ЧЕХОЛ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК РЕАКТОРА РБМК-1000 Российский патент 2014 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к дистанционирующим устройствам, в которых размещаются изделия с установленными в них разделанными на пучки отработавшими топливными элементами реактора РБМК-1000 во время их транспортирования и хранения в контейнерах.

Известен чехол, входящий в состав металлобетонного контейнера для транспортирования ОЯТ реакторов РБМК («Металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК». Зубков А.А., Фромзель В.Н. и др. Журнал «Теплоэнергетика», №11, 1996 г., с.40-44. «Актуальные вопросы разработки контейнеров для хранения отработавшего ядерного топлива». Брасас С.К. Журнал «Теплоэнергетика», №11, 1996 г., с.31-39). Чехол состоит из соединенных между собой диафрагм с отверстиями (ячейками) для установки пучков отработавших сборок ТВЭЛ и центральной трубы с хвостовиком для грузового захвата. Центры ячеек в плане расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы. Чехол предназначен для размещения 102 пучков тепловыделяющих сборок РБМК. Для размещения пучков тепловыделяющих элементов в чехле, изготовленном из нержавеющей стали, предусмотрены 102 открытые сверху трубы, заваренные в верхней решетке чехла и не доходящие до его днища. Для обеспечения требуемого взаимного расположения чехловых труб и предотвращения их недопустимых прогибов при аварии, связанной с падением контейнера, в чехле установлено пять диафрагм, охватываемых установленной по высоте чехла цилиндрической перфорированной обечайкой.

Известный металло-бетонный контейнер имеет относительно большой полезный объем, однако количество размещаемых в контейнере пучков ТВЭЛ ограничено конструктивно наличием труб для размещения ТВЭЛ, что обуславливает увеличение шага ячеек и, соответственно, ограничивает их количество. Вместе с этим наличие цилиндрической перфорированной обечайки, установленной по высоте чехла вокруг диафрагм, с одной стороны, ухудшает условия теплоотвода от ОЯТ и приводит к повышению температуры нагрева ТВЭЛ, а с другой стороны, уменьшает площадь поперечного сечения, в пределах которого могут быть размещены ячейки, что также ограничивает количество последних.

Известен также чехол, входящий в состав металло-бетонного контейнера для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК (патент RU 2324241, G21F 5/08, опубл. 10.05.2008). Чехол состоит из соединенных между собой продольными стержневыми элементами диафрагм с ячейками для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральной трубы с хвостовиком для грузового захвата. Центры ячеек в плане (вид сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы. При этом определенная часть ячеек (в варианте исполнения 42 ячейки из 144) содержит трубчатые элементы, которые установлены в фиксированном положении соответственно между смежными диафрагмами. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек.

Каждая ячейка предназначена для установки пучка тепловыделяющих элементов, помещенного в ампулу. В варианте чехол снабжен торцевыми подпружиненными элементами, которые установлены на нижней диафрагме, каждый напротив соответствующей ячейки, с возможностью взаимодействия с ампулой, при этом ампула поджимается к крышке контейнера с целью исключения продольных перемещений относительно чехла в процессе транспортировки ОЯТ, например, железнодорожным транспортом, когда контейнер находится в горизонтальном положении. В варианте исполнения торцевой подпружиненный элемент содержит центральный шток с опорным плунжером, опирающимся через пружину в днище стакана. Стакан посредством втулки и болтов жестко соединен с нижней диафрагмой. Перемещение опорного плунжера относительно стакана ограничено торцевыми поверхностями.

Чехол имеет опорные демпфирующие элементы, выполненные каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла при аварийной ситуации. Демпфирующие элементы установлены с наружной стороны нижней диафрагмы. В варианте исполнения демпфирующие элементы выполнены в виде приваренных к нижней диафрагме правильных шестиугольников с Т-образным профилем поперечного сечения.

Этот чехол принимается за прототип как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому техническому решению.

Недостатком чехла является то, что он рассчитан на 144 ампулы, содержащими пучки отработавших тепловыделяющих элементов (ПТ). В настоящее время требуется размещение 150 ампул с ПТ. Это обусловлено тем, что при разгрузке чехла в сухом хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) реакторов РБМК-1000 ампулы с ПТ устанавливаются в пеналы вместимостью каждый по 30 ампул с ПТ. Работа по перегрузке из пеналов в чехол проводится дистанционно с помощью манипуляторов оператором, находящимся в помещении, изолированном от зала перегрузки. После полной загрузки пенала ампулами с ПТ пенал дистанционно закрывается крышкой, которая затем приваривается герметично к корпусу пенала. После чего загруженный пенал с помощью перегрузочной машины переносится в зал хранения ОЯТ. Неполная загрузка пенала в штатной ситуации не допускается, поэтому количество перевозимых ампул с ПТ в контейнере должно быть кратно 30.

Также недостатком является то, что при разгрузке приходится извлекать из чехла по одной ампуле с ПТ, которая затем устанавливается в пенал, при этом процесс перегрузки занимает значительное время.

Задачей настоящего изобретения является создание чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок, обладающего повышенной вместимостью, достаточно простым регламентным обслуживанием и ремонтом при эксплуатации чехла.

Технический результат заключается в обеспечении оптимального ядернобезопасного расположения в чехле 150 ампул с ПТ, из которых большая часть должна находиться в кассетах пенала, вмещающих по 30 ампул с ПТ каждая.

Технический результат достигается тем, что в чехле, содержащем нижнюю диафрагму, торцовые подпружиненные элементы для ампул с ПТ, установленные на нижней диафрагме, демпфирующие элементы, установленные с наружной стороны нижней диафрагмы, центральную трубу, имеющую хвостовик для грузового захвата, на нижнюю диафрагму установлены устройства поджима каждой кассеты пенала, с наружной стороны нижней диафрагмы установлены съемные опоры, на нижнюю диафрагму и центральную трубу установлен и закреплен на нижней диафрагме с помощью крепежных элементов съемный блок каналов, включающий четыре трубы с направляющими планками для кассет пенала, соединенные между собой вставками, а снаружи - диафрагмами, имеющими суммарно 30 каналов, в которые установлены трубы для ампул с ПТ.

В варианте исполнения чехла блок каналов состоит из нескольких одинаковых по конструкции продольных секций, имеющих каждая вставки между труб для кассет пенала, по торцам снаружи труб - диафрагмы с каналами, в которые установлены трубы для ампул с ПТ. Секции соединены между собой с помощью крепежных элементов, установленных в имеющиеся в диафрагмах отверстия.

В варианте исполнения на нижней диафрагме торцевые подпружиненные элементы для ампул расположены следующим образом:

- в зонах труб для кассет пенала: первый ряд, состоящий из 6 каналов, размещен по окружности относительно центра трубы, второй ряд, состоящий из 12 каналов, размещен так, что центры каналов в плане расположены по контуру правильного шестиугольника, третий ряд также состоит из 12 каналов, поделенных на пары, размещенные против каждой стороны предыдущего ряда;

- в зонах диафрагм с каналами: по центру каждой трубы канала.

Выполнение чехла в виде конструкции, имеющей нижнюю диафрагму с демпфирующими элементами, установленные на нижней диафрагме съемные опоры, торцовые подпружиненные элементы для ампул с ПТ и устройства поджима кассет пенала, обеспечивает при размещении чехла с ОЯТ в контейнере поджим каждой ампулы с ПТ и каждой кассеты ампулы в продольном направлении.

Наличие в конструкции блок каналов, содержащего четыре трубы с направляющими планками для кассет пенала, соединенные между собой вставками, а снаружи - диафрагмами, имеющими суммарно 30 каналов, в которые установлены трубы для ампул с ПТ, позволяет разместить в чехле 30 ампул с ПТ в диафрагмах и четыре кассеты пенала, в каждой из которых размещается по 30 ампул с ПТ. Таким образом, конструкция чехла позволяет обеспечить оптимальное ядернобезопасное расположение в чехле 150 ампул с ПТ.

Выполнение каждого блока каналов из нескольких секций, соединяемых между собой крепежом, позволяет применить доступную известную технологию изготовления, достаточно простое регламентное обслуживание и ремонт при эксплуатации чехла.

На фиг.1 изображена конструкция чехла для размещения отработавших тепловыделяющих сборок реактора РБМК-1000; на фиг.2 - вид сверху на чехол.

Чехол выполнен из нержавеющей стали и содержит:

- нижнюю диафрагму 1 с приваренными к ней демпфирующими элементами 2 и центральной трубой 3. На центральной трубе 3 закреплен съемный хвостовик 4. На нижней диафрагме 1 установлены восемь съемных опор 5, 150 торцовых подпружиненных элементов 6 для ампул с ПТ и четыре устройства поджима 7 кассет пенала;

- секции блока каналов 8, установленные на нижней диафрагме 1 и центральной трубе 3. Секции блока каналов 8 выполнены сварными и состоят из четырех труб 9 со съемными направляющими планками 10, вставок 11 и диафрагм 12, имеющих по 8 каналов, и диафрагм 13, имеющих по 7 каналов, приваренных к трубам 9. В каналы, имеющиеся в диафрагмах 12 и 13, установлены трубы 14. Секции блока каналов 8 скреплены между собой болтами 15 и гайками 16. Нижняя секция блока каналов 8 закреплена на нижней диафрагме 1 болтами 17.

Заявляемый чехол для размещения отработавших тепловыделяющих сборок реактора РБМК-1000 эксплуатируется следующим образом.

Чехол с помощью грузоподъемного устройства, присоединяемого к хвостовику 4, устанавливается в рабочую позицию. Местом размещения чехла может быть специально оборудованная площадка с подставкой. Для установки чехла в заданное угловое положение при виде на него сверху используют пазы «а» в диафрагмах 1, 12 и 13, в которые заходят направляющая подставки или контейнера. Установка кассет пенала в чехол, а затем ампул с ПТ в кассеты пенала и каналы в диафрагмах 12 и 13 с трубами 1 производится в воздушной среде. Ампулы с ПТ загружают по одной в заданной последовательности с помощью специального грузоподъемного устройства. После загрузки чехол переносится грузоподъемным устройством в требуемое место и затем устанавливается в контейнер транспортного упаковочного комплекта по заданному технологическому регламенту. При транспортировании контейнер, как правило, переводят в горизонтальное положение. После транспортирования контейнер переводится в вертикальное положение и производится его разупаковывание по установленному технологическому регламенту. Из чехла с помощью специального перегрузочного устройства извлекают ампулы с ПТ, а также кассеты пенала с установленными в них ампулами с ПТ, которые затем размещают в соответствующих пеналах хранения.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к дистанционирующим устройствам, в которых размещаются изделия с установленными в них разделанными на пучки отработавшими топливными элементами (ПТ) реактора РБМК-1000 во время их транспортирования и хранения в контейнерах. Чехол предназначен для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок, обладает повышенной вместимостью. Регламентное обслуживание и ремонт при эксплуатации чехла просты. Чехол содержит нижнюю диафрагму, торцовые подпружиненные элементы для ампул, установленные на нижней диафрагме, демпфирующие элементы, установленные с наружной стороны нижней диафрагмы, центральную трубу, имеющую хвостовик для грузового захвата. На нижней диафрагме вокруг центральной трубы закреплен съемный блок каналов, включающий четыре сопряженные трубы с направляющими планками для кассет пенала, соединенные между собой вставками, а снаружи - диафрагмами, имеющими каналы, в которые установлены трубы для ампул. На нижнюю диафрагму установлены устройства поджима каждой кассеты пенала, а с наружной стороны нижней диафрагмы установлены съемные опоры. Технический результат: обеспечение оптимального ядернобезопасного расположения в чехле 150 ампул с ПТ, из которых большая часть должна находиться в кассетах пенала, вмещающих по 30 ампул с ПТ каждая. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1.Чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора РБМК-1000, содержащий нижнюю диафрагму, торцовые подпружиненные элементы для ампул, установленные на нижней диафрагме, демпфирующие элементы, установленные с наружной стороны нижней диафрагмы, центральную трубу, имеющую хвостовик для грузового захвата, отличающийся тем, что на нижней диафрагме вокруг центральной трубы закреплен съемный блок каналов, включающий четыре сопряженные трубы с направляющими планками для кассет пенала, соединенные между собой вставками, а снаружи - диафрагмами, имеющими каналы, в которые установлены трубы для ампул, на нижнюю диафрагму установлены устройства поджима каждой кассеты пенала, а с наружной стороны нижней диафрагмы установлены съемные опоры.

2. Чехол по п.1, отличающийся тем, что блок каналов состоит из нескольких одинаковых по конструкции продольных секций, при этом каждая секция имеет вставки между труб для кассет пенала, по торцам снаружи труб - диафрагмы с каналами, в которые установлены трубы для ампул.

3. Чехол по п.2, отличающийся тем, что секции соединены между собой с помощью крепежных элементов, установленных в имеющиеся в диафрагмах отверстия.

4. Чехол по п.1, отличающийся тем, что на нижней диафрагме торцевые подпружиненные элементы для ампул расположены следующим образом:
- в зонах труб для кассет пенала: первый ряд, состоящий из 6 каналов, размещен по окружности относительно центра трубы, второй ряд, состоящий из 12 каналов, размещен так, что центры каналов в плане расположены по контуру правильного шестиугольника, третий ряд также состоит из 12 каналов, поделенных на пары, размещенные против каждой стороны предыдущего ряда;
- в зонах диафрагм с каналами: по центру каждой трубы канала.

5. Чехол по п.1, отличающийся тем, что трубы для ампул установлены в каналы диафрагм в количестве 30 штук, причем с противолежащих сторон относительно центральной трубы по одинаковому количеству труб: по 8 и 7 соответственно.