РЕШЕТКА ПЕНАЛА ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2015 года по МПК G21C19/06 

Изобретение относится к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к загрузке, транспортированию и выгрузке ампул с пучками тепловыделяющих элементов реактора РБМК-1000 из транспортного чехла в пеналы сухого хранилища.

Известен способ обращения с отработавшим ядерным топливом (патент №2491665, кл. G21F 19/06), включающий размещение на АЭС пучков тепловыделяющих элементов (твэлов) в ампулах (патент №2353010, G21F 5/008), загрузку части ампул с пучками твэлов в решетки пеналов, размещенные в гнездах транспортного чехла, а части ампул - в ячейки чехла, размещенные между гнездами. В камере комплектации пеналов (ККП) сухого хранилища краном-манипулятором грузоподъемностью 4000 кг загруженные ампулами решетки поочередно извлекаются из гнезд транспортного чехла и устанавливаются в корпуса пеналов, а ампулы из ячеек чехла перегружаются по одной в корпус пенала с помощью электромеханического манипулятора грузоподъемностью 500 кг.

После установки решеток с ампулами в корпуса пеналов и заполнения решетки пенала ампулами из ячеек транспортного чехла на корпуса пеналов устанавливают крышки, соединяют их с корпусами на сварке, осуществляют через клапаны крышек вакуумирование и заполнение пеналов азотно-гелиевой смесью с избыточным давлением, после чего герметизируют клапаны сваркой. Загруженные пеналы краном-манипулятором устанавливаются в гнезда перегрузочной машины, с помощью которой загруженные пеналы устанавливаются в гнезда хранения сухого хранилища.

Известна решетка герметичного пенала хранения отработавшего ядерного топлива (см. патент РФ №2435239, МПК G21C 19/06, 2010), выполненная в виде набора дисков с соосными отверстиями, образующими ячейки для размещения кондиционных отработавших пучков твэлов. Диски закреплены на вертикальных стойках, а в центральное отверстие решетки устанавливается дополнительная ампула с пучком твэлов.

К недостаткам известной решетки относится то, что при реализации способа транспортирования по патенту №2491665 пенал с известной решеткой может быть использован только для загрузки в него индивидуальных ампул, размещенных в ячейках транспортного чехла, вследствие того, что решетка не извлекается из корпуса пенала и не может быть отправлена с транспортным чехлом на АЭС для загрузки в нее ампул с пучками твэлов.

Известна решетка герметичного пенала хранения отработавшего ядерного топлива реактора РБМК-1000 по патенту №2491665.

Решетка выполнена с возможностью извлечения из корпуса пенала и установки в гнездо транспортного чехла. Решетка снабжена основанием с присоединенными к нему вертикальными стойками и центральной трубой, и ячейками для размещения ампул с пучками твэлов. Ячейки выполнены в несколько соосных ярусов, состоящих из трубчатых гильз, соединенных с центральной трубой, вертикальными стойками и между собой пластинами с образованием круглых и треугольных ячеек. Оси симметрии ячеек располагаются в вершинах равносторонних треугольников, причем диаметр вписанной окружности треугольных ячеек равен внутреннему диаметру круглых ячеек. Торцы пластин, расположенных между вертикальными стойками, выполнены V-образной формы. В основании выполнены отверстия, соосные с осями симметрии ячеек, а в центральной трубе установлен грибок, по форме повторяющий грибок крышки пенала.

При извлечении решетки из гнезда транспортного чехла захватом крана-манипулятора зацепляют решетку с ампулами за грибок, установленный на центральной трубе, извлекают из транспортного чехла и устанавливают в корпус пенала. Известная решетка имеет 30 ячеек для размещения ампул.

Известная решетка принята заявителем в качестве прототипа.

Недостатком известной решетки является то, что конструкция и размеры центральной трубы не позволяют разместить в ней дополнительную ампулу даже после снятия грибка.

Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой решетки, заключается в выполнении центральной трубы с возможностью размещения в ней ампулы.

Указанный технический результат достигается тем, что в решетке, включающей присоединенные к основанию центральную трубу, вертикальные стойки с присоединенными к ним пластинами и ячейки для размещения ампул с пучками твэлов, выполненные в несколько соосных ярусов, основание, в котором выполнены отверстия, соосные с осями симметрии ячеек, внутренний диаметр центральной трубы выполнен равным внутреннему диаметру ячеек, в основании по оси центральной трубы выполнено отверстие, а решетка снабжена устройством для ее зацепления после извлечения ампулы из центральной трубы.

В частном случае исполнения в верхней части центральной трубы выполнены пазы по типу байонетного соединения.

В другом частном случае исполнения ячейки решетки могут быть выполнены с возможностью установки в них ампул с увеличенным диаметром.

Выполнение внутреннего диаметра центральной трубы равным внутреннему диаметру ячеек и выполнение отверстия в основании по оси центральной трубы позволяет при загрузке ампул на АЭС разместить в центральной трубе ампулу с пучком твэлов и, тем самым, обеспечить транспортирование решетки с максимально возможным количеством ампул.

Снабжение решетки устройством для ее зацепления после извлечения ампулы из центральной трубы позволяет в ККП извлечь ампулу из центральной трубы, осуществить зацепление и перегрузку решетки из транспортного чехла в корпус пенала, после чего вновь установить эту ампулу в центральную трубу и, тем самым, обеспечить заполнение пенала хранения максимально возможным количеством ампул с пучками твэлов.

Выполнение в верхней части центральной трубы пазов по типу байонетного соединения позволяет после извлечения ампулы из центральной трубы осуществить зацепление решетки захватом.

Выполнение ячеек решетки с возможностью установки в них ампул с увеличенным диаметром позволяет осуществить загрузку в ампулы, транспортирование и хранение некондиционных пучков твэлов.

Предлагаемое изобретение иллюстрируются чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - предлагаемая решетка в разрезе;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 решетки для ампул с кондиционными пучками твэлов;

на фиг. 3 - вид А на фиг. 1 решетки с некондиционными пучками твэлов;

на фиг. 4 - предлагаемая решетка с установленным на центральную трубу захватом.

Предлагаемая решетка 1 (см. фиг. 1 и 2) содержит центральную трубу 2 и вертикальные стойки 3, присоединенные к основанию 4. Решетка 1 содержит несколько соосных ярусов 5, состоящих из трубчатых гильз 6, соединенных с центральной трубой 2, вертикальными стойками 3 и между собой пластинами 7 с образованием круглых 8 и треугольных 9 ячеек, оси симметрии которых располагаются в вершинах равносторонних треугольников. Диаметры вписанных окружностей треугольных ячеек 9 и внутренний диаметр центральной трубы 2 выполнены равными внутреннему диаметру круглых ячеек 8. В основании 4 выполнены отверстия 10, соосные с осями симметрии ячеек 8 и 9, и отверстие 11 по оси центральной трубы 2.

В центральной трубе 2 выполнены пазы по типу байонетного замка, включающего вертикальные 12 и 13 пазы и соединяющий их горизонтальный паз 14. В ячейки 8, 9 и центральную трубу 2 устанавливаются ампулы 15 с пучками твэлов.

В результате длительного хранения в пристанционном хранилище после нахождения в ядерном реакторе на АЭС имеются некондиционные топливные сборки со значительными отклонениями от прямолинейности и увеличенным наружным диаметром пучка твэлов. Для загрузки некондиционных пучков твэлов требуется применение ампул 15 с увеличенным внутренним диаметром, что, в свою очередь, потребует увеличения как диаметра ячеек 8 и 9 решетки, так и шага между ними. Исходя из этого, для транспортирования и хранения ампул 15 с кондиционными, или некондиционными пучками твэлов необходимо иметь в съемной решетке ячейки 8 и 9 и центральную трубу 2 с различными внутренними диаметрами.

Решетка для транспортирования кондиционных пучков твэлов (см. фиг. 2) содержит шесть круглых 8 и двадцать четыре треугольных 9 ячеек. При этом внутренний диаметр ячеек 8 и 9 и центральной трубы 2 составляет 98 мм, а максимальная вместимость решетки составляет 31 ампулу.

Проведенные на АЭС измерения некондиционных пучков твэлов показали, что для их размещения в ампулах необходимо увеличить внутренний диаметр ампул до 98 мм.

Решетка для транспортирования некондиционных пучков твэлов (см. фиг. 3) содержит шесть круглых 8 и двенадцать треугольных 9 ячеек. При этом внутренний диаметр ячеек 8 и 9 и центральной трубы 2 решетки составляет 104 мм, а ее максимальная вместимость составит 19 ампул.

В центральную трубу 2, после извлечения из нее ампулы 15, может устанавливаться (см. фиг. 4) захват 16, штифты 17 которого при установке последовательно входят в пазы 12, 14 и 13. Захват 16 снабжен грибком 18, по форме повторяющим грибок пенала, в верхней части которого выполнена расточка 19, по форме повторяющая крышку ампулы. Захват 16 также снабжен пружиной 20 и защитным буртом 21.

Предлагаемая решетка 1 эксплуатируется следующим образом.

Решетки 1, в ячейках 8, 9 и центральных трубах 2 которых установлены порожние ампулы 15, поступают в гнездах транспортного чехла на АЭС, где в ампулы 15 помещаются кондиционные или некондиционные пучки твэлов. После доставки транспортного чехла и установки его в камере комплектации пеналов электромеханическим манипулятором из центральной трубы 2 извлекается ампула 15 и устанавливается на временное хранение. Далее электромеханическим манипулятором захват 16 зацепляется за расточку 19, устанавливается в центральную трубу 2 и поворачивается в ней, при этом штифты 17 последовательно входят в пазы 12, 14 и 13 центральной трубы и приподнимаются пружиной 20, полностью входя в пазы 13. Электромеханический манипулятор расцепляется с захватом 16, установленным на центральной трубе 2. Далее захватом крана-манипулятора решетка 1 зацепляется за грибок 18, при этом опорный диск 21 используется в качестве опоры для захвата крана-манипулятора. Решетка 1 извлекается из гнезда транспортного чехла и перегружается в корпус пенала. Захват крана-манипулятора расцепляется с грибком 18 захвата 16, который затем снимается с центральной трубы 2 электромеханическим манипулятором, а в центральную трубу 2 устанавливается ранее извлеченная из нее ампула 15.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к загрузке, транспортированию и выгрузке ампул с пучками тепловыделяющих элементов реактора РБМК-1000 из транспортного чехла в пеналы сухого хранилища. Решетка включает в себя присоединенные к основанию центральную трубу, вертикальные стойки и ячейки для размещения ампул с пучками твэлов, выполненные в несколько соосных ярусов. В основании выполнены отверстия, соосные с осями симметрии ячеек и отверстие по оси центральной трубы. Внутренний диаметр центральной трубы выполнен равным внутреннему диаметру ячеек, а верхняя часть центральной трубы снабжена устройством для ее зацепления после извлечения из нее ампулы. Технический результат - возможность размещения в центральной трубе ампулы с кондиционным или некондиционным пучком твэлов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Решетка пенала хранения отработавшего ядерного топлива реактора РБМК-1000, включающая присоединенные к основанию центральную трубу, вертикальные стойки и ячейки для размещения ампул с пучками твэлов, выполненные в несколько соосных ярусов, основание, в котором выполнены отверстия, соосные с осями симметрии ячеек, отличающаяся тем, что внутренний диаметр центральной трубы выполнен равным внутреннему диаметру ячеек, в основании по оси центральной трубы выполнено отверстие, а решетка снабжена устройством для ее зацепления после извлечения ампулы из центральной трубы.

2. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части центральной трубы выполнены пазы по типу байонетного соединения.

3. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что ее ячейки выполнены с возможностью установки в них ампул с увеличенным диаметром.