Наводящее зажимное устройство Российский патент 2021 года по МПК B66C1/66 

Изобретение относится к области ядерной энергетики в частности, к методам обращения с твёрдыми радиоактивными отходами высокой степени активности (ВАО ТРО) и может быть использовано при перечехловке и обращении с отработавшими дефектными тепловыделяющими сборками (ОТВС), уложенными нештатно в ячейках дефектных чехлов для ОТВС или в ячейках хранилищ береговых технических баз (БТБ), судов атомного технологического обслуживания (АТО) или в защитных транспортных контейнерах (ТК).

Дефектная ОТВС - это топливная сборка, выгруженная из реактора и деформированная в ходе перегрузки или технологического обращения. При этом, возможно нарушение геометрии топливной сборки, а также возникновение просыпи элементов топлива в местах возникновения процессов коррозии.

Дефектный чехол для ОТВС может иметь следующие отклонения от нормы:

- деформацию байонетного соединения подвески трубной части с пробкой;

- разгерметизацию чехла;

- искривление корпуса.

Известны наводящие устройства 1054.02.00.000 ОКБ «Ижорские заводы», получившие широкое распространение на БТБ, судах АТО и судоремонтных заводах. Они используются для ориентации перегрузочного канального контейнера сб.02 при выгрузке-загрузке ОТВС в ячейки чехлов для ОТВС и для ориентации одночехольного базового контейнера типа КБ-651 с гнёздами транспортного контейнера типа ТК-18 при загрузке-выгрузке чехлов с ОТВС и одновременного обеспечения радиационной безопасности обслуживающего персонала при проведении этих операций. Операции по загрузке-выгрузке ОТВС в чехлы для ОТВС с применением указанного наводящего устройства проводят на специальной площадке поста загрузки, а для загрузки-выгрузки чехлов с ОТВС в контейнер транспортный типа ТК-18 наводящее устройство устанавливается на торец корпуса контейнера ТК-18.

Такие наводящие устройства имеют одну неподвижную и две подвижных плиты с ручными приводами и червячными редукторами, причём загрузочные отверстия верхних подвижных плит выполнены с эксцентриситетом относительно оси нижней неподвижной плиты. Такая конструкция наводящего устройства обеспечивает высокую точность наведения перегружаемых ОТВС, но не позволяет производить загрузку-выгрузку дефектных ОТВС и чехлов по причине их дефектности, разрушенности и нештатного размещения.

Известно наводящее устройство для извлечения боковых отражателей, патент № 2581100. Изобретение может быть использовано для извлечения боковых отражателей из ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем. Устройство содержит основание, поворотную плиту с приводом, телескоп и механизм его перемещения. Телескоп выполнен с возможностью прохода между механизмом системы управления и защиты и стенкой моноблока реакторного (МБР), установлен на тележке механизма перемещения телескопа (МПТ), связанного с поворотной плитой, и может стыковаться с головкой отражателя. МПТ выполнен в виде тележки, перемещающейся по направляющим на поворотной плите. Привод МПТ выполнен в виде винтового механизма, винт которого закреплён на поворотной плите с возможностью вращения, а гайка, с возможностью перемещения по винту, закреплена на тележке МПТ. Привод перемещения направляющей трубы телескопа выполнен в виде винтового механизма, винт которого установлен эксцентрично относительно корпуса телескопа с возможностью вращения. Такое устройство не позволяет производить загрузку-выгрузку дефектных ОТВС с высокой степенью дефектности, разрушенности и размещённых нештатно.

Известно наводящее устройство для совмещения одного изделия с другим при перегрузке изделий по патенту №2161588. Наводящее устройство содержит основание и направляющую трубу для направления перемещения захвата, большую и малую поворотные плиты со смещёнными осями вращения и приводами, обеспечивающими выход на заданную координату в зоне обслуживания, и винтовой домкрат. Домкрат включает в себя винт, установленный с возможностью свободного вращения от привода на направляющей трубе, гайку с гильзой, имеющей направляющие ролики и жёсткий упор, ограничивающий перемещение гайки с гильзой по направляющей трубе. В направляющей трубе расположен перемещающийся в вертикальном направлении сердечник с буртиком и отверстием для размещения шариков. Отверстия имеют конусообразные фаски для ограничения выпадения шариков в направлении к центру, а в нижней части гильзы выполнены канавки и фаска для взаимодействия с упомянутыми шариками. Фаска выполнена с обратным конусом для перехода от диаметра канавки до диаметра, обеспечивающего размещение указанного сердечника. Направляющая труба установлена в малую поворотную плиту.

Такое устройство не допускает больших величин вертикального перемещения направляющего элемента, тем самым не обеспечивает загрузку-выгрузку дефектных ОТВС с высокой степенью дефектности, разрушенности и размещённых нештатно. Однако, это устройство по технической сущности наиболее близко к заявляемому наводящему зажимному устройству и поэтому принято за прототип.

Задачей настоящего изобретения является создание наводящего зажимного устройства (НЗУ) для перегрузки дефектных ОТВС, уложенных нештатно, в ячейках хранилищ или из дефектных чехлов в кондиционные чехлы для ОТВС.

Реализация настоящего изобретения позволит получить технический результат в виде приобретения технологических возможностей по наведению и перегрузке нештатно уложенных ОТВС, ремонту головной части ОТВС, что обеспечивает снижение радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Получение указанного технического результата обеспечивается за счёт того, что по предъявляемому изобретению, наводящее зажимное устройство содержит опорную и поворотную плиты, а на опорной плите горизонтально установлены шаровые опоры, на которых соосно смонтирована поворотная плита с фиксатором положения упорным торцевым и суппортом, установленным вдоль оси, проходящей через центр вращения поворотной плиты, при этом суппорт имеет два зажимных механизма, установленных на направляющих суппорта с двумя ручными винтовыми приводами, обеспечивающими осевое возвратно-поступательное перемещение вдоль суппорта, и перпендикулярно оси суппорта в пазах корпусов зажимных механизмов установлены четыре зажимные призмы, сжатие-разжатие которых производится четырьмя ручными винтовыми приводами, а для установки ОТВС в зоне зажимных призм в основании имеется сквозное осевое цилиндрическое отверстие диаметром, равным наружному диаметру чехла для ОТВС, и в поворотной плите – овальное отверстие, которое расположено симметрично центру вращения поворотной плиты с расстоянием между центрами овала, равному межцентровому расстояния противоположно расположенных периферийных ячеек чехла ОТВС при ширине отверстия не менее чем на 10 мм больше диаметра ячейки чехла для ОТВС.

Частным случаем заявляемого изобретения является то, что на поворотной плите смонтирована биологическая защита, которая является защитой персонала от радиационного облучения при наведении захвата на головную часть (низкоактивную) дефектной ОТВС и проведение с ней ремонтно-слесарных работ.

Установка поворотной плиты соосно на шаровых опорах опорной плиты позволяет с малыми усилиями вручную поворачивать поворотную плиту относительно опорной.

Установка суппорта на поворотной плите и его конструктивное исполнение позволяют установить два зажимных устройства для проведения следующих операций:

- зажим-разжатие ОТВС при проведении ремонтных работ низкоактивной головной части;

- зажим-разжатие устройств для внутреннего наведения захвата с помощью телекамеры и освещения в ячейках хранилищ БТБ или судов АТО.

Ручные винтовые приводы позволяют ориентировать положения зажимных механизмов с захватами относительно головных частей дефектных ОТВС, находящихся в ячейках чехлов или ячейках хранилищ, и зажимать-разжимать зажимные призмы зажимных механизмов.

Фиксатор положения упорный торцевой является стопорным устройством для фиксации определённого положения поворотной плиты относительно опорной.

Сквозное осевое цилиндрическое отверстие в опорной плите диаметром, равным наружному диаметру чехла для ОТВС, обеспечивает заведение захвата на головную часть ОТВС, находящейся в чехле или ячейке хранилища и последующий перенос в зону зажимных призм зажимных механизмов.

Овальное отверстие в поворотной плите с расстоянием между центрами овала, равным расстоянию противоположно расположенных периферийных ячеек чехла для ОТВС при ширине овала не менее чем на 10мм больше диаметра ячейки чехла для ОТВС позволяет навести захват на ОТВС в ячейке чехла или ячейке хранилища и перенести ОТВС в зону зажимных призм зажимных механизмов через суппорт. Такая конструкция устройства обеспечивает обращение с дефектными ОТВС с использованием петлевого захвата.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими фигурами:

Фиг. 1 – наводящее зажимное устройство в сборе;

Фиг. 2 – суппорт в сборе;

Фиг. 3 – плиты опорная и поворотные в сборе;

Фиг. 4 – установка наводящего зажимного устройства на ячейке для работы с контейнером;

Фиг. 5 – рабочее положение петлевого захвата относительно телекамеры и подсвечивающего устройства.

Предлагаемое наводящее зажимное устройство представляет сборную конструкцию, состоящую из опорной плиты 1 и поворотной плиты 2 (Фиг.1). На опорной плите 1 установлены радиально и вертикально шаровые опоры 3, на которых соосно смонтирована поворотная плита 2 с биологической защитой 4, фиксатором положения упорным торцевым 5 и суппортом 6. Суппорт 6 установлен вдоль оси, проходящей через центр вращения поворотной плиты 2. Суппорт имеет два зажимных механизма 7, установленных на направляющих суппорта 8 с двумя ручными винтовыми приводами 9. Эти приводы обеспечивают осевое возвратно-поступательное движение (Фиг.2).

Перпендикулярно оси суппорта 6 в пазах корпусов зажимных механизмов 7 установлены четыре зажимные призмы 10, сжатие-разжатие которых производится четырьмя ручными винтовыми приводами 11 (Фиг.2). В опорной плите 1 имеется сквозное осевое цилиндрическое отверстие 12, диаметр которого равен диаметру чехла для ОТВС (Фиг.3).

В поворотной плите 2 имеется овальное отверстие 13, расположенное симметрично центру вращения поворотной плиты 2 с расстоянием между центрами овала равным межцентровому расстоянию противоположно расположенных периферийных ячеек чехла для ОТВС при ширине отверстия 13 не менее чем на 10 мм больше диаметра ячейки чехла для ОТВС (Фиг.3).

На поворотной плите 2 через резьбовое отверстие 14 смонтирован фиксатор положения упорный торцевой 5 (Фиг.1).

Работа с зажимным устройством при обращении и перечехловке с дефектными ОТВС производится в следующей последовательности.

Работы по перечехловке и обращению с дефектными ОТВС, находящихся в ячейках хранилищ ПТБ или БТБ, проводят непосредственно над ячейкой хранилища, из которой будут выгружаться ОТВС.

На торцевую часть ячейки хранилища 15 устанавливается типовая воронка 16, на которую монтируют НЗУ 17 (Фиг.4). Через сквозное осевое цилиндрическое отверстие 12 и овальное отверстие 13 во внутреннюю полость ячейки хранилища 15 вводятся кабель с телекамерой 18 и подсветкой 19 (Фиг.5), а затем для предварительной центровки зажимного механизма, через который будет вводиться петлевой захват 20, устанавливают лазерную указку, например фирмы «Green Laser», и при помощи лазерного луча производят центровку с использованием ручных винтовых приводов 9 и 11 и кругового перемещения поворотной плиты 2 с последующим её стопорением фиксатором положения 5 относительно опорной плиты 1. Для этого фиксатор положения 5 закручивается в резьбовом отверстии до упора в торцевую поверхность опорной плиты 1.

Затем четырьмя ручными винтовыми приводами 11 зажимные призмы 10 разводятся в максимальные крайние положения, через образовавшиеся проёмы между зажимными призмами 10 заводят в ячейку хранилища типовой петлевой захват 20 и телекамеру 18 с подсвечивающим устройством 19, которые затем закрепляются в зажимных механизмах 7, и с помощью ручных винтовых приводов 9 наводятся на головку выгружаемой дефектной ОТВС.

Головку дефектной ОТВС сцепляют с рабочей частью петлевого захвата 20, расцепляют зажимные призмы 10 и вытаскивают (поднимают) захват с дефектной ОТВС из ячейки хранилища таким образом, чтобы головка ОТВС находилась выше зоны зажима зажимных призм 10, которыми зажимают ОТВС.

Производят ремонтно-слесарные работы по восстановлению ОТВС до штатного состояния. Затем на верхний торец воронки 16, через переходник 21 устанавливают канальный контейнер 22, сцепляют головку ОТВС с захватом канального контейнера 22, расцепляют зажимные призмы 10, по технологии ГК «Росатом» производится загрузка ОТВС в канальный контейнер 22 и последующая загрузка в кондиционные чехлы (Фиг.4).

Наблюдение за проведением операций по наведению, зацеплению и выгрузке ОТВС из ячеек хранилищ БТБ и ПТБ проводят с применением телекамеры 18 и устройства подсвечивания 19 и монитора компьютера (на Фиг. не показан).

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит решить проблему радиационно-безопасной выгрузки дефектных ОТВС из ячеек хранилищ, проводить ремонтно-слесарные работы по восстановлению головных частей ОТВС, способствует дальнейшей переработке ОТВС на предприятии ФГУП «ПО Маяк».

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к методам обращения с твёрдыми радиоактивными отходами высокой степени активности. Наводящее зажимное устройство содержит опорную и поворотную плиты, на опорной плите горизонтально установлены шаровые опоры, на которых соосно смонтирована поворотная плита с фиксатором положения упорным торцевым и суппортом, установленным вдоль оси, проходящей через центр вращения поворотной плиты. Суппорт имеет два зажимных механизма, установленных на направляющих суппорта с двумя ручными винтовыми приводами, обеспечивающими осевое возвратно-поступательное перемещение вдоль суппорта, и перпендикулярно оси суппорта в пазах корпусов зажимных механизмов установлены четыре зажимные призмы, сжатие-разжатие которых производится четырьмя ручными винтовыми приводами. Для установки ОТВС в зоне зажимных призм в основании имеется сквозное осевое цилиндрическое отверстие диаметром, равным наружному диаметру чехла для ОТВС, и в поворотной плите – овальное отверстие, которое расположено симметрично центру вращения поворотной плиты с расстоянием между центрами овала, равным межцентровому расстояния противоположно расположенных периферийных ячеек чехла ОТВС при ширине отверстия не менее чем на 10 мм больше диаметра ячейки чехла для ОТВС. Достигается улучшение технологических возможностей по наведению и перегрузке нештатно уложенных ОТВС, ремонту головной части ОТВС, что обеспечивает снижение радиоактивного загрязнения окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Наводящее зажимное устройство, содержащее опорную и поворотную плиты, шаровые опоры, отличающееся тем, что на шаровых опорах, установленных горизонтально на опорной плите, размещена поворотная плита, на которой установлен фиксатор положения упорный торцевой, смонтирован суппорт, установленный вдоль оси, проходящей через центр вращения поворотной плиты, при этом суппорт имеет два зажимных механизма, установленных на направляющих суппорта с двумя ручными винтовыми приводами, обеспечивающими осевое возвратно-поступательное перемещение вдоль суппорта и перпендикулярно оси суппорта; в пазах корпусов зажимных механизмов установлены четыре зажимные призмы, сжатие-разжатие которых производится четырьмя ручными винтовыми приводами, причем в опорной плите в зоне зажимных призм имеется сквозное осевое цилиндрическое отверстие диаметром, равным наружному диаметру чехла для отработавших тепловыделяющих сборок, а в поворотной плите - овальное отверстие, расположенное симметрично центру вращения поворотной плиты с расстоянием между центрами овала, равным межцентровому расстоянию противоположно расположенных периферийных ячеек чехла для отработавших тепловыделяющих сборок при ширине отверстия не менее чем на 10 мм больше диаметра ячейки чехла для отработавших тепловыделяющих сборок.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на поворотной плите смонтирована биологическая защита.