ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ БЛОКА ВЫЕМНОГО Российский патент 2016 года по МПК G21C19/10 

Изобретение относится к атомной технике, а именно к подъемно-транспортному оборудованию, и может быть использовано для перегрузки радиоактивных изделий в ядерном реакторе с жидкометаллическим теплоносителем как транспортное приспособление для обеспечения загрузки, управления блоком выемным в реакторном моноблоке (МБР) и выгрузки его из МБР.

После вывода из работы реакторного моноблока для перегрузки элементов активной зоны реактора с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем требуется, учитывая условия ядерной и радиационной безопасности, осуществить технологические операции по загрузке блока выемного со свежими тепловыделяющими сборками (СТВС) в МБР и выгрузке блока выемного без отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) из МБР в шахту. Особенностью процесса перегрузки блока выемного является то, что оборудование работает под слоем жидкометаллического теплоносителя и процесс проходит под воздействием значительной выталкивающей силы тяжелого жидкометаллического теплоносителя за счет его высокой плотности, которая превышает плотность материала (стали), из которого изготовлены оборудование и приспособление для транспортировки. При этом необходимо учитывать воздействие высоких температур тяжелого жидкометаллического теплоносителя и высокую степень радиоактивного загрязнения извлеченного оборудования.

Учитывая, что реакторные установки малой мощности с быстрыми реакторами, охлаждаемыми жидкометаллическим свинцово-висмутовым теплоносителем (СВТ) с использованием модульного принципа построения энергоблока, в частности, такими как свинцово-висмутовый быстрый реактор типа СВБР, являются пилотными в части осуществления в атомной отрасли масштабных высокотехнологичных проектов, то аналоги приспособления для транспортировки блока выемного по тому же назначению, по технической сущности и по достигаемому результату при его использовании авторами и заявителем не выявлены.

В основу изобретения положена задача разработки с обеспечением радиационной безопасности работ конструкции приспособления для эффективной и надежной транспортировки блока выемного при его загрузке с преодолением значительной выталкивающей силы теплоносителя, а также выгрузки.

Для решения поставленной задачи предложена многоуровневая конструкция приспособления для транспортировки блока выемного (ПТБВ), представляющая собой плиту на опорах с элементами закрепления/раскрепления с блоком выемным и «грибком» для сцепления с захватом перегрузочного скафандра, которая обеспечивает возможность стыковки и зацепления с силовыми и поворотными шпильками блока выемного. ПТБВ состоит из рамы, образованной четырьмя плитами с проходящими через них пятью колоннами, подхватов, предназначенных для соединения с силовыми шпильками блока выемного, и поворотных механизмов, предназначенных для контакта с соответствующими элементами захвата перегрузочного скафандра. При этом рама является силовой конструкцией, предназначенной для размещения этих механизмов. Причем подхваты включают в себя три штанги, а поворотный механизм включает в себя шесть штанг. Кроме того, штанги имеют выступающие над верхней плитой восьмигранные головки поворотные. Гнезда нижней плиты рамы для штанг подхватов оснащены рычагами для соединения с «грибками» силовых шпилек блока выемного, а для штанг поворотного механизма оснащены шестигранными головками поворотными для соединения с шестигранными поворотными шпильками блока выемного.

При использовании заявляемого изобретения могут быть получены, в частности, следующие технические результаты:

- удержание блока выемного от всплытия в жидкометаллическом теплоносителе;

- повышение надежности в работе;

- улучшение ядерной и радиационной безопасности;

- расширение технологических возможностей перегрузочного оборудования;

- возможность управления элементами раскрепления блока выемного в корпусе МБР.

Технический результат достигается следующим.

Наличие «грибка» позволяет расширить применение захватов для грузов с центральной фигурной головкой.

Заложенный большой запас прочности в конструкцию ПТБВ позволяет повысить ее надежность.

Вынесение управляющих механизмов за пределы теплоносителя позволяет увеличить надежность работы устройства.

Улучшению ядерной и радиационной безопасности способствует образование биологической защиты в виде верхней мощной плиты в конструкции ПТБВ.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-7:

фиг. 1 - общий вид перегрузочного скафандра с ПТБВ и блоком выемным;

фиг. 2 - конструкция ПТБВ;

фиг. 3 - элемент А (силовая шпилька), элемент Б (поворотная шпилька), элемент В (штанга с восьмигранной головкой поворотной), элемент Г (силовая шпилька доработанная);

фиг. 4 - верхняя часть конструкции ПТБВ;

фиг. 5 - вид Д на фиг. 4;

фиг. 6 - разрез Е-Е на фиг. 5;

фиг. 7 - загрузка блока выемного с СТВС в МБР.

ПТБВ 1 представляет собой рамную переходную конструкцию, пристыковываемую к верхнему торцу блока выемного 2 для выполнения транспортных операций с ним посредством комплекса перегрузочного оборудования (фиг. 1, 4 и 7), в составе которого: перегрузочный скафандр 3 с захватом 4, коробка переходная 5 и канал направляющий 6 с плитой установочной 7.

ПТБВ 1 (фиг. 2 и 3) представляют собой сварную конструкцию, состоящую из четырех горизонтальных плит 8, 9, 10 и 11 с проходящими через них пятью колоннами 12, и является силовой структурой, предназначенной для размещения механизмов: подхватов 13 для закрепления на блоке выемном 2 с его силовыми шпильками 14 и поворотных механизмов 15 для управления поворотными шпильками 16 блока выемного 2.

Каждый подхват 13 (фиг. 2 и 3) состоит из рычагов 17 в количестве трех, штока 18, длинной штанги 19, ходового винта 20, гайки 21 и восьмигранной головки 22. Штанги 19 подхватов 13 проходят через все плиты и имеют выступающие над верхней плитой 8 восьмигранные головки 22, а в гнездах 23 нижней плиты 11 рычаги 17 для соединения с «грибками» 24 силовых шпилек 14 (фиг. 3) блока выемного 2.

Поворотный механизм 15 состоит из поворотной головки 25 с внутренним шестигранником, в частности, размером под ключ 41 мм и наружными лысками под ключ, одинарной шарнирной муфты 26, дисковой муфты 27, длинной штанги 19 и восьмигранной головки 22. Штанги 19 поворотных механизмов 15 проходят через все плиты и имеют выступающие над верхней плитой 8 восьмигранные головки 22 и в гнездах 28 нижней плиты 11 поворотные головки 25 для соединения с поворотными шпильками 16 блока выемного 2. Восьмигранные головки 22, в частности, имеют размер под ключ 30 мм и предназначены для контакта с соответствующими элементами захвата 4 перегрузочного скафандра 3.

Подхваты 13 в количестве трех и поворотные механизмы 15 в количестве шести ориентированы строго по осям силовых 14 и поворотных 16 шпилек блока выемного 2 и занимают всю высоту ПТБВ 1.

ПТБВ 1 оснащено «грибком» 29 (фиг. 4), за головку которого при подъеме фиксируется грузозахватный элемент захвата 4.

Втулка 30 (фиг. 3 элемент В) принадлежит промежуточному редуктору 31 (фиг. 5), расположенному на верхнем торце захвата 4. На верхнем торце захвата 4 расположен и редуктор 32 (фиг. 5).

Коробка переходная 5 установлена на корпусе МБР 33.

В направляющем канале 6 имеется кольцевая проточка 34.

При помощи выходных валов 35 блока приводов 36 производится сцепление с втулками 30 (фиг. 6) захвата 4. Блок приводов 36 расположен на образующей канала направляющего 6.

В частном случае, при загрузке блока выемного 2 с СТВС в МБР 33 работа ПТБВ осуществляется следующим образом (фиг. 7).

Свежий блок выемной 2 собран в шахте для сборки блока выемного. ПТБВ 1 устанавливают и закрепляют на свежем блоке выемном 2.

При этом подхваты 13 и поворотные механизмы 15 работают следующим образом.

Подхват 13 является управляемым механизмом. Рычаги 17, проворачиваясь по своим осям, смыкаются вокруг силовой шпильки 14 блока выемного 2 и охватывают ее «грибок» 24. Управляются рычаги 17 от штока 18. Шток 18, опускаясь, надавливает на сферические концы рычагов 17 и они поворачиваются, высвобождая «грибок» 24 силовой шпильки 14. При перемещении вверх шток 18 поворачивает рычаги 17 в обратном направлении. Происходит смыкание рычагов 17 вокруг «грибка» 24 силовой шпильки 14. Благодаря конфигурации штока 18 рычаги 17 самопроизвольно раскрыться (провернуться) не смогут. Поступательное движение шток 18 получает от ходового винта 20, жестко с ним связанного. Ход штока 18 ограничен упором, который одновременно не дает ходовому винту 20 провернуться. Гайка 21 вращается и толкает ходовой винт 20. Вращение гайка 21 получает от штанги 19 с восьмигранной головкой 22, которая в свою очередь контактирует с восьмигранной втулкой 30 (фиг. 3 элемент В) редуктора 31.

Работа поворотных механизмов 15. Поворотная головка 25 (фиг. 3) с внутренним шестигранником (размер под ключ 41 мм) стыкуется с шестигранником поворотной шпильки 16 блокировочного механизма блока выемного 2. Возможные перекосы и смещения их осей компенсируются разумными зазорами в конструкции, дисковой муфтой 27 и одинарной шарнирной муфтой 26. Перечисленные элементы конструкции жестко связаны между собой, со штангой 19 и восьмигранной головкой 22 на конце ее. Поворот на расчетный угол восьмигранная головка 22 получает от редуктора 32 (фиг. 5).

Шибер (не показан) коробки переходной 5 закрыт и уплотнен.

Далее с помощью крана и стандартной грузоподъемной траверсы транспортируют из места хранения в центральном зале и устанавливают плиту установочную 7 в проеме на отметке +9,000 м и канал направляющий 6 (фиг. 7). При этом канал направляющий 6 выставляют соосно с центральным отверстием коробки переходной 5. Производят установку элементов и выполняют герметизацию стыка между коробкой переходной 5 и каналом направляющим 6.

В помещении центрального зала навешивают на крюк крана перегрузочный скафандр 3, переносят его к шахте сборки блока выемного с СТВС и устанавливают на верхний фланец шибера (не показан) шахты. Крюк крана от перегрузочного скафандра 3 не отстыковывают. Производят разуплотнение шибера перегрузочного скафандра 3 и переводят его в открытое положение. Разгерметизируют и открывают шибер шахты хранения блока выемного с СТВС. Опускают захват 4 в положение, при котором он достигнет кольцевого упора «грибка» 29 ПТБВ 1. Происходит сцепление захвата 4 с «грибком» 29 ПТБВ 1. Перемещают захват 4 с разной скоростью. Затем поднимают захват 4 с разогретыми ПТБВ 1 и блоком выемным 2 с СТВС в крайнее верхнее положение перегрузочного скафандра 3. Переводят шибер перегрузочного скафандра 3 в закрытое положение и производят его уплотнение. Переносят перегрузочный скафандр 3 к реакторному проему и устанавливают на верхний торец плиты установочной 7, не отстыковывая крюк крана. Производят разуплотнение шибера перегрузочного скафандра 3 и переводят его в открытое положение. Присоединяют патрубки подвода и отвода газовых сред к перегрузочному скафандру 3 и каналу направляющему 6. Включают отсос воздуха из общего внутреннего объема перегрузочного скафандра 3 и канала направляющего 6. Заполняют перегрузочный скафандр 3 инертным газом. Разуплотняют и открывают шибер коробки переходной 5. Опускают захват 4 с ПТБВ 1 и с блоком выемным 2 с СТВС в крайнее нижнее положение до жесткого упора нижнего торца его в кольцевую проточку 34 (фиг. 4) направляющего канала 6.

Производят сцепление выходных валов 35 блока приводов 36 с втулками (не показаны) захвата 4, повернув шесть крепящих замков (сегментов) (не показаны) блока выемного 2 при помощи приводов 32, расположенных на верхнем торце захвата 4. Блок выемной 2 закрепляют в корпусе МБР 33 для предотвращения его всплытия от действия выталкивающей силы. Поворачивают три штанги 19, управляющие подхватами 13, до устранения контакта с силовыми шпильками 14 блока выемного 2. Отстыковывают выходные валы 35 блока приводов 36 от втулок 30 захвата 4.

Поднимают захват 4 с ПТБВ 1 (без блока выемного 2) в промежуточное положение (над зеркалом расплава) для стекания СВТ и выдерживают ПТБВ 1 в этом положении 30 ±5 минут. Затем поднимают захват 4 с ПТБВ 1 в крайнее верхнее положение перегрузочного скафандра 3. Переводят шибер перегрузочного скафандра 3 в закрытое положение и производят его уплотнение. Переводят шибер коробки переходной 5 в закрытое положение и производят его уплотнение. Через патрубки для заполнения и отвода газовых сред канала направляющего 6 производят удаление загрязненной газовой среды из его внутреннего пространства с заменой ее на чистый воздух реакторного бокса. С помощью крана перегрузочный скафандр 3 транспортируют из места загрузки блока выемного 2 (из проема реакторного бокса) в центральном зале и устанавливают на штатное место хранения, предварительно выгрузив ПТБВ 1 в шахту для проведения дезактивации.

Таким образом, ПТБВ, предназначенное для закрепления/раскрепления на блоке выемном и сцепления с захватом перегрузочного скафандра, позволяет эффективно и надежно осуществить транспортировку блока выемного с СТВС для установки в МБР.

Изобретение относится к атомной технике, а именно к подъемно-транспортному оборудованию, и может быть использовано для перегрузки радиоактивных изделий в ядерном реакторе с жидкометаллическим теплоносителем как транспортное приспособление для обеспечения перегрузки. Многоуровневая конструкция приспособления для транспортировки блока выемного представляет собой рамную сварную структуру на опорах с элементами закрепления/раскрепления с блоком выемным и захватом перегрузочного скафандра, которая обеспечивает возможность стыковки и зацепления с силовыми и поворотными шпильками блока выемного. Технический результат - расширение технологических возможностей перегрузочного оборудования. 7 ил.

Приспособление для транспортировки блока выемного, характеризующееся тем, что состоит из сварной конструкции, образованной четырьмя плитами с проходящими через них пятью колоннами, подхватов, предназначенных для соединения с силовыми шпильками блока выемного, и поворотных механизмов, предназначенных для контакта с соответствующими элементами захвата перегрузочного скафандра, при этом сварная конструкция является силовой структурой, предназначенной для размещения этих механизмов, причем подхваты включают в себя три штанги, а поворотный механизм включает в себя шесть штанг, притом штанги имеют выступающие над верхней плитой восьмигранные головки поворотные, и, кроме того, гнезда нижней плиты рамы для штанг подхватов оснащены рычагами для соединения с «грибками» силовых шпилек блока выемного, а для штанг поворотного механизма оснащены головками поворотными для соединения с поворотными шпильками блока выемного.