Устройство для разрезания облученных твэлов в составе тепловыделяющей сборки Советский патент 1993 года по МПК G21C19/36 B26D7/00 

Изобретение относится к ядерной технике, конкретнее к устройствам для демонтажа ядерного топлива отработавших свой ресурс тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов. .Целью изобретения является повышение надежности устройства и его универсальности за счет обеспечения разрезания твзлов .в составе тепловыделяющих сборок различных поперечных сечений в одном и том же магазине.

На фиг.1 и 2 изображены известные устройства для разрезания облученных твэлов в составе ТВС; на фиг.3-9 - предлагаемое устройство и принцип его работы.

На фиг.1 и 2 изображена завершающая стадия разрезания ТВС, имеющей сечение меньшего размера, чем сечение используемого магазина. Тепловыделяющая сборка 1, содержащая концевую деталь 2 и твэлы 3, размещена в магазине 4, размеры которого рассчитаны на ТВС большего типоразмера; Толкатель 5 имеет размеры, согласовансо со

00

00

со о

СА

ные с размерами магазина и разрезаемой ТВС. Чтобы разрезать ТВС, ее помещают горизонтально с опорой на нижнюю часть 6 магазина (см.фиг.1 - вертикальную проекцию) и на стенку 7 магазина (см.фиг.2 - вид сверху), соответствующую упорной поверхности ножа (контрпластине). Стенка 7 размещена напротив зажимов (держателей) 8 и 9. Проталкивание ТВС осуществляется под действием толкательной цепи 10..При разрезании твэлов основной зажим 9 сжимает стержни для того, чтобы они прилегали друг к другу, а вспомогательный зажим 8 поддерживает необходимую (допустимую) кривизну твэлов.

При наступлении завершающей фазы разрезания вспомогательный зажим 8 необходимо отводить, чтобы разрезать твэлы вблизи концевой детали 2. Из-за отвода зажима 8 между толкателем 5, твэлами и держателем остается пустое пространство, где могут ломаться и застревать твэлы, подвергаемые деформации в процессе их разрезания. Указанное явление изображено на фиг.2.

Кроме того, как видно из фиг.1, из-за несоответствия поперечного размераТВС и магазина возникают условия, благоприятные для надлома мвэлов вблизи концевой детали 2 ТВС. При отведении зажима 9, необходимом для продвижения ТВС вперед (на шаг резки), освободившийся (сломанные) твэлы 11 могут опрокинуться и перекрыть сечение горловины, через которое падают отрезаемые фрагменты твэлов.

Корпус толкателя 12 (см.фиг.3 и 4) представляет собой металлическую деталь в форме параллелепипеда с сечением, практически равным сечению магазина 13 (с обеспечением скольжения). Со стороны нижней большой грани 14 выполнена полость 15, сечение практически равно сечению концевой детали 2 ТВС (для того, чтобы в полость проходила разрезаемая ТВС). Полость 15 имеет основание 16 и открыта на переднюю фронтальную поверхность 17 металлической детали (толкатель) и на одну из боковых граней, перпендикулярных грани 14. На противоположной боковой грани выполнена выемка 18, открытая на верхнюю большую грань (противоположную названной грани 14) и на переднюю поверхность 17. (Данная выемка выполнена по всей высоте детали, причем высота вспомогательного зажима примерно равна высоте толкателя и магазина,тогда как ее длина,по крайней мере, равна размеру вспомогательного зажима 8 по горизонтали). В выемке 18 помещается зажим 8 в конечных стадиях разрезания ТВС (см.фиг.7-9).

У основания 16 полости 15 расположена подвижная лопатка 19, которая может быть снабжена захватом. Приводное устройство 20 состоит из толкательной цепи 21 и телескопического поршня 22. В качестве приводного устройства возможно также использование гидравлического цилиндра, системы винт-гайка либо иного средства. В изображенном примере приводное

устройство 20 выполняет также функцию привода толкателя, однако такая конструкция не является обязательной. В качестве привода для толкателя и для лопатки можно применить, например, гидравлический ци5 линдр.

За счет блокировочного устройства (фиг.5) осуществляется соединение приводного средства 20 с лопатой 19 в корпусе толкателя 12. Блокировка может разме0 щаться как между приводным средством и корпусом толкателя, так и между лопаткой и корпусом толкателя (последний вариант не показан). Когда блоки ро вк а - находится на месте, перемещается весь толкатель. Когда

5 блокировка высвобождается, приводное средство действует лишь на лопатку, перемещая ТВС, а корпус толкателя при этом остается на месте.

Устройство работает следующим обра0 зом.

Когда магазин 13 находится на своем месте для выполнения операций по разрезанию (на фиг.5-9 показаны его боковые стенки 23 и 24), то он упирается в раму 25

5 ножниц. На раме расположена упорная поверхность ножа (контрпластина 26), к которой основной зажим 9 принимает твэлы 3. Контрпластина 26 взаимодействует с режущей пластиной (ножом), расположенной в

0 непосредственной близости от зажима 9 (нож не изображен). Вспомогательный зажим 8 размещен в непосредственной близости к отверстию магазина.

Толкатель 12 размещен в магазине так,

5 что выемка 18 расположена у боковой стенки 24 магазина, соответствующей зажимам. Полость 15 расположена у нижней стенки магазина и боковой его стенки 23, соответствующей контрпластине 26 (упорной по0 верхности ножа).

Посредством блокировочного средства 27 лопатки 19 жестко связана с толкателем. ТВС 1 расположена в магазине в горизонтальном положении, при этом концевая

5 деталь 2 контактирует с лопаткой 19. Перемещение ТВС вперед на заданное расстоя- ние(шаг резания)осуществляется единым приводным средством 20. Между каждым перемещением ТВС зажимы 8 и 9 слегка ослабляют (отводят назад), а затем снова

приводят в действие перед разрезанием твэлов 3.

Когда передняя поверхность 17 толкателя достигает вспомогательного зажима 8, то по автоматической команде (основанной на замере расстояния либо за счет взаимодействия зажима 8 с тонкой плоской частью 28 толкателя, разделяющей полость 15 и в;ыемку 18. как это показано на рисунках) Зажим 8 отходит назад на расстояние, до- Статочное для прохода плоской части 28 тол- кателя. Тем самым обеспечивается Удержание ТВС при отходе назад основного Зажима 9 и исключение нежелательных яв- л;ений, изображенных на фиг.2. При этом Следует отметить важность относительно Малой толщины плоской части 28 толкателя Для уменьшения впадины между толкате- и зажимом в (см.фиг.6).

После того, как фронтальная поверхность 17 толкателя практически входит в Контакт в основным зажимом 9 (фиг.7), поступает команда по высвобождению блокировки 27, жестко связывающей приводное Средство 20 с корпусом толкателя 12. После Освобождения блокировки толкатель остаётся на месте, а приводное средство 20 воздействует лишь на лопатку 19 для перемещения ТВС вперед и завершения ее разрезания.

В изображенном на чертежах примере реализации блокировочное устройство 27 содержит горизонтальную подвижную тягу Й9, проходящую через корпус толкателя. Один из концов 30 названной тяги выходит в выемку 18, а другой конец 31 заканчивается наклонной поверхностью. Когда конец30 тяги упирается в зажим 8, происходит перемещение тяги 29. Наклонная поверхность Выполняет роль кулачка для бегунка, соединенного с тягой 32, установленной практи- ч:ески перпендикулярно тяге 2.9: Своим Свободным концом тяга 32 входит в проточ- ку 33, выполненную в приводное средство ЙО (см.фиг.7). Когда тяга 29 отходит назад, тяга 32 опускается и выходит из проточки 33, после чего приводное средство 20 может свободно перемещаться вперед при неподвижном толкателе. Возможно применение и иных блокировочных средств.

После завершения последнего разреза (фиг.9) толкательная лопатка продолжает Свое движение и выбрасывает из магазина концевую деталь 2 ТВС. При отходе назад лопатка 19 занимает свое положение в корпусе толкателя, где автоматически происходит блокировка ее приводного средства.

Формула изобретения

1. Устройство для разрезания облученных твэлов в составе тепловыделяющейсборки. содержащее горизонтальный магазин, в котором размещен толкатель, наибольшее поперечное сечение которого равно сечению полости магазина, воздейст- 5 вующий на концевую деталь тепловыделяющей сборки для ее продвижения в магазине, привод толкателя со стороны его задней поверхности, режущую пластину, взаимодействующую- с контрпластиной, основной и

вспомогательный зажимы, прижимающие твэлы в процессе из разрезания к боковой стенке магазина, соответствующей контрпластине, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и

5 его универсальности за счет обеспечения разрезания твэлов в составе тепловыделяющих сборок различных поперечных сечений в одном и том же магазине, в толкателе выполнена полость, имеющая поперечное

0 сечение, равное поперечному сечению концевой детали тепловыделяющей сборки, причем полость открыта на нижнюю и соответствующую контрплзстине боковую стенки магазина и на переднюю поверхность

5 толкателя, дополнительно в толкателе выполнена выемка, соответствующая по размерам вспомогательному зажиму и открытая на верхнюю и противоположную контрпластине боковую стенки магазина, а

0 также на переднюю поверхность толкателя, при этом разделяющая указанные полость и выемку тонкая плоская часть толкателя и вспомогательный зажим выполнены с возможностью взаимодействия, обеспечиваю5 щего вхождение последнего в выемку с .сохранением его прижимающего усилия при достижении передней поверхностью толкателя вспомогательного зажима, дополнительно толкатель снабжен подвижной ло0 латкой, расположенной в полости и взаимодействующей с концевой деталью тепловыделяющей сборки, причем лопатка имеет дополнительный привод для перемещения концевой детали в полости и жестко

5 связана с толкателем узлом блокировки, который выполнен с возможностью его дебло- кирования за счет взаимодействия с входящим в выемку вспомогательным зажимом при достижении передней поверхно0 стью толкателя основного зажима.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем , что узел блокировки лопатки образован .подвижной тягой, расположенной в 5 толкателе с возможностью взаимодействия с входящим в выемку вспомогательным за; жимом, и тягой блокировки лопатки, распо- ложенной в толкателе и механически связанной с подвижной тягой.

Фиг.1

Использование: в устройствах по пере- работке и утилизации отработанного топлива ядерных энергетических реакторов. Сущность изобретения: устройство содержит горизонтальный магазин, в котором размещен толкатель, воздействующий на концевую деталь разрезаемой тепловыделяющей сборки (ТВС), привод толкателя со стороны ее задней поверхности, режущую пластину, взаимодействующую с контрпластиной, основной и вспомогательный зажимы. В толкателе выполнена полость, изменяющая поперечное сечение, равное поперечному сечению концевой детали ТВС, Полость открыта на нижнюю и соответствующую контрплэстине боковую стенки магазина, а также на переднюю поверхность толкателя. Толкатель также снабжен поджимной лопаткой, расположенной в полости и взаимодействующей с концевой деталью разрезаемой ТВС. Лопатка имеет дополнительный привод для перемещения концевой детали ТВС в полости и жестко связана с толкателем узлом блокировки. Последний выполнен с возможностью его деблокирования за счет взаимодействия с входящим в выемку, вспомогательным зажимом, при достижении передней поверхностью толкателя основного зажима. 1 з.п.ф-лы, 9 ил. (/) С

в-тт

Фиг.г

ю

19

/J ТВ К

22

Фиг.З

0

k.

Cf-

5J

1838836

2 19

} I

2J

CSNX

Л

1828

П Фиг. 5

/J

Ю23 12. 2 /J - Фиг.б

15SO CxX

г w 33 го 23

c SSSSiSSSSS

t

.

,

23 11 U 13 Фиг,7

2 19

} I

2J

П Фиг. 5

/J

sSs7s77s77/7.

t

19

го 2J

8

19

го 2J

X4XV X X XVNXV4

т

Z4

V

/J

Фи г. 8

V