СПОСОБ СУХОГО ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G21F5/00 

Изобретения относится к атомной энергетике, в частности к сухому хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000, и предназначены для использования в сухом хранилище отработавшего ядерного топлива.

Известен способ сухого хранения отработавшего ядерного топлива (см. проект 0304-0000-ПЗ №02-03553 разработки ОАО «Восточно-Европейский головной научно-исследовательский и проектный институт энергетических технологий», г.Санкт-Петербург). Способ заключается в том, что поступающие с АЭС ампулы с пучками отработавших тепловыделяющих элементов загружаются в стальные пеналы, после чего на корпус пенала устанавливают крышку, соединяют ее с корпусом на сварке, осуществляют через клапан крышки вакуумирование и заполнение пенала азотно-гелиевой смесью с избыточным давлением, осуществляют контроль герметичности сварного шва корпуса и крышки, после чего герметизируют клапан сваркой и осуществляют контроль герметичности сварного шва клапана. Далее, по существующей транспортной схеме герметичные пеналы с ОЯТ устанавливаются в перегрузочную машину, с помощью которой они устанавливаются в гнезда хранения сухого хранилища, причем в каждое гнездо хранения устанавливается один на другой два пенала.

Гнезда хранения (проект Л.65.699.00.000 разработки ОАО «Восточно-Европейский головной научно-исследовательский и проектный институт энергетических технологий», г.Санкт-Петербург), установлены в камере хранения с шагом 1×1 м. Гнезда хранения состоят из корпуса, пробки защитной, закладной, подпятника и крышки. Корпус располагается между верхним и нижним перекрытиями камеры хранения. Корпус проходит через закладную, установленную в верхнем перекрытии, и опирается в подпятник, установленный на нижнем перекрытии камеры хранения. Корпус представляет собой металлическую сварную конструкцию высотой 10, 14 м и состоит из трубы с вваренными в нее направляющими ребрами, оголовка и днища. В обечайке оголовка имеется внутренняя кольцевая проточка. Три пояса направляющих ребер располагаются на внутренней поверхности трубы корпуса.

После загрузки в корпус двух пеналов с ОЯТ устанавливается защитная пробка и проводится сварка пробки с корпусом, а затем контроль герметичности сварного шва с помощью установки контроля герметичности. Внутренняя полость корпуса гнезда заполняется азотом последовательным проведением вакуумирования и подачи азота до достижения содержания кислорода в ней не более 0,4% и давления 0,06-0,07 МПа.

В процессе длительного хранения периодически осуществляется контроль герметичности системы «пеналы - гнездо» путем измерения давления в полости гнезда хранения. При давлении ниже 0,09 МПа гнездо и пенал герметичны. При давлении выше 0,09 МПа герметичность системы «пеналы - корпус» нарушена. Идентификация негерметичного элемента системы осуществляется замером содержания кислорода в газовой среде гнезда.

В случае если содержание кислорода в полости гнезда достигло 6-7%, нарушена герметичность корпуса, и в него поступает воздух. В этом случае осуществляется контроль герметичности доступного для проведения контроля герметичности сварного шва корпуса с защитной пробкой и восстановление его герметичности сваркой. Если сварной шов корпуса с защитной пробкой герметичен, то воздух в корпус поступает из камеры хранения и дефект находится в корпусе гнезда, находящемся внутри камеры хранения, недоступном для ремонта. В этом случае сварной шов пробки с корпусом срезается, из корпуса извлекается пробка, пеналы с ОЯТ извлекаются из негерметичного корпуса, а гнездо хранения с негерметичным корпусом выводится из эксплуатации по прямому назначению хранения ОЯТ в соответствии с «Руководством по эксплуатации гнезда хранения пеналов» Л.65.699.00.000РЭ разработки ОАО «Восточно-Европейский головной научно-исследовательский и проектный институт энергетических технологий», г.Санкт-Петербург. Так как пеналы изготовлены из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т, а гнезда из углеродистых низколегированных сталей марок 17Г1С и 09Г2С, то вероятность потери герметичности корпусов при длительном хранении значительно выше, чем пеналов.

Недостатком известного способа сухого хранения ОЯТ является вывод из эксплуатации по прямому назначению гнезд хранения при потере герметичности их корпусов, хотя после извлечения герметичных пеналов с ОЯТ из корпуса последний не несет на себе радиоактивного загрязнения. Вывод из эксплуатации по прямому назначению гнезд хранения приводит к уменьшению вместимости сухого хранилища.

Известный способ сухого хранения ОЯТ осуществляют с помощью перегрузочной машины (проект 1692-00-0004 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения», г.Санкт-Петербург), содержащей мост, установленную на мосту тележку, на которой размещен контейнер с механизмами, в том числе поворотный магазин. В магазине выполнены три канала, расположенные на одинаковом расстоянии от оси вращения магазина. Два канала предназначены для размещения в них пеналов с ОЯТ, а третий - для размещения защитной пробки гнезда хранения. При вращении магазина оси его каналов последовательно совпадают с осью гнезда хранения, образуя общую ось перегрузочного тракта. Мост перегрузочной машины размещается на рельсах, установленных на подкрановых путях, и служит для перемещения тележки с контейнером и вывода оси его перегрузочного тракта на координаты гнезд хранения в продольном направлении. На рельсах, установленных на главных балках моста, размещается тележка, которая служит для перемещения контейнера и вывода оси его перегрузочного тракта на координаты гнезд хранения в поперечном направлении. К балке тележки присоединен кронштейн, на котором установлена электрическая таль вспомогательного подъема с установленной разработчиком грузоподъемностью 1 т, предназначенная для проведения вспомогательных ремонтных работ.

Перегрузочная машина снабжена системой управления, обеспечивающей ручной, кнопочный и автоматизированный режимы работы. При автоматизированном режиме с помощью телевизионной камеры точного наведения обеспечивается выведение перегрузочной машины с загруженными в два канала ее магазина пеналами на заданную координату гнезда хранения. Осуществляется совмещение оси третьего канала магазина с осью гнезда хранения. Захватом, установленном в третьем канале, защитная пробка втягивается в канал из гнезда хранения. Далее последовательными поворотами магазина осуществляется совмещение осей каналов с загруженными в них пеналами с осью гнезда хранения и опускание пеналов в гнездо хранения.

К недостаткам известной перегрузочной машины относится то, что ей невозможно произвести замену корпуса гнезда хранения в случае потери его герметичности вследствие того, что высота подъема размещенной на кронштейне тележки электрической тали вспомогательного подъема составляет 7 м, что не позволяет извлечь с ее помощью корпус длиной 10, 14 м. Грузоподъемность электрической тали вспомогательного подъема, установленная разработчиком перегрузочной машины в 1 т, также не позволяет извлечь корпус весом 1,7 т.

Известно «Приспособление кантовочное с захватом для монтажа гнезда» (проект Л.67.501.00.000, разработанный ОАО «Восточно-Европейский головной научно-исследовательский и проектный институт энергетических технологий», г.Санкт-Петербург), предназначенное для перевода корпусов гнезд хранения из горизонтального положения в вертикальное для их монтажа при строительстве сухого хранилища. В связи с высотой корпусов гнезд их монтаж в камеру хранения осуществлялся строительным краном до возведения перекрытия здания. Известное приспособление состоит из установленной на рельсовом пути тележки, на раме которой установлена на осях качалка с ложементами под корпус гнезда и хомутом, неподвижной опоры и захвата.

Захват содержит 6 поворотных лапок, установленных в корпусе захвата на осях и шарнирно соединенных с тягами. Тяги тоже шарнирно установлены на нажимных винтах, при вращении которых тяги перемещаются и поворачивают лапки вокруг их осей, вводя их в кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности обечайки оголовка.

Известное приспособление должно эксплуатироваться следующим образом.

Корпус гнезда с железнодорожной платформы строительным краном укладывается в горизонтальном положении на качалку и опору и закрепляется на качалке хомутом.

В оголовок корпуса устанавливается захват и поднимается краном, при этом при подъеме корпуса тележка передвигается по рельсовому пути, а качалка поворачивается вместе с корпусом. После перевода корпуса в вертикальное положение хомут, крепящий корпус гнезда к качалке, снимается, и корпус транспортируется в вертикальном положении к месту монтажа и устанавливается через закладную гнезда хранения в камеру хранения.

Входящий в известное приспособление захват не обладает достаточной надежностью в связи с тем, что глубина кольцевой проточки в обечайке оголовка, в которую входят лапки захвата, составляет всего 4 мм, а передача усилия нажимных винтов на лапки через шарнирные тяги и наличие зазоров в шарнирных соединениях не позволяет осуществить жесткое фиксирование лапок в кольцевой проточке обечайки оголовка.

Кроме того, для фиксации захвата в оголовке необходимо вращать 6 нажимных винтов, что приводит к довольно продолжительным постановке и снятии захвата с оголовка.

Поэтому при монтаже корпусов гнезд хранения в камеру их кантование в вертикальное положение осуществлялось зацеплением двумя стропами за наружный уступ между обечайкой оголовка и трубой, ширина которого составляет 52 мм. После опускания корпуса в камеру хранения и упора оголовка и стропов в деревянные подкладки, уложенные над закладной гнезда хранения, корпус находился в камере хранения над подпятником на безопасной высоте 400-500 мм. Лишь затем корпус зацеплялся известным захватом за проточку в оголовке, приподнимался им на высоту, достаточную для снятия стропов, и затем полностью опускался в гнездо хранения.

Кроме того, известным приспособлением можно осуществить только кантование корпуса из горизонтального положения в вертикальное.

Предлагаемые изобретения направлены на достижение технического результата, заключающегося в сохранении вместимости сухого хранилища путем восстановлении герметичности корпусов гнезд хранения и повышение безопасности при извлечении, транспортировке и кантовании корпусов.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, в отличие от известного, негерметичный корпус извлекают из камеры хранения, транспортируют его к устройству для кантования корпусов, с помощью которого переводят корпус в горизонтальное положение, определяют места негерметичности, после чего устраняют дефекты, а после устранения дефектов осуществляют контроль герметичности отремонтированного корпуса, вновь переводят корпус в вертикальное положение и устанавливают его на прежнее место в камере хранения.

Учитывая условия эксплуатации, в закладную гнезда хранения после извлечения корпуса на период проведения его ремонта устанавливают вкладыш, а затем на вкладыш - защитную пробку.

Извлечение негерметичного корпуса из камеры хранения, транспортирование его к устройству для кантования корпусов и перевод в горизонтальное положение позволяют определить места негерметичности в корпусе и произвести их устранение путем выборки металла в местах дефектов и их заварки по установленной технологии и, тем самым, восстановить герметичность корпуса.

Осуществление контроля герметичности отремонтированного корпуса позволяет подтвердить качество устранения дефектов и его герметичность.

Перевод корпуса с восстановленной герметичностью в вертикальное положение и его установка на прежнее место в камере хранения позволяет осуществить повторную загрузку в него пеналов с ОЯТ и, тем самым, обеспечить сохранение вместимости сухого хранилища.

Установка в закладную гнезда хранения вкладыша, а затем на него защитной пробки позволяет сохранить расположение защитной пробки по высоте на прежнем уровне и обеспечить ее зацепление и расцепление захватом перегрузочной машины, а также перекрыть отверстие в закладной защитной пробкой и обеспечить радиационную безопасность на период восстановления герметичности корпуса.

Для достижения названного технического результата предлагаемая перегрузочная машина, в отличие от известной, снабжена установленными на кронштейне тележки дополнительной электрической лебедкой необходимой грузоподъемности и укосиной с отводным блоком, причем ось сбегающего с отводного блока каната расположена по оси перегрузочного тракта в продольном направлении и отстоит от нее на расстоянии, кратном шагу между гнездами в камере хранения, на канате закреплена траверса, в центре которой и по краям смонтированы грузозахватные устройства, причем на центральное грузозахватное устройство устанавливается захват, зацепляющий корпус за кольцевую проточку в обечайке оголовка, а на крайние - разъемный захват, зацепляющий корпус за наружный уступ между оголовком и трубой.

В частном случае укосина выполнена в виде наклонной стрелы и снабжена растяжками, присоединенными к стойкам, закрепленным на кронштейне.

В другом частном случае захват, зацепляющий корпус за кольцевую проточку в обечайке оголовка, выполнен с установленными на пластине неподвижной и подвижной лапками, причем нажимной винт и подвижная лапка установлена в направляющих, закрепленных соосно на пластине.

В другом частном случае захват, зацепляющий корпус за уступ между обечайкой оголовка и трубой, выполнен с двумя установленными на оси полуобечайками, замыкаемыми в закрытом положении фиксатором. К полуобечайкам прикреплены цапфы, на которых установлены, с возможностью поворота вокруг цапф, кронштейны с опорами в нижней части и грузозахватными отверстиями в верхней части.

Снабжение предлагаемой перегрузочной машины установленными на кронштейне тележки дополнительной электрической лебедкой необходимой грузоподъемности и укосиной с отводным блоком позволяет обеспечить высоту подъема, необходимую для извлечения негерметичного корпуса из камеры хранения, и, тем самым, осуществить его извлечение из камеры хранения и постановку обратно на прежнее место.

Установка укосины с отводным блоком на кронштейне тележки с учетом продольного перемещения моста перегрузочной машины над камерой хранения и поперечного перемещения тележки по мосту позволяет обеспечить расположение сбегающего с отводного блока каната над любым гнездом хранения.

Расположение оси сбегающего с отводного блока каната по оси перегрузочного тракта в продольном направлении на расстоянии от нее, кратном шагу между гнездами в камере хранения, позволяет обеспечить расположение каната над гнездом хранения с негерметичным корпусом, при автоматическом наведении перегрузочной машины на гнездо, отстоящее от негерметичного на расстоянии этого кратного количества шагов между гнездами. Закрепление на канате траверсы, в центре которой и по краям смонтированы грузозахватные устройства, позволяют установить на траверсу два захвата.

Установка на центральное грузозахватное устройство траверсы захвата, зацепляющего корпус за кольцевую проточку в обечайке оголовка, позволяют использовать захват, зацепляющий корпус за кольцевую проточку глубиной 4 мм только для вертикального перемещения корпуса на ограниченную высоту, достаточную для установки или снятия разъемного захвата.

Установка на крайние грузозахватные устройства разъемного захвата, зацепляющего корпус за наружный уступ между оголовком и трубой шириной 52 мм, позволяет значительно увеличить площадь опорной поверхности под разъемный захват и, тем самым, обеспечить безопасность извлечения корпуса, его транспортировки и перевода в горизонтальное положение и обратно в вертикальное.

Выполнение укосины в виде наклонной стрелы и ее снабжение растяжками, присоединенными к стойкам, закрепленным на кронштейне тележки, позволяют получить необходимую прочность стрелы при ее наименьшем весе и заменить напряжения изгиба в стреле, возникающие при подъеме корпуса, на напряжения сжатия в элементах стрелы и напряжения растяжения в растяжках, что повышает грузоподъемность стрелы.

Выполнение захвата, зацепляющего корпус за кольцевую проточку в обечайке оголовка, с установленными на пластине неподвижной и подвижной лапками и установка нажимного винта и подвижной лапки в направляющих, закрепленных соосно на пластине, позволяет передать усилие нажимного винта непосредственно на подвижную лапку и ввести ее в кольцевую проточку в обечайке оголовка. После упора подвижной лапки в стенку кольцевой проточки, при дальнейшем вращении нажимного винта уже сама пластина с установленной на ней неподвижной лапкой передвигается в обратную сторону до упора неподвижной лапки в противоположную стенку кольцевой проточки, обеспечив при этом надежное без зазоров зацепление корпуса.

Кроме того, зацепление оголовка корпуса вращением одного нажимного винта значительно сокращает продолжительность постановки захвата в оголовок и его снятия, а следовательно, и радиационное воздействие на персонал.

Выполнение разъемного захвата, зацепляющего корпус за уступ между оголовком и трубой, с двумя установленными на оси полуобечайками, замыкаемыми в закрытом положении фиксатором, позволяет установить разъемный захват с раскрытыми полуобечайками под оголовок приподнятого над закладной корпуса. Последующее сведение полуобечаек и их замыкание фиксатором позволяет охватить трубу корпуса и замкнуть их установкой фиксатора, исключив раскрытие разъемного захвата при любом положении корпуса и, тем самым, повысить безопасность при извлечении, транспортировке и кантовании корпусов.

Установка на полуобечайках цапф, на которых установлены с возможностью поворота вокруг их кронштейны с грузозахватными отверстиями в верхней части, позволяет кронштейнам оставаться в вертикальном положении при любом положении корпуса, что исключает возникновение напряжений изгиба в кронштейнах и повысить безопасность применения разъемного захвата.

Установка на полуобечайках цапф, на которых установлены с возможностью поворота вокруг их кронштейны с опорами в нижней части, позволяет при опускании корпуса в камеру хранения установить опоры кронштейнов на закладную гнезда хранения. При этом корпус, охваченный полуобечайками, будет находиться в подвешенном состоянии на разъемном захвате, установленном опорами кронштейнов на закладной. Это, в свою очередь, позволит произвести зацепление корпуса захватом, зацепляющим корпус за внутреннюю проточку в обечайке оголовка, и, приподняв им корпус над закладной, снять разъемный захват, после чего опустить корпус в камеру хранения до упора в подпятник.

Для достижения названного технического результата предлагаемое устройство для кантования корпуса, содержащее тележку с качалкой и хомутом, снабжено двумя подвижными роликовыми опорами, соединенными с тележкой и между собой сцепками, а ложементы подвижных роликовых опор выполнены с возможностью поворота вокруг поперечной оси.

В частном случае тележка и подвижные роликовые опоры снабжены обрезиненными неповоротными колесами и прикрепленными к рамам направляющими роликами, установленными между полками направляющего швеллера, расположенного по продольной оси устройства.

В другом частном случае на направляющем швеллере смонтирован упор, на котором установлена ручная лебедка, канат которой присоединен к тележке.

Снабжение предлагаемого устройства двумя подвижными роликовыми опорами, соединенными с тележкой и между собой сцепками, позволяет осуществлять их совместное перемещение при опускании корпуса, установленного в качалку тележки, и подводить подвижные роликовые опоры под корпус при его переводе в горизонтальное положение. В результате за счет длины сцепок достигается требуемое размещение корпуса на роликовых опорах. Длина сцепок между тележкой и следующей за ней подвижной роликовой опорой и между двумя подвижными роликовыми опорами выбирается таким образом, чтобы сварные швы приварки ребер к трубе корпуса находились вне подвижных роликовых опор, и, тем самым, обеспечивалась доступность всех сварных швов для определения мест негерметичности и последующего устранения дефектов.

Выполнение поворотного ложемента подвижной роликовой опоры с возможностью поворота вокруг поперечной оси позволяет при касании его кромки опускаемым корпусом поворачиваться ложементу присоединенной к тележке подвижной роликовой опоры до касания корпусом всей поверхности ложемента. Это позволяет после укладки корпуса на поворотный ложемент присоединенной к тележке подвижной роликовой опоры снять хомут на качалке тележки, и при дальнейшем опускании корпуса приподнять его нижний конец над тележкой, и в результате применить тележку и подвижные роликовые опоры разной высоты. Минимизация высоты тележки позволяет сократить высоту подъема корпуса, а выполнение подвижных роликовых опор с несколько большей высотой позволяет осуществить более удобное проведение проверки герметичности и ремонта корпуса.

Снабжение предлагаемого устройства направляющим швеллером, а тележки и подвижных роликовых опор направляющими роликами, размещаемыми между полками швеллера, позволяет осуществлять прямолинейное движение тележки и подвижных роликовых опор при укладке на последние корпуса и его подъеме.

Снабжение тележки и подвижных роликовых опор обрезиненными колесами позволяет осуществлять их передвижение без повреждения поверхности перекрытия камеры хранения.

Установка на направляющем швеллере упора, на котором установлена ручная лебедка, канат которой присоединен к тележке, позволяет после установки корпуса гнезда в вертикальном положении в качалку тележки и охватывания его хомутом сдвигать тележку для начального отклонения корпуса гнезда от вертикали в нужном направлении. При этом при определенном угле его наклона возникающее от веса корпуса гнезда усилие будет само передвигать тележку с присоединенными к ней подвижными роликовыми опорами при опускании корпуса гнезда.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - гнездо хранения после снятия защитной пробки и перегрузки пеналов с соседним загруженным гнездом хранения;

на фиг.2 - предлагаемая перегрузочная машина с извлекаемым корпусом;

на фиг.3 - захват, зацепляющий корпус за внутреннюю проточку в обечайке оголовка;

на фиг.4 - разъемный захват;

на фиг.5 - устройство для кантования корпусов перед их переводом в горизонтальное положение;

на фиг.6 - тележка с качалкой;

на фиг.7 - подвижная роликовая опора;

на фиг.8 - установленные в закладную гнезда хранения вкладыш и защитная пробка;

на фиг.9 - устройство для кантования корпусов при их наклонном положении;

на фиг.10 - устройство для кантования корпусов при их горизонтальном положении.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

В случае обнаружения негерметичности корпуса при проведении в процессе длительного хранения периодического контроля герметичности системы «корпус - пенал» после перегрузки известным способом пеналов с отработавшим ядерным топливом в другое гнездо хранения размещают сбегающий с отводного блока стрелы канат с траверсой над оголовком негерметичного корпуса. Устанавливают в оголовок подвешенный на траверсе захват, зацепляющий корпус за внутреннюю проточку в обечайке оголовка, вращением нажимного винта захвата вводят подвижную и неподвижную лапки в кольцевую проточку обечайки оголовка. Приподнимают корпус на высоту, достаточную для постановки разъемного захвата. Устанавливают под оголовок разъемный захват и замыкают его полуобечайки фиксатором, после чего вводят крайние крюки траверсы в грузозахватные отверстия в кронштейнах и извлекают корпус из камеры хранения. Устанавливают в закладную гнезда хранения вкладыш, на который перегрузочной машиной опускают защитную пробку. Транспортируют извлеченный корпус к устройству для кантования корпусов.

Устанавливают нижний конец корпуса в качалку тележки, закрепляют его хомутом, а затем, опуская дополнительной электрической лебедкой перегрузочной машины и одновременно перемещая тележку ручной лебедкой, переводят корпус в наклонное положение. Снимают захват с качалки тележки и опускают корпус на ложементы подвижных роликовых опор. Отсоединяют тележку от подвижной роликовой опоры и откатывают ее от нижнего конца корпуса. Снимают с оголовка захваты, устанавливают на оголовок заглушку и присоединяют ее штуцер к установке контроля герметичности. Подают компрессором в корпус избыточное давление воздуха, а на сварные швы и околошовные зоны наносят полимерный пенообразующий состав. Определяют места негерметичности по образующимся пузырькам воздуха, в местах обнаруженных дефектов осуществляют выборку металла и их заварку. После устранения дефектов вновь осуществляют контроль герметичности отремонтированного корпуса. При положительных результатах испытаний подсоединяют тележку к подвижной роликовой опоре, переводят ее качалку в горизонтальное положение и раскрывают хомут. На оголовок устанавливают захваты, зацепляют грузозахватные устройства траверсы за грузозахватные отверстия разъемного захвата и переводят корпус в наклонное положение. Фиксируют нижний конец корпуса в качалке хомутом. Дополнительной электрической лебедкой переводят корпус в вертикальное положение, снимают хомут, после чего транспортируют к его месту в камере хранения. Перегрузочной машиной извлекают из гнезда защитную пробку, после чего специальным приспособлением извлекают вкладыш из закладной и опускают корпус в камеру хранения. Перецепляют грузозахватное устройство траверсы на захват, зацепляющий корпус за внутреннюю проточку в оголовке, приподнимают корпус и снимают разъемный захват. Опускают корпус до его упора в подпятник и снимают захват. Далее известным способом перегрузочной машиной устанавливают в корпус два пенала с ОЯТ, а затем защитную пробку. Сваривают кромки корпуса и защитной пробки и осуществляют контроль герметичности сварного шва. Производят заполнение корпуса хранения азотом.

Представленное на фиг.1 гнездо хранения 1 после снятия защитной пробки 2 и перегрузки пеналов 3 с ОЯТ в другое гнездо хранения, содержит подлежащий ремонту корпус 4, опирающийся на подпятник 5 и входящий в камеру хранения 6 через закладную 7. Корпус 4 состоит из оголовка 8, трубы 9 и донышка 10, соединенных между собой на сварке. Оголовок 8 имеет уступ 11, расположенный между обечайкой 12 и трубой 9, и кольцевую проточку 13 в обечайке 12. Внутри трубы 9 установлены на сварке в три яруса направляющие ребра 14.

Представленная на фиг.2 перегрузочная машина содержит мост 15, установленную на мосту тележку 16, установленный на тележке контейнер 17 с механизмами, служащий для установки и извлечения защитных пробок 2 и пеналов 3 с ОЯТ. К балке 18 тележки 16 присоединен на сварке кронштейн 19, на котором установлены электрическая таль 20 вспомогательного подъема с установленной разработчиком грузоподъемностью 1 т, предназначенная для проведения вспомогательных ремонтных работ. Также на кронштейне 19 устанавливается дополнительная электрическая лебедка 21 и укосина 22 с отводными блоками 23 и 24. Укосина 22 и дополнительная электрическая лебедка 21 грузоподъемностью 3 т выполняется в соответствии с «Требованиями к устройству и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии» НП-043-03. Ось сбегающего с отводного блока 24 каната 25 расположена по оси перегрузочного тракта 26 контейнера 17 с механизмами в продольном направлении и отстоит от нее на расстоянии, кратном шагу в 1 м между гнездами в камере хранения. На канате 25 закреплена траверса 27, в центре которой и по краям установлены три крюка 28, с возможностью установки на центральный крюк 28 захвата 29 (см. фиг.3), зацепляющего корпус 4 за внутреннюю проточку 13 в обечайке 12 оголовка 8, а на крайние крюки 28 - разъемного захвата 30 (см. фиг.4), зацепляющего корпус 4 за наружный уступ 11 между обечайкой 12 и трубой 9. Укосина 22 выполнена в виде наклонной стрелы 31 и снабжена растяжками 32, присоединенными к стойкам 33, закрепленным на кронштейне 19.

Захват 29 (см. фиг.3), зацепляющий корпус 4 за кольцевую проточку 13 в обечайке 12 оголовка 8, состоит из пластины 34, с установленными на ней неподвижной 35 и подвижной 36 лапками. Подвижная лапка 36 установлена в направляющей 37 и соединяется заплечиками 38 с головкой 39 нажимного винта 40, установленного по резьбе в направляющей 41.

Разъемный захват 30 (см. фиг.4), зацепляющий корпус 4 за уступ 11 между обечайкой 12 оголовка 8 и трубой 9, состоит из двух установленных на оси 42 полуобечаек 43, замыкаемых в закрытом положении фиксатором 44. К полуобечайкам 43 прикреплены цапфы 45, на которых установлены с возможностью поворота вокруг цапф 45 кронштейны 46 с опорами 47 в нижней части и грузозахватными отверстиями 48 в верхней части.

Представленное на фиг.5 устройство для кантования корпуса 4 содержит тележку 49, две подвижные роликовые опоры 50 и 51, направляющий швеллер 52, закрепляемый к перекрытию камеры хранения в месте отсутствия гнезд хранения. На концах направляющего швеллера 52 установлены упоры 53 и 54. На упоре 53 установлена ручная лебедка 55, канат 56 которой присоединен к тележке 49. Тележка 49 соединена сцепкой 57 со следующей за ней подвижной роликовой опорой 50, которая, в свою очередь, соединена сцепкой 58 с последующей подвижной роликовой опорой 51.

Тележка 49 (см. фиг.6) содержит раму 59, на которой в подшипниковых узлах 60 на цапфах 61 установлена качалка 62, снабженная хомутом 63. Качалка 62 выполнена в виде полуобечайки 64 с дном 65, опирающимся при вертикальном положении качалки 62 на упор 66, установленный на раме 59. Тележка 49 передвигается по перекрытию на обрезиненных неповоротных колесах 67 и снабжена направляющими роликами 68, катящимися между полками направляющего швеллера 52.

Подвижные роликовые опоры 50 и 51 (см. фиг.7) состоят из рамы 69, на которой в подшипниковых узлах 70 на цапфах 71 установлен поворотный ложемент 72. В пазах 73 поворотного ложемента 72 на осях 74 установлены ролики 75. Подвижные роликовые опоры 50 и 51 также передвигаются по перекрытию на обрезиненных колесах 67 и снабжены направляющими роликами 68, катящимися между полками швеллера 52.

На период восстановления герметичности корпуса 4 в закладную 7 устанавливается

(см. фиг.8) вкладыш 76, снабженный проушинами 77, и защитная пробка 2. После установки пробки 2 на закладную 7 устанавливается штатная крышка 78.

Предлагаемые перегрузочная машина и устройство для кантования корпусов при реализации предложенного способа работают следующим образом. В случае обнаружения негерметичности корпуса 4 при проведении в процессе длительного хранения периодического контроля герметичности системы «корпус -пенал» пеналы 3 с ОЯТ перегружаются известным способом в другое гнездо хранения.

С помощью кнопочного или автоматизированного управления перегрузочная машина выводится на координату оси гнезда хранения, отстоящего от гнезда хранения 1 с негерметичным корпусом 4 на кратное количество шагов между гнездами хранения, чем обеспечивается размещение сбегающего с установленного на стреле 31 отводного блока 23 каната 24 с траверсой 27 над оголовком 8 негерметичного корпуса 4. Дополнительной электрической лебедкой 21 в оголовок 8 устанавливают подвешенный на центральном крюке 28 траверсы 27 захват 29, зацепляющий корпус 4 за кольцевую проточку 13 в обечайке 12 оголовка 8. Затем вращением нажимного винта 40 вводят подвижную 36 и неподвижную 35 лапки в кольцевую проточку 13, осуществляя зацепление негерметичного корпуса 4 захватом 29. Далее корпус 4 приподнимается на высоту, достаточную для постановки разъемного захвата 30. Под оголовок 8 заводится разъемный захват 30 с разведенными полуобечайками 43, которые, при их сведении, замыкают установкой фиксатора 44, в результате чего корпус 4 зацепляется разъемным захватом за уступ 11 между обечайкой 12 оголовка 8 и трубой 9. Крайние крюки 28 траверсы 27 вводятся в грузозахватные отверстия 48 кронштейнов 46, и корпус 4 дополнительной электрической лебедкой 21 извлекается из камеры хранения 6. В закладную 7 устанавливается вкладыш 76, перегрузочная машина устанавливается над закладной 7 и опускает на него защитную пробку 2. Толщина вкладыша 76 выбрана с учетом того, чтобы защитная пробка 2 после установки на него находилась в проектном положении по высоте для обеспечения ее зацепления и расцепления захватом перегрузочной машины. Далее извлеченный корпус 4 транспортируется предлагаемой перегрузочной машиной к устройству для кантования корпусов для определения мест негерметичности и проведения ремонта.

Тележку 49 с присоединенными к ней сцепкой 57 подвижными роликовыми опорами 50 и 51, соединенными сцепкой 58, перемещают (см. фиг.5) в крайнее положение к упору 64. Дополнительной электрической лебедкой 21 перегрузочной машины опускают нижний конец корпуса 4, находящегося в вертикальном положении, в качалку 62 тележки 49 и закрепляют его хомутом 63. С помощью ручной лебедки 55 осуществляют начальное отклонение корпуса 4 от вертикали для создания определенного угла, при котором усилия от веса корпуса 4 достаточно для перемещения тележки 49 с присоединенными к ней подвижными роликовыми опорами 50 и 51. При опускании дополнительной электрической лебедкой 21 корпуса 4 тележка 49 и присоединенные к ней подвижные роликовые опоры 50 и 51 перемещаются до укладки нижнего конца корпуса 4 на поворотный ложемент 72 (см. фиг.9) подвижной роликовой опоры 50. При этом поворотный ложемент 72 поворачивается вокруг поперечной оси на своих цапфах 71 в подшипниковых узлах 70, а качалка 62 тележки 49 - на цапфах 61 в подшипниковых узлах 60. В этом промежуточном наклонном положении корпуса 4 снимается хомут 63 на качалке 62 тележки 49 и осуществляется дальнейшее опускание корпуса 4 до его укладки на ложемент 72 (см. фиг.10) подвижной роликовой опоры 51. При этом нижний конец корпуса 4 выходит из полуобечайки 64 качалки 62, а поворотные ложементы 72 подвижных роликовых опор 50 и 51 занимают горизонтальное положение. Тележка 49 отсоединяется от подвижной роликовой опоры 50 и откатывается к упору 63. С оголовка 8 корпуса 4 снимаются захват 29 и разъемный захват 30.

Далее по установленной технологии осуществляется определение мест негерметичности корпуса 4 способом надува в него воздуха с избыточным давлением и нанесением полимерного пенообразующего состава на сварные швы и околошовные зоны, в соответствии с требованиями ПН АЭГ 7-019-89 «Унифицированная методика контроля основных материалов и сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Контроль герметичности. Газовые и жидкостные методы». На оголовок 8 устанавливается заглушка, и ее штуцер присоединяется к существующей установке контроля герметичности (на чертежах не показаны). В корпус 4 подается избыточное давление воздуха, а на сварные швы и околошовные зоны наносится полимерный пенообразующий состав. Определяются места негерметичности по образующимся пузырькам воздуха, в местах обнаруженных дефектов осуществляют выборку металла и их заварку.

Для удобного выполнения работ корпус 4 поворачивается на роликах 75, установленных в пазах 73 поворотных ложементов 72. После устранения дефектов вновь осуществляется контроль герметичности отремонтированного корпуса 4.

При положительных результатах испытаний тележка 49 вновь присоединяется сцепкой 57 к подвижной роликовой опоре 50. Качалка 62 с раскрытым хомутом 63 переводится в горизонтальное положение для обеспечения вхождения нижнего конца корпуса 4 в ее полуобечайку 64. На оголовок 8 устанавливаются разъемный захват 30, зацепляющий корпус 4 за наружный уступ 11 между обечайкой 12 и трубой 9, и захват 29, зацепляющий корпус 4 за внутреннюю проточку 13 в обечайке 12 оголовка 8. Разъемный захват 30 зацепляется крайними крюками 28 траверсы 27 за грузозахватные отверстия 48. Корпус 4 поднимается в промежуточное наклонное положение, при этом поворотный ложемент 72 поворачивается вокруг поперечной оси, а нижний конец корпуса 4 входит в полуобечайку 64 качалки 62. Корпус 4 фиксируется в качалке 62 хомутом 63, после чего корпус 4 поднимается и переводится в вертикальное положение, при этом тележка 49 и подвижные роликовые опоры 50 и 51 передвигаются при поднятии к упору 54. После перевода корпуса 4 в вертикальное положение раскрывается хомут 63, корпус 4 извлекается из качалки 62 тележки 49 и транспортируется к месту установки. Далее перегрузочной машиной из гнезда хранения 1 извлекается защитная пробка 2, после чего специальным приспособлением из закладной вынимается вкладыш 76, а перегрузочная машина выводится в положение для установки отремонтированного корпуса 4 в камеру хранения 6. Корпус 4 опускается в камеру хранения 6 до установки опор 47 разъемного захвата 30 на закладную 7. Разъемный захват 30 отсоединяется от траверсы 27, а захват 29, установленный ранее в оголовок 8, зацепляется центральным крюком 28 траверсы 27. Корпус 4 приподнимается на высоту, достаточную для снятия разъемного захвата 30, из него извлекается фиксатор 44. Полуобечайки 43 разъемного захвата 30 разводятся, и он извлекается из-под оголовка 8. Корпус 4 опускается до упора в подпятник 5, после чего захват 29 снимается. Далее известным способом перегрузочной машиной устанавливают в корпус два пенала 3 с ОЯТ, а затем защитную пробку 2. Сваривают кромки корпуса 4 и защитной пробки 2 и осуществляют контроль герметичности сварного шва. Осуществляют заполнение корпуса 4 азотом.

Изобретения относится к атомной энергетике, в частности к сухому хранению отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000, и предназначены для использования в сухом хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Cпособ сухого хранения ОЯТ предусматривает восстановление герметичности корпусов вместо вывода из эксплуатации гнезд хранения с негерметичными корпусами. Негерметичные корпуса извлекают перегрузочной машиной из камеры хранения и укладывают на роликовые опоры устройства для кантования корпусов. В корпусе определяют места негерметичности и устраняют дефекты, затем с помощью перегрузочной машины и устройства для кантования переводят корпус в вертикальное положение и устанавливают его на прежнее место в камере хранения. Перегрузочная машина снабжена дополнительной электрической лебедкой и съемной укосиной. На канате закреплена траверса, в центре которой и по краям смонтированы грузозахватные устройства для установки на них двух захватов. Устройство для кантования корпусов содержит тележку с качалкой и хомутом и две подвижных роликовых опоры, соединенные с тележкой и между собой сцепками. Ложементы подвижных роликовых опор установлены на цапфах в подшипниках. Технический результат - сохранение вместимости сухого хранилища, повышение безопасности при извлечении, транспортировке и кантовании корпусов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ сухого хранения отработавшего ядерного топлива, включающий загрузку двух пеналов с отработавшим ядерным топливом в корпус, расположенный в камере хранения, установку в него защитной пробки, сварку пробки с корпусом, контроль герметичности сварного шва, заполнение внутренней полости корпуса азотом до достижения содержания кислорода в ней не более 0,4% и давления 0,06-0,07 МПа, периодического контроля герметичности системы «корпус - пенал» в процессе длительного хранения, а в случае негерметичности корпуса - перегрузку пеналов в другое гнездо хранения, отличающийся тем, что негерметичный корпус извлекают из камеры хранения, транспортируют его к устройству для кантования корпусов, с помощью которого переводят корпус в горизонтальное положение и определяют места негерметичности, после чего устраняют дефекты, после устранения дефектов осуществляют контроль герметичности отремонтированного корпуса, вновь переводят корпус в вертикальное положение и устанавливают его на прежнее место в камере хранения.

2. Способ сухого хранения отработавшего ядерного топлива по п.1, отличающийся тем, что после извлечения корпуса в закладную гнезда хранения, на период проведения ремонта корпуса, устанавливают вкладыш, а затем на вкладыш - защитную пробку.

3. Перегрузочная машина, содержащая мост, установленную на мосту тележку с контейнером с механизмами, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на кронштейне тележки дополнительной электрической лебедкой необходимой грузоподъемности и съемной укосиной с отводным блоком, причем ось сбегающего с отводного блока каната расположена по оси перегрузочного тракта в продольном направлении и отстоит от нее на расстоянии, кратном шагу между гнездами в камере хранения, на канате закреплена траверса, в центре которой и по краям смонтированы грузозахватные устройства, причем на центральное грузозахватное устройство устанавливается захват, зацепляющий корпус гнезда за кольцевую проточку в обечайке оголовка, а на крайние - разъемный захват, зацепляющий корпус гнезда за наружный уступ между оголовком и трубой.

4. Перегрузочная машина по п.3, отличающаяся тем, что укосина выполнена в виде наклонной стрелы и снабжена растяжками, присоединенными к стойкам, закрепленным на кронштейне.

5. Перегрузочная машина по п.3, отличающаяся тем, что захват, зацепляющий корпус гнезда за кольцевую проточку в обечайке оголовка, выполнен с установленными на пластине неподвижной и подвижной лапками, причем нажимной винт и подвижная лапка установлена в направляющих, закрепленных соосно на пластине.

6. Перегрузочная машина по п.3, отличающаяся тем, что захват, зацепляющий корпус гнезда за уступ между оголовком и трубой, выполнен с двумя установленными на оси полуобечайками, замыкаемыми в закрытом положении фиксатором, к полуобечайкам прикреплены цапфы, на которых установлены, с возможностью поворота вокруг цапф, кронштейны с опорами в нижней части и грузозахватными отверстиями в верхней части.

7. Устройство для кантования корпусов гнезд хранения, содержащее тележку с качалкой и хомутом, отличающееся тем, что оно снабжено двумя подвижными роликовыми опорами, соединенными с тележкой и между собой сцепками, а ложементы подвижных роликовых опор выполнены с возможностью поворота вокруг поперечной оси.

8. Устройство для кантования корпусов гнезд хранения по п.7, отличающееся тем, что тележка и подвижные роликовые опоры снабжены обрезиненными неповоротными колесами и прикрепленными к рамам направляющими роликами, установленными между полками направляющего швеллера, расположенного по продольной оси устройства.

9. Устройство для кантования корпусов гнезд хранения по п.7, отличающееся тем, что на концах направляющего швеллера установлены упоры, на одном из которых установлена ручная лебедка, канат которой присоединен к тележке.