное соединение 13, которое служит для подключения к магистрали 14 приема пробы мобильного средства для приема пробы. Указанные клапан 11, мановакуумметр 12 и разъемное соединение 13 последовательно включены в магистраль 10 выдачи пробы, которая начинается непосредственно за резервным запасом 9 гибкого пробоотборного шланга 8.

В нижней части выносной герметичной камеры 4 имеется дренаж с патрубками 15 и запорным клапаном 16 (см. фиг.1, 2 и 3).

Доступ в объем выносной герметичной камеры 4 осуществляется через откидной люк 17, который имеет герметизирующее уплотнение и прижимные откидные болты 18 (см. фиг.3). Верхняя часть выносной герметичной камеры 4 в месте соединения ее с трубной проходкой 3 снабжена прижимом 19 гибкого пробоотборного шланга 8, который после отмеривания необходимой длины и протяжки через трубную проходку 3 (за счет веса заборника 5) служит для фиксации подвески заборника 5 на выбранной высоте емкости 1.

Мобильное средство для приема пробы (см. узел А2 на фиг.1) является общим для всех заборников 5 и поэтому поочередно транспортируется к месту крепления герметичной выносной камеры 4 соответствующего бака с ЖРО, где его магистраль 14 приема пробы стыкуется при помощи разъемного соединения 13 с магистралью 10 выдачи пробы.

Мобильное средство для приема пробы (см. узел А2 на фиг.1) содержит транспортируемый бокс 20, в котором размещены пробоотборный сосуд 21 с подключенными к его полости уровнемером 22, клапаном 23 уравнивания давления, клапаном 24 подачи пробы в пробоотборный сосуд 21, клапаном 25 выдачи пробы в мерную емкость 26, трубопроводом 27 вакуумного насоса 28. Кроме того, снизу бокс 20 снабжен дренажом, который содержит дренажную заглушку 29.

В процессе проведения работ по пробоотбору мобильное средство для приема пробы (узел А2) транспортируют и устанавливают под той выносной герметичной камерой 4 из емкости 1, которой отбирается проба. После соединения разъемного соединения 13 оба средства (см. узел А1 и узел А2 на фиг.1) представляют собой единое устройство, клапаны управления которым размещены на выносной герметичной камере (справа), закрепленной на стене транспортного коридора (см. фиг.3), и частично размещены в боксе 20, что обеспечивает их компактное размещение и удобство эксплуатации.

Для дезактивации, промывки наружной поверхности гибкого пробоотборного шланга 8 в вертикальном патрубке 2 каждой емкости 1 установлены промыватели 31, выполненные в виде перфорированного горообразного кольца, через центральное отверстие которого пропущен гибкий пробоотборный шланг 8. Внутренняя полость промывателя 31 соединена с отводной магистралью подачи воды (дезактивирующего раствора) 32, которая через клапан подачи наружного промыва 33 и клапан подачи воды (дезактивирующего раствора) 34 подключена к напорной магистрали промывки 35.

Для дезактивации, промывки внутренней поверхности гибкого пробоотборного шланга 8 каждое из средств для забора пробы (узел А1) подсоединяется к напорной магистрали 35 при помощи последовательно соединенных клапанов 34 подачи воды и клапана 11 забора пробы, при этом остальные клапаны магистрали 10 выдачи пробы перекрыты.

Для продувки гибкого пробоотборного шланга 8 магистраль 10 выдачи пробы через клапан 11 забора пробы и клапан 36 подачи воздуха подключена к магистрали 30 сжатого воздуха, все остальные клапаны магистрали 10 перекрыты.

Для дезактивации, промывки внутренней поверхности сосуда 21 и ее магистралей, средство для приема пробы (узел А2) должно быть соединено с одним из средств для забора пробы (узел А1) при помощи сборки разъемного соединения 13. Для создания магистрали промывки следует использовать клапан 34 подачи воды, клапан 24 подачи пробы, причем при сливе используется клапан 25 для выдачи пробы и дренажную заглушку 29, т.е. используются только клапаны и тубопроводы, имеющиеся в средствах для приема (узел А2) и забора (узел А1) пробы без введения дополнительных устройств и приспособлений.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работ мобильное средство для приема пробы (узел А2) перемещают и устанавливают под выносной герметичной камерой 4 одной из емкостей 1, из которой берется проба. После этого соединяют разъемное соединение 13 и объединяют магистрали средств забора (узел А1) и приема (узел А2) пробы. Затем открывают люк 17 выносной герметичной камеры 4 и открывают клапан 11 забора пробы. Ослабляя прижим 19, опускают заборник 5 на необходимый уровень. Одновременно открывают клапан 36 для подачи воздуха (минимальной) и тем самым обеспечивают предотвращение поступления ЖРО в шланг 8 заборника 5. Прижимают шланг 8 прижимом 19 и закрывают клапан 36 подачи воздуха, при этом клапан 24 подачи пробы открыт, а клапан 23 уравнивания давления, клапан 25 выдачи пробы в мерную емкость, клапан 33 промыва наружной поверхности шланга, клапан 34 подачи воды, клапан 11 забора пробы закрыты. Включают вакуум-насос 28 и создают разряжение в пробоотборном сосуде 21 не менее 0,075 МПа (0,75 кг/см²), которое контролируют по мановакуумметру 12. После чего открывают клапан 11 забора пробы и заполняют пробоотборный сосуд 21 ЖРО до уровня риски на уровнемере 22. При достижении уровня риски клапан 24 подачи пробы закрывают, а вакуум-насос 28 отключают. Открывают клапан 23 уравнивания давления и контролируют выравнивание давления в пробоотборном сосуде 21 с атмосферным по мановакуумметру 12. Открывают клапан 25 выдачи пробы в мерную емкость 26 и заполняют ее пробой ЖРО. Окончание выдачи пробы контролируют по уровнемеру 22, после чего клапан 23 уравнивания давления и клапан 25 выдачи пробы закрывают. При необходимости взятия пробы с другой отметки заборник 5 следует установить на требуемую отметку и повторить указанные операции. В случае окончания работ клапан 36 подачи воздуха открывают и продувают при давлении 0,03-0,04 МПа (0,3-0,4 кг/см²) магистраль 10 забора пробы, шланг 8 и заборник 5 в течение 15-20 сек, после чего клапаны 11 забора пробы и 36 подачи воздуха закрывают.

Промывка наружной поверхности шланга 8 осуществляют при подъеме заборника 5, для чего ослабляют прижим 19, вытягивают гибкий пробозаборный шланг 8 из трубной проходки 3 и укладывают его в выносной камере 4 в виде компактной бухты, причем предварительно открывают клапан 34 подачи воды и клапан 33 промывки наружной поверхности шланга 8. Промывку осуществляют водой или дезактивирующим раствором, которые сбрасываются в один из баков 1, после чего шланг 8 фиксируют прижимом 19 в положении, при котором заборник 5 размещается в полости вертикального патрубка 2, а клапан 33 обмыва наружной поверхности шланга 8 закрывают.

По мере надобности и с использованием штатных вентилей промываются и дезактивируются пробоотборный сосуд 21 и связанные с ним трубопроводы.

Благодаря наружной промывке и дезактивации гибкого пробоотборного шланга 8 и дистанционному обслуживанию емкостей с ЖРО обслуживающий персонал получает меньшие дозы облучения, что снижает его дозозатраты.

Изобретение относится к устройству для отбора проб жидкости и может быть использовано в атомной энергетике для контроля состояния жидких радиоактивных отходов, хранящихся на территории АЭС, а также может быть использовано в химической промышленности при работе с агрессивными жидкостями. Пробоотборник жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей хранения на АЭС содержит вертикально перемещающийся массивный заборник с наружными отверстиями и внутренним отводящим каналом, который сообщается при помощи гибкого пробоотборного шланга с пробоотборным сосудом. Пробоотборник содержит также вакуум-насос, подключенный к пробоотборному сосуду, средство фиксации глубины погружения заборника в ЖРО, трубопроводы и вентили для осуществления вспомогательных и рабочих операций пробоотбора. Пробоотборник оснащен приспособлением для дезактивации и промывки внутренней поверхности гибкого шланга и внутреннего отводящего канала заборника. При этом он снабжен герметичной выносной камерой для размещения резервного запаса гибкого пробоотборного шланга, которая при помощи трубной проходки, имеющей подвижную трассировку гибкого пробоотборного шланга, соединена через вертикальный патрубок с верхней частью емкости для хранения ЖРО. Вертикальный патрубок трубной проходки оборудован приспособлением для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого шланга и заборника. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении дозозатрат обслуживающего персонала за счет уменьшения воздействия радиации при предложенном размещении узлов устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пробоотборник жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей хранения на АЭС, содержащий вертикально перемещающийся массивный заборник с наружными отверстиями и внутренним отводящим каналом, который сообщается при помощи гибкого пробоотборного шланга с пробоотборным сосудом, вакуум-насос, подключенный к пробоотборному сосуду, средство фиксации глубины погружения заборника в ЖРО, трубопроводы, вентили для осуществления вспомогательных и рабочих операций пробоотбора, приспособление для дезактивации и промывки внутренней поверхности гибкого шланга и внутреннего отводящего канала заборника, отличающийся тем, что снабжен герметичной выносной камерой для размещения резервного запаса гибкого пробоотборного шланга, которая при помощи трубной проходки, имеющей подвижную трассировку гибкого пробоотборного шланга, соединена через вертикальный патрубок с верхней частью емкости для хранения ЖРО, причем вертикальный патрубок трубной проходки оборудован приспособлением для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого шланга и заборника.2. Пробоотборник жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей хранения на АЭС по п.1, отличающийся тем, что приспособление для дезактивации и промывки наружной поверхности гибкого шланга и заборника выполнено в виде перфорированной торообразной вставки, внутренняя полость которой подключена к напорной магистрали подачи воды или дезактивирующего раствора и через центральное отверстие которой имеют возможность перемещаться гибкий шланг с заборником.