УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОБОЛОЧКИ С ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Советский патент 1994 года по МПК G21C19/365 

Изобретение относится к устройствам для удаления оболочек с тепловыделяющих элементов (твэлов), содержащих ядерное топливо в виде стержней или таблеток из спеченной двуокиси урана, и может быть использовано для удаления оболочек бракованных твэлов ядерных энергетических реакторов.

Известно устройство для удаления цилиндрической оболочки с сердечника твэла ядерного реактора, включающее три ролика с рифленой поверхностью, расположенных около оболочки для подачи трубы или элемента в продольном направлении, причем оси роликов расположены под небольшим углом к оси оболочки, один из роликов имеет с одной стороны острую кромку, а неподвижный резец, непосредственно примыкающий к этой кромке и имеющий вершину резца, расположенную ближе к оси оболочки, чем острая кромка одного из роликов, и дугообразную часть, выполненную от вершины резца и повторяющую форму сердечника твэла, взаимодействуя с острой кромкой одного из роликов, режет оболочку в спиральную ленту.

Существенными недостатками известного устройства является то, что оно основано на разрезе оболочки резцом, что приводит к повреждению ядерного топлива, а также к затруднениям в эксплуатации из-за частых поломок режущего инструмента и подбора необходимой глубины резания, а также из-за образования структуры и мелких частиц материала оболочки и горючего.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для удаления оболочки с твэла ядерного реактора, содержащее стол с размещенными на нем корпусом с втулкой и тянущим механизмом, установленным под углом 85 - 125^о к продольной оси корпуса.

Данное устройство позволяет превращать оболочку в непрерывную ленту путем отрыва ее усилием, направленным под углом 85 - 125^о к продольной оси твэла в плоскости, проходящей через центр твэла при взаимодействии ролика, расположенного в торце корпуса с оболочкой.

Известное устройство для удаления оболочки с твэлов характеризуется тем, что на оболочках из пластичных материалов, например, из циркония, происходит обрыв ленты. Изменение углов расположения тянущего механизма относительно продольной оси твэла, а также изменение расстояния торца втулки относительно наружного диаметра ролика желаемого результата не дают.

Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения возможности удаления оболочки из пластичных металлов.

Цель достигается тем, что в устройстве для удаления оболочки с твэлов ядерного реактора, содержащем стол с размещенными на нем корпусом с втулкой и тянущим механизмом, расположенным под углом 85 - 125^о к продольной оси корпуса, в торце корпуса установлен диск с острой кромкой, причем угол профиля диска составляет 30 ±10^о, а сам диск смещен относительно угла наклона винтовой линии, по которому идет отрыв ленты, на 3 - 8^о и установлен от зоны отрыва ленты под углом 0 - 120^о. Это позволяет получать 100% -ный выход неповрежденных таблеток или стержней твэлов, оболочки которых изготовлены из пластичных металлов, за счет того, что при развертывании оболочки твэла край оболочки немного развальцован в сторону наружного диаметра оболочки, и ядерное топливо свободно выпадает из него. Такое устройство позволяет производить отрыв ленты на оболочках из пластичных металлов.

На фиг. 1 показано устройство для расснаряжения твэлов; на фиг. 2 - корпус, вид спереди; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2 (повернуто); на фиг. 4 - профиль диска в разрезе; на фиг. 5 - расположение диска от зоны отрыва ленты; на фиг. 6 - угол α -угол наклона винтовой линии, по которому идет отрыв ленты и который может быть 8 - 12^о в зависимости от диаметра оболочки твэла и ширины ленты; на фиг. 7 - смещение диска относительно угла наклона винтовой линии на 3 - 8^о.

Устройство состоит из прямоугольного стола 1, на одном конце которого неподвижно установлен корпус 2. Под углом 100^о по отношению к оси корпуса 2 расположена плита 3 с тянущим механизмом 4, между колесами которого проходит лента 5. Тянущий механизм приводится в движение электродвигателем 6 через редуктор 7 и имеет возможность перемещения под углом в пределах 85 - 125^о относительно продольной оси твэла 8, установленного в корпусе 2. В торце корпуса 2 сделана выборка для установки свободно вращающегося ролика 9. Под углом α наклона винтовой линии в торце корпуса на оси 10 закреплен кронштейн 11 с установленным на нем диском 12.
Удаление оболочки с твэлов на предлагаемом устройстве производят следующим образом.

Предварительно разгерметизированный и прорезанный твэл 8 помещается в корпусе 2. После этого в прорезанный паз опускается диск 12, установленный на кронштейне 11, а прорезанный конец твэла 8 помещается в тянущий механизм 4 и включается его привод (электродвигатель 6 и редуктор 7). Лента 5, движущаяся между колесами тянущего механизма 4, вращает твэл 8, который дает вращение диску 12.

Диск установлен в торце корпуса под углом, превышающим угол α подъема винтовой линии, по которому идет отрыв ленты на 3 - 8^о.

Если диск установить под углом, меньшим чем α + 3^о, то диск затрудняет выдвижение твэла из корпуса и происходит обрыв ленты.

Если диск установить под углом, большим чем α + 8^о, то происходит увеличение ширины ленты, что приводит к смятию оболочки.

Оптимальный угол установки диска в корпусе составляет α + 5^о.

Угол β диска составляет 30±10^о. Если угол диска будет меньше 20^о, то при вдавливании диска в тело оболочки и вращении происходит изгибание диска, особенно при выдвижении оболочки из корпуса, в результате чего стойкость диска резко уменьшается.

Если угол диска будет больше 40^о, то при вдавливании диска с тело оболочки увеличивается давление на стенку оболочки, в результате чего оболочка продавливается по внутреннему диаметру, что может приводить к разрушению ядерного топлива.

Оптимальный угол β профиля диска составляет 30^о.

Диск с острой кромкой необходимо располагать ближе к зоне 6 отрыва ленты, так как в этом случае при отрыве ленты не образуется эллипс оболочки. Если диск расположить от зоны отрыва ленты более 120^о, то наблюдается увеличение эллипсности, а иногда и смятие оболочки, что приводит к повреждению ядерного топлива.

Оптимальное расположение диска от зоны отрыва ленты 60 - 70^о.

Вдавливание диска в тело оболочки производят на величину 0,1 - 0,3 толщины оболочки.

Если диск не вдавливать в тело оболочки, то происходит обрыв ленты.

Если диск вдавливать в тело оболочки на величину менее 0,1 толщины оболочки, происходит также обрыв ленты.

Если диск вдавлен в тело оболочки на величину более 0,3 толщины оболочки, отрыв ленты происходит хорошо, но в этом случае оболочка проминается по внутреннему диаметру и возможно продавливание ядерного топлива.

Оптимальная глубина вдавливания диска в тело оболочки составляет 0,2 толщины оболочки.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить выход неповрежденных таблеток до 100% и снизить трудозатраты при удалении оболочки с твэлов за счет механизации операции, а также за счет сокращения времени на отмывку отходов оболочки от ядерного топлива. (56) Патент США N 3052142, кл. 82-54, опублик. 1967.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОБОЛОЧКИ С ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащее стол с размещенными на нем корпусом с втулкой и тянущим механизмом, установленным под углом 85 - 125^o к продольной оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности удаления оболочки из пластичных металлов, в торце корпуса установлен диск с острой кромкой, причем угол профиля диска составляет 30 ± 10^o, а сам диск смещен относительно угла наклона винтовой линии, по которому идет отрыв ленты, на 3 - 8^o и установлен от зоны отрыва ленты под углом 0 - 120^o.