КАМЕРА ДЛЯ РАЗДЕЛКИ ДВУХПУЧКОВЫХ ТОПЛИВНЫХ СБОРОК ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Советский патент 1995 года по МПК G21F7/06 

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при наличии на АЭС камер разделки для восстановления частично поврежденных топливных сборок ядерных реакторов.

Цель изобретения обеспечение возможности повторного использования неповрежденных пучков топливных сборок.

Отличительной особенностью данного технического решения является снабжение существующих на АЭС с реактором типа РБМК камер разделки дополнительным оборудованием в виде пенала, установленного в чехол кантователя, состоящего из двух частей, соединенных между собой быстроразъемным замком, причем в верхней части пенала размещены зажимные и центрирующие элементы для взаимодействия с разбираемой топливной сборкой, а в нижней части пенала выполнено сквозное коническое отверстие для центрирования нижнего пучка твэлов и для обеспечения прохода через него нижнего хвостовика топливной сборки. Предложенные нововведения позволяют осуществить на существующем оборудовании защитной камеры разделку топливной сборки на составляющие части (пучки твэлов), удаление поврежденной части, замену поврежденной части на новую и последующий монтаж топливной сборки.

На фиг. 1 вид в плане камеры разделки; на фиг.2 разрез А-А (фиг.1); на фиг. 3 размещение топливной сборки и пенала в чехле кантователя; на фиг.4 разрез Б-Б (фиг.2); на фиг.5 разрез В-В на (фиг.3); на фиг.6 вид Г (фиг.3); на фиг. 7 вид Д (фиг.3); на фиг.8 разрез Е-Е (фиг.1); на фиг.9 операция отрезки подвески; на фиг.10 операция отрезки нижнего хвостовика; на фиг.11 операция по удалению верхнего пучка твэлов после удаления центрального стержня; на фиг. 12 операция по удалению верхней части пенала после удаления верхней части пучка твэлов; на фиг.13 операция начала кантования; на фиг.14 операция после кантования и удаления крышки чехла кантователя; на фиг.15 операция начала монтажа сборки.

Двухпучковая топливная сборка 1 состоит из двух пучков твэлов 2 и 3, размещенных между закрепленными на несущем стержне 4 хвостовиками 5 и 6. Между пучками твэлов установлена втулка 7. К верхнему хвостовику 5 прикреплена подвеска 8. Нижний хвостовик 6 закреплен на несущем стержне 4 крепежным средством 9 (фиг.3).

Камера разделки 10 топливных сборок ядерного реактора содержит приемное гнездо 11, в котором размещаются подлежащие ремонту топливные сборки. Кроме того, в камере находится кран 12, отрезной станок 13, в отрезной головке которого устанавливается требуемый инструмент, зажимное устройство 14, смонтированное с возможностью его установки соосно шахте разделки 15, манипулятор 16 с рабочим органом, станок рубки 17, установленный над шахтой 18, с размещенным в ней чехлом 19 для центральных стержней 4 топливной сборки 1, кантователь 20 и транспортные контейнеры 21 для установки в него поврежденных пучков твэлов.

Кантователь 20 выполнен в виде тележки 22, перемещающейся по направляющим 23, проложенным в шахте 15. На тележке 22 закреплены два кронштейна 24, в опорах 25 которых расположен горизонтально поворотный шпиндель 26. В шпинделе 16 установлен и закреплен чехол 27, закрывающийся с обоих торцов съемными крышками 28. Тележка 22 перемещается тросо-блочным приводом, условно показанным в виде троса 29, барабана 30, лебедки 31, соединенной с мотор-редуктором 32, размещенным с наружной стороны камеры разделки.

Чехол 27 кантователя 20 имеет привод поворота, который для обеспечения поворота чехла на 180^о в автоматическом режиме выполнен в виде зубчатого колеса 33 в двух зубчатых реек 34, установленных параллельно друг другу с разных сторон зубчатого колеса 33 и смещенных в вертикальной плоскости относительно друг друга, и подпружиненного упора 35 на штоке 36. Подпружиненный упор 35 через зубчатые колеса 37 и 38, вал 39 и зубчатые колеса 40 и 41 связан с приводом 42. Внутри вала 39 расположен подпружиненный толкатель 43, один конец которого контактируют со штоком 36, а противоположный конец взаимодействует с датчиком 44 путевой автоматики тележки.

Внутри чехла 27 устанавливается быстроразъемный пенал 45, состоящий из двух частей, нижней 46 и верхней 47. На нижнем конце нижней части пенала 46 имеется коническое отверстие 48, с которым контактирующий нижний хвостовик 6 топливной сборки 1, центрируя ее в пенале, и через которое проходит крепежное средство 9 топливной сборки 1. На противоположном конце нижней части пенала 46 расположен элемент быстроразъемного замка, например, байонетный паз 49. На нижнем конце верхней части 47 пенала расположен ответный элемент быстроразъемного замка, например, палец 50, а на противоположном конце верхней части 47 пенала расположены на разных уровнях равномерно по окружности зажимные 51 и центрирующие 52 элементы, имеющие стыкуемые концы под рабочий орган манипулятора. Зажимные и центрирующие элементы имеют возможность перемещения в направлении, перпендикулярном оси пенала. Перемещение их осуществляется с помощью привода типа винт-гайка при вращении стыкуемых концов 53 рабочим органом манипулятора 16.

В камере разделки 10 имеются чехлы 54 для размещения в них разделанных пучков твэлов 2 и 3, из которых может быть собрана отремонтированная топливная сборка для последующей установки ее в реактор.

Работа с возможностью по восстановлению частично поврежденной топливной сборки осуществляется в следующей последовательности. Топливную сборку разбирают на два пучка твэлов. Поврежденный пучок твэлов удаляют, заменяют его новым, а затем осуществляют монтаж новой сборки.

I. РАЗДЕЛКА ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ
Исходное положение: тележка 22 кантователя 20 находится в нижнем положении шахты 15. Нижний конец чехла 27 закрыт крышкой 28, с верхнего конца чехла крышка удалена. В чехол 27 установлен пенал 45.

Подлежащую разборке топливную сборку 1 извлекают из приемного гнезда 11 и краном 12 устанавливают в пенал 45, при этом нижний хвостовик 6 контактирует с коническим отверстием 48, а крепежное средство 9 проходит через отверстие 48 и располагается ниже торца пенала 45. Манипулятором 16 вначале центрирующими элементами 52 топливную сборку выверяют по продольной оси пенала, а затем зажимными элементами 51 фиксируют в пенале 45. Зажимным устройством 14 осуществляют фиксацию пенала 45. Хобот станка 13 с режущим инструментом подводят известным способом к подвеске 8 и отрезают ее (фиг.9). Краном 12 подвеску переносят в станок рубки 17, где осуществляют ее разделку на мерные заготовки, которые затем складируют в чехол 19 шахты 18. Отводят: хобот станка 13, центрирующие элементы 52 и зажимное устройство 14. Краном 12 с установленным на нем новым захватным органом (захватные органы заменяются дистанционно известным способом) пенал 45 совместно с двумя пучками твэлов поднимают из чехла 27 кантователя 20 до положения, при котором крепежное средство 9 топливной сборки окажется в зоне реза станка 13. Зажимным устройством 14 нижний хвостовик 6 фиксируется, крепежное средство 9 отрезается (фиг. 10). После этого манипулятором 16 отрезанная часть нижнего хвостовика переносится в чехол для отходов.

После этого зажимное устройство 14 и хобот станка 13 отводятся в пенал 45, опускают в чехол 27 кантователя. Зажимные элементы 51 отводят в исходное положение, а краном 12 с новым захватным органом удаляют верхний хвостовик 6, несущий стержень 4 и переносят их в станок рубки 17, где осуществляют их разделку на мерные заготовки, которые затем складируют в чехол 19.

После этого краном 12 удаляется верхний пучок твэлов 2 (фиг.11). Поврежденный пучок переносится в транспортный контейнер 21, а если пучок не поврежден, то его устанавливают в один из чехлов 54, находящийся в камере разделки 10.

Затем поднимают тележку 22 кантователя в среднее положение шахты 15, краном 12 расщепляют быстроразъемный замок и удаляют верхнюю часть 47 пенала, а манипулятором 16 удаляется втулка 7 и одевается на чехол 27 крышка 28. Таким образом, в чехле кантователя остались нижняя часть 46 пенала, нижний пучок твэлов 3 и нижний хвостовик 6. Теперь приступают к повороту чехла 27 кантователя на 180^о. Для этого включается мотор-редуктор 32 перемещения тележки 22, которая с помощью лебедки 31, барабана 30 и троса 29 перемещается вверх по направляющим 23 шахты 15. При подходе одной из реек 34 в зону расположения подпружиненного упора 35 скорость тележки 22 автоматически снижается, а при встрече рейки 34 с упором 35, шток 36, преодолевая усилие пружины, поднимается вверх и воздействует на толкатель 43, который включает датчик 44 путевой автоматики тележки кантователя, подготавливая тем самым включение привода 42. Привод 42 может теперь включиться после того, как срабатывает реле времени (не показано), установленное в цепи управления приводом 42. После того, как рейка 34 упрется в упор 35, начнется обкатывание зубчатого колеса 33 по рейкам 34, тележка при этом поднимается вверх на величину, равную величине опускания рейки, контактирующей с упором. Вторая рейка 35 (диаметральная) начнет подниматься. Когда чехол 27 повернется на 180^о, произойдет срабатывание реле времени. Включатся одновременно привод 42 на поворот подпружиненного упора 35, а мотор-редуктор 32 переключится (реверс) на опускание тележки 22 вниз, которая после того, как достигнет среднего положения, остановится. К этому моменту упор 35 повернется на заданный угол и установится над второй рейкой 34 и, таким образом, система будет готова к новому автоматическому циклу поворота чехла 27 на 180^о.

После того как тележка 22 остановилась в среднем положении шахты 15, манипулятором 16 удаляются крышка 28 и нижний хвостовик 6. Затем краном удаляется нижняя часть 46 пенала 45 и вновь краном пучок твэлов 3. Поврежденный пучок твэлов переносится краном в транспортный контейнер 21.

II. МОНТАЖ ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ
Исходное положение: чехол 27 кантователя 20 находится в среднем положении шахты 15 (это положение, в котором остановилась тележка 22 для удаления нижней части пенала при разборке топливной сборки). Нижний конец чехла 27 закрыт крышкой 28. Краном 12 в чехол 27 кантователя устанавливается пучок твэлов 3, затем манипулятором 16 в этот пучок твэлов устанавливается нижний хвостовик 6. Краном 12 устанавливается в чехол 27 нижняя часть 46 пенала 45, при этом коническое отверстие 48 располагается на нижнем хвостовике 6. После этого на чехол 27 одевают крышку 28 и осуществляют автоматический цикл кантования, при котором, как было описано ранее, тележка 22 поднимается, чехол 27 поворачивается на 180^о, тележка 22 опускается вниз и останавливается в среднем положении шахты 15.

Затем манипулятором 16 удаляется крышка 28, а на пучок твэлов 3 устанавливается втулка 7. Краном 12 на нижнюю часть пенала 46 устанавливается его верхняя часть 47 и осуществляется соединение частей пенала. Тележку 22 опускают в нижнее положение шахты 15. Краном 12 на пучок твэлов 3 устанавливают пучок твэлов 2, а затем через оба пучка твэлов втулку 7 и нижний хвостовик 6 краном 12 вводится несущий стержень 4 с верхним хвостовиком 5 и подвеской 8.

После этого осуществляют выставление по продольной оси пенала пучков твэлов 2 и 3 путем выдвижения центрирующих элементов 52, а после выставления осуществляют крепление верхней части пенала на верхнем хвостовике 5 путем выдвижения зажимных элементов 51. За подвеску 8 краном 12 пенал 45 частями топливной сборки поднимают вверх до положения, при котором нижний хвостовик 6, выступающий за пределы пенала 45, окажется в зоне манипулятора 16.

Манипулятором 16 на несущий стержень 4 устанавливается крепежное средство 9 (условно показанное в виде гайки) и все части топливной сборки фиксируют на несущем стержне.

Затем пенал и собранная сборка опускаются в чехол кантователя. Удаляется верхняя часть пенала крана 12, а затем этим же краном удаляется восстановленная топливная сборка, которая может теперь устанавливаться в реактор.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства по сравнению с прототипом заключаются в возможности проведения работ по повторному использованию неповрежденных пучков топливных сборок ядерных реакторов и использованием существующих на АЭС защитных камер. Это, с одной стороны, позволяет увеличить эффективность использования ядерного топлива, а с другой стороны позволяет сократить объемы бассейна выдержки для отработавших топливных сборок.

Использование: в камерах разделки частично поврежденных топливных сборок ядерных реакторов. Сущность изобретения: камера содержит кран, шахту разделки, кантователь, чехол, привод поворота чехла, отрезной станок, зажимное устройство, манипулятор с рабочим органом, пенал, состоящий из нижней и верхней частей, соединенных быстроразъемным замком. 15 ил.

КАМЕРА ДЛЯ РАЗДЕЛКИ ДВУХПУЧКОВЫХ ТОПЛИВНЫХ СБОРОК ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая перемещающийся в камере кран, шахту разделки, установленный в шахте разделки с возможностью вертикального перемещения кантователь с чехлом и приводом поворота чехла, отрезной станок, зажимное устройство, смонтированное с возможностью его установки соосно шахте разделки, и манипулятор с рабочим органом, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности повторного использования неповрежденных пучков топливных сборок, камера снабжена установленным в чехле пеналом, состоящим из двух частей, соединенных между собой быстроразъемным замком, причем в верхней части пенала размещены зажимные и центрирующие элементы, установленные с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси пенала и имеющие шлицы под рабочий орган манипулятора, а в нижней части пенала выполнено сквозное коническое отверстие.