СТАНОК ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2024 года по МПК G21C19/36 

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано на атомных станциях или предприятиях для утилизации отработанных длинномерных радиоактивных элементов ядерных реакторов.

Утилизация длинномерных элементов ядерного реактора требует разделки их на более мелкие части. Для этого используются различные устройства, станки со стандартными режущими инструментами: ножовками, ленточными пилами, дисковыми фрезами и клиновидными ножами. Указанные станки с режущим инструментом устанавливаются в специальных камерах, снижающих уровень радиации. В процессе работы инструмент изнашивается и требует замены, при этом должны соблюдаться требования радиационной безопасности обслуживающего персонала, что практически выполнить достаточно проблемно, одновременно, требуется сортировка радиоактивных отходов по категориям.

Известно устройство для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, которое содержит опорно-поворотную защитную стенку, редуктор поворота, гидропривод, гидростанцию и установленные в камере загрузочную воронку для ориентации этих элементов, канал их выгрузки, механизм резки с блоком ножей; при этом механизм резки и гидропривод жестко закреплены в опорно-поворотной защитной стенке, установленной в корпусе с возможностью поворота и представляющую собой плиту, верхний конец которой снабжен диском с закрепленным на нем неподвижно редуктором поворота и цапфой, а нижний ее торец снабжен основанием с радиально направленными отверстиями, причем днище корпуса снабжено цилиндрической направляющей со сквозным отверстием, в верхней же части корпуса выполнено сквозное вертикальное отверстие и радиально направленные отверстия. (Патент РФ на изобретение №2216800. МПК: G21C 19/36, опубликован 20.11.2003 г.).

Этому устройству свойственны следующие недостатки. Во-первых, устройство сложно конструктивно. Во-вторых, обратная сторона механизма резки при замене режущих ножей оказывается в рабочем помещении, т.е. в зоне рубки, что приводит к ее радиоактивному загрязнению и, следовательно, при возврате назад к увеличению дозовой нагрузки обслуживающего персонала. И в-третьих, замена режущих ножей, ремонт и восстановление лишь одного механизма резки, обуславливают потерю рабочего времени устройства в целом, и, в свою очередь, снижает степень его производственной эксплуатации.

Известен станок для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, содержащий силовую раму, на которой фиксировано на рабочей позиции установлен на роликовых сквозных направляющих механизм измельчения, выполненный в виде блока ножей с электроприводом, шток которого с одной стороны снабжен динамометрической муфтой с датчиком усилия, соединенным с датчиком перемещения штока, а с другой связан фиксирующим замком с подвижным ножом блока, при этом на сквозных роликовых направляющих в рабочем помещении на предпозиции измельчения установлен по крайней мере еще один аналогичный имеющемуся блоку дополнительный блок ножей с возможностью его перемещения на рабочую позицию, причем расфиксированный с затупившимися ножами блок, сдвигаясь с рабочей позиции, поступает в смежную зону дезактивации (патент РФ на полезную модель №149856).

Известно устройство для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, содержащее камеру, размещенный в ней агрегат рубки для измельчения длинномерных радиоактивных элементов на части, удобные для переработки с блоком ножей и приводом в виде гидроцилиндра. Корпус агрегата рубки жестко установлен на тележке с возможностью ее перемещения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом тележка снабжена элементами фиксации ее в рабочем и ремонтном положении. Устройство имеет поддон для сбора рабочей жидкости при протечках и систему для стыковки тележки со средствами перекрытия канала приема и слива рабочей жидкости из поддона, расположенной в нижней части поддона. (Патент РФ на изобретение №2406168, Заявка №: 2009145060/07 от 04.12.2009, МПК: G21C 19/36, опубликован 10.12.2010 г. - прототип).

Недостатками известного решения является загрязнение оборудования радиоактивным графитом при рубке технологических каналов, низкая номенклатура измельчаемых радиоактивных элементов, отсутствие возможности селективной рубки и раздельного складирования по категориям отходов.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков, расширение номенклатуры длинномеров (технологические каналы с графитом, стержни СУЗ, кластерные поглотители), обеспечение селективной рубки и раздельное складирование по категориям отходов (НАО, CAO, BAO), отделение графита в отдельную емкость.

Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенный станок для измельчения радиоактивных длинномерных элементов, содержащий силовую раму, силовой шток с датчиками усилия, механизм рубки, согласно изобретению, в него дополнительно введены устройство подачи радиоактивных длинномерных элементов, оснащенное захватом, датчиком подачи и датчиком усилия на захвате, измеритель мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов, съемник графита, патрубок телескопический, датчик контроля радиоактивных длинномерных элементов, поворотный стол с контейнерами для приема измельченных отходов радиоактивных длинномерных элементов, при этом канат устройства подачи радиоактивных длинномерных элементов через поворотный шкив, оснащенный датчиком подачи и установленный на датчике усилия радиоактивных длинномерных элементов, соединен с захватом радиоактивных длинномерных элементов, который выполнен с возможностью его введения в тракт подачи, содержащий расположенные сверху вниз измеритель мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов, съемник графита, патрубок телескопический, механизм рубки, датчик контроля радиоактивных длинномерных элементов, при этом под трактом подачи установлен поворотный стол с контейнерами для приема измельченных отходов радиоактивных длинномерных элементов, причем работа всех указанных механизмов согласована единой системой управления.

Предложен способ применения станка, заключающийся в подаче радиоактивных длинномерных элементов в приемный тракт станка рубки и их перемещении на захвате механизма подачи в зону рубки, в котором, согласно изобретению, в процессе перемещения каждого радиоактивного длинномерного элемента для каждой его координаты измерителем мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов определяют мощность дозы гамма-излучения на данном участке и по заданным пороговым значениям выполняют зонное разделение радиоактивных длинномерных элементов на низкоактивные отходы, среднеактивные отходы и высокоактивные отходы с последующим селективным накоплением указанных отходов в соответствующих контейнерах.

Изобретение является новым, поскольку совокупность признаков его формулы не была обнаружена в общетехнических и патентных материалах.

Заявляемый станок для измельчения длинномерных радиоактивных элементов и способ его применения промышленно применимы, так как возможное изготовление станка и его последующее применение на предприятиях атомной энергетики не вызывает сомнения ввиду широкой известности в промышленности отдельных узлов, деталей и используемых материалов.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного станка.

На схеме обозначено:

1 - механизм подачи;

2 - датчик усилия;

3 - датчик подачи;

4 - захват;

5 - радиоактивный длинномерный элемент;

6 - измеритель мощности γ-излучения;

7 - съемник графита;

8 - патрубок телескопический;

9 - механизм рубки;

10 - датчик контроля радиоактивного длинномерного элемента;

11 - поворотный стол;

12 - приемный контейнер(ы);

13 - механизм поворота.

Далее по тексту обозначено: BAO - высокоактивные отходы; НАО - низкоактивные отходы; РБМК - реактор большой мощности канальный; CAO - среднеактивные отходы, СУЗ - система управления и защиты.

Предложенный станок работает следующим образом.

Радиоактивный длинномер подается в приемный тракт станка рубки и перемещается на захвате 4 механизма подачи 1.

В процессе перемещения радиоактивного длинномерного элемента 5 для каждой его координаты измерителем мощности γ-излучения 6 определяется мощность дозы гамма-излучения и по заданным пороговым значениям выполняется зонное разделение длинномера на НАО, CAO и BAO.

При измельчении технологического канала реактора РБМК предварительно выполняется снятие графита с центральной части. Для этого, часть радиоактивного длинномерного элемента 5 с графитовыми втулками пропускается ниже съемника графита 7, закрываются клыки съемника и выполняется подъем с контролем усилия на захвате. Если усилие при снятии графита превышает допустимое значение, геометрические размеры снимаемого столба графита уменьшают и операцию повторяют до получения требуемых значений рабочих параметров. При этом, на поворотном столе 11, под тракт станка рубки, устанавливают приемный контейнер 12 для графита.

При снятии графита, с целью исключения его просыпания на блоки ножей и механизм рубки, через открытый блок ножей механизма рубки 9 вводят телескопический патрубок 8, замыкающий тракт подачи до приемного контейнера 12.

При измельчении стержней СУЗ с телескопической рабочей частью признаком выпадения патрубка телескопического 8 является постоянный сигнал на выходе датчика контроля 10 радиоактивного длинномерного элемента, тогда, как при обычных рубках данный датчик формирует импульсный сигнал. В этом случае устройство подачи должно выполнить подъем длинномера до исчезновения постоянного сигнала и продолжить ступенчатую подачу на выбранную длину рубки.

При измельчении радиоактивных длинномерных элементов, упомянутые элементы подают в приемный тракт станка рубки и перемещают на захвате механизма подачи, при этом в процессе перемещения каждого радиоактивного длинномерного элемента для каждой его координаты измерителем мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов определяют мощность дозы гамма-излучения на данном участке и по заданным пороговым значениям выполняют зонное разделение радиоактивных длинномерных элементов на низкоактивные отходы, среднеактивные отходы и высокоактивные отходы с последующим селективным накоплением указанных отходов в соответствующих контейнерах.

При этом, по мере подачи и изменения классификации зоны радиоактивных длинномерных элементов НАО → САО → ВАО → САО → НАО на поворотном столе под тракт подачи устанавливают соответствующие контейнеры.

Использование предложенного технического решения позволит расширить номенклатуру измельчаемых радиоактивных длинномерных элементов, обеспечить возможность селективной рубки, раздельного складирования по категориям отходов и возможность отделения графита в отдельную емкость.

Изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано на атомных станциях или предприятиях. Станок для измельчения радиоактивных длинномерных элементов содержит силовую раму, силовой шток с датчиками усилия, механизм рубки, устройство подачи радиоактивных длинномерных элементов, оснащенное захватом, датчиком подачи и датчиком усилия на захвате, измеритель мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов, съемник графита, патрубок телескопический, датчик контроля радиоактивных длинномерных элементов, поворотный стол с контейнерами для приема измельченных отходов радиоактивных длинномерных элементов. Способ применения станка заключается в подаче радиоактивных длинномерных элементов в приемный тракт станка рубки и их перемещении на захвате механизма подачи в зону рубки. В процессе перемещения каждого радиоактивного длинномерного элемента для каждой его координаты измерителем мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов определяют мощность дозы гамма-излучения на данном участке. Изобретение позволяет расширить номенклатуру длинномеров, обеспечить селективность рубки и раздельное складирование по категориям отходов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Станок для измельчения радиоактивных длинномерных элементов, содержащий силовую раму, силовой шток с датчиками усилия, механизм рубки, отличающийся тем, что в него дополнительно введены устройство подачи радиоактивных длинномерных элементов, оснащенное захватом, датчиком подачи и датчиком усилия на захвате, измеритель мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов, съемник графита, патрубок телескопический, датчик контроля радиоактивных длинномерных элементов, поворотный стол с контейнерами для приема измельченных отходов радиоактивных длинномерных элементов, при этом канат устройства подачи радиоактивных длинномерных элементов через поворотный шкив, оснащенный датчиком подачи и установленный на датчике усилия радиоактивных длинномерных элементов, соединен с захватом радиоактивных длинномерных элементов, который выполнен с возможностью его введения в тракт подачи, содержащий расположенные сверху вниз измеритель мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов, съемник графита, патрубок телескопический, механизм рубки, датчик контроля радиоактивных длинномерных элементов, при этом под трактом подачи установлен поворотный стол с контейнерами для приема измельченных отходов радиоактивных длинномерных элементов, причем работа всех указанных механизмов согласована единой системой управления.

2. Способ применения станка по п. 1, заключающийся в подаче радиоактивных длинномерных элементов в приемный тракт станка рубки и их перемещении на захвате механизма подачи в зону рубки, отличающийся тем, что в процессе перемещения каждого радиоактивного длинномерного элемента для каждой его координаты измерителем мощности дозы гамма-излучения радиоактивных длинномерных элементов определяют мощность дозы гамма-излучения на данном участке и по заданным пороговым значениям выполняют зонное разделение радиоактивных длинномерных элементов на низкоактивные отходы, среднеактивные отходы и высокоактивные отходы с последующим селективным накоплением указанных отходов в соответствующих контейнерах.