Устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов водографитовых ядерных реакторов

 

Изобретение относится к технике эксплуатации атомных станций и может быть использовано для глубокой дезактивации технологических каналов реакторов РБМК-1000 и 1500 с проектным контуром циркуляции теплоносителя. Устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов водографитовых ядерных реакторов, содержащее помещенный в заполненный электролитом технологический канал и подключенный к источнику постоянного тока по схеме катода электрод с изоляторами, и линию сжатого воздуха, снабжено установленной на обойме канала воронкой с душирующим тором, насосом активной воды и расположенным в нижней части электрода водоструйным насосом, при этом электрод выполнен в виде двух концентрично расположенных труб, внутренняя из которых прикреплена к напорному соплу водоструйного насоса, всасывающее сопло которого сообщено с основанием калача, а насос активной воды и линия сжатого воздуха соединены с образованной внутренней и наружной трубами электрода кольцевой полостью, причем на внутренней трубе электрода установлен расположенный на его головке запорный вентиль, на линии сжатого воздуха обратный клапан, а воронка подключена к источнику постоянного тока по схеме анода. Технический результат состоит в повышении эффективности устройства за счет более полного удаления радиоактивного шлама из основания канала и расширении функциональных возможностей устройства. 5 ил.

Предложенное техническое решение относится к технике атомных станций с водографитовыми ядерными реакторами типа РБМК и может быть использовано при дезактивации технологических каналов с сохранением проектного контура многократной принудительной циркуляции теплоносителя.

Известно устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов водографитовых ядерных реакторов, например, реакторов РБМК, содержащее помещенный в заполненный электролитом технологический канал и подключенный к источнику постоянного тока по схеме катода электрод с кольцевыми изоляторами и линию сжатого воздуха. При этом технологический канал подключен к источнику постоянного тока по схеме анода, а линия сжатого воздуха соединена с внутренней полостью электрода [1].

Недостатком известного устройства является его узкая функциональная направленность. По завершении электрохимической дезактивации и извлечении электрода в канале остается загрязненный электролит, который необходимо удалить. При сохранении проектным контура многократной принудительной циркуляции удаление загрязненного электролита осуществляют использованием дополнительной двух трубной оснастки основанной на принципе монжуса, т.е. вытеснительной схемы удаления под давлением сжатого воздуха на зеркало электролита [2]. Следствием этого является, необходимость использования двух единиц оснастки: одна - для электрохимической дезактивации канала, другая - для опорожнения канала.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, и как следствие, уменьшение числа оснастки, уменьшение подъемов, опусканий, сокращение времени использования крана центрального зала.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов водографитовых ядерных реакторов, содержащее помещенный в заполненный электролитом технологический канал и подключенный к источнику постоянного тока по схеме катода электрод с изоляторами, и линию сжатого воздуха, снабжено установленной на обойме канала воронкой с душирующим тором, насосом активной воды и расположенным в нижней части электрода водоструйным насосом, при этом электрод выполнен в виде двух концентрично расположенных труб, внутренняя из которых прикреплена к напорному соплу водоструйного насоса, всасывающее сопло которого сообщено с основанием калача, а насос активной воды и линия сжатого воздуха соединены с образованной внутренней и наружней трубами электрода кольцевой полостью, причем на внутренней трубе электрода установлен расположенный на его головке запорный вентиль, на линии сжатого воздуха обратный клапан, а воронка подключена к источнику постоянного тока по схеме анода.

При поиске аналогов и прототипа не обнаружены технические решения, сходные с отличительными признаками заявленного устройства, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию изобретения "изобретательский уровень".

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволил выявить отличительные признаки, что доказывает соответствует критерию изобретения "новизна".

Сущность предложенного технического решения поясняется из рассмотрения чертежей, на которых изображены: Фиг. 1. Устройство для электрохимической дезактивации технологического канала в сопряжении с каналом.

Фиг. 2. Вид А с фиг.1 Фиг. 3. Разрез Б-Б с фиг.1 Фиг. 4. Разрез В-В с фиг.1 Фиг. 5. Узел I с фиг. 1 Устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов представляет собой электрод 1, помещенный в заполненный электролитом канал 2. На обойме 3 канала 2 установлена воронка 4 с кольцевым душирующем тором 5. На внутренней поверхности тора выполнена группа отверстий, равномерно расположенных по окружности тора, ось которых направлена под углом альфа к поверхности электрода 1. Воронка установлена на обойме 3 через прокладку 6 и посредством винтовой струбцины 7 плотно охватывает наружную поверхность обоймы. Воронка и электрод кабелем 8 соединены с выпрямительным агрегатом 9 или источником постоянного тока. Обойма подключена к положительному выводу источника 9 постоянного тока, а электрод - отрицательному, т.е. обойма включена в цепь по схеме анода, а электрод - по схеме катода. Электрод 1 представляет собой две концентрично расположенные трубы внутреннюю 10 и наружную 11, соединенные между собой оголовком 12. На оголовке электрода имеется токопровод 13 для присоединения кабеля 8 и рым-болт 14 для перемещения электрода. В нижней части электрода 1 в зоне калача (крутоизогнутого отвода канала) расположен водоструйный насос 15. Внутренняя труба 10 электрода прикреплена к напорному соплу 16 насоса 15. Всасывающее сопло 17 насоса 15 посредством гибкого шланга 18 сообщено с основанием калача. Насос 15 прикреплен к наружной трубе 11 электрода 1. Во всасывающем сопле 17 насоса 15 соосно расположено активное сопло 19 с радиальными патрубками 20 подвода активной воды. Патрубки 20, являясь одновременно пилонами, сообщают активное сопло 19 с кольцевой полостью "Г" между внутренней 10 и наружной 11 трубами электрода. По кольцевой полости "Г" подают в разное время, в зависимости от этапов работ, либо сжатый воздух, либо активную воду.

Кольцевая полость "Г" через оголовок 12 электрода 1 соединена с линией 21 сжатого воздуха и линией 22 подачи активной воды. При этом на линии сжатого воздуха установлен обратный клапан 23. Внутренняя труба 10 электрода 1 также через оголовок 12 электрода соединена с дренажной линией 24 отработанного электролита. При этом на оголовке 12 электрода 1 в дренажной линии 24 установлен запорный вентиль 25. На наружной поверхности электрода 1 закреплены изоляторы 26, центрирующие электрод 1 в технологическом канале 2 и имеющие на поверхности, обращенной к каналу радиальные пазы для обеспечения газообмена электрохимической реакции в канале.

Исходное состояние реактора перед проведением электрохимической дезактивации технологического канала. Реактор заглушен и расхоложен, на данном канале закрыт запорно-регулирующий клапан, для изоляции канала от контура циркуляции реактора. С обоймы 3 канала 2 снята пробка, из канала извлечена тепловыделяющая сборка.

Устройство работает следующим образом. На обойму 3 канала 2 надевают воронку 4 до посадки на прокладку 6. Винтовой струбциной 7 плотно обтягивают хвостовик по цилиндрической поверхности обоймы. Затем, застропив за рым-болт 14 электрод 1 краном центрального зала вводят в канал 2 до посадки крышки 27, жесткосоединенной с электродом, на торец воронки 4. При таком базировании электрода на воронке высотные отметки электрода и канала совпадают. При этом имеет место проектное их взаимное расположение. С помощью токоподводов подсоединяют кабель 8 от источника 9 постоянного тока к воронке 4 и электроду 1. Через воронку 4 вводят в полость канала кислоту и через душирующий тор 5 заполняют канал водой ниже высотной отметки пароводяной коммуникации на стоянке верхнего тракта данного канала. Закрывают вентиль 25 на дренажной линии 24 и открывают подачу сжатого воздуха через электрод в канал. Проходя через обратный клапан 23, воздух поступает по кольцевому зазору "Г" к насосу 15. Через патрубки 20, активное сопло 19, камеру смешения 28, напорное сопло 16 воздух заполняет внутреннюю трубу 10 электрод 1 и, скапливаясь над зеркалами воды в трубе 10 выжимает ее в канал через гибкий шланг 18. Далее, выходя из шланга 18, воздух пробулькивает между внутренней поверхностью канала 2 и наружной поверхностью электрода (трубой 11 ) и перемешивает воду в канале с введенной через воронку 4 кислотой. Включают источник 9 постоянного тока. При этом на канал 2 и электрод 1 подаются разнополюсные потенциалы постоянного тока. Поток положительно заряженных электронов идет от канала 2 к электроду 1. С растворением канала происходит частичное отслаивание радиоактивно зараженных коррозионных отложений от стенок канала и частичное ослабление связи этих отложений с его конструкционными поверхностями. Процесс дезактивации сопровождается ростом температуры электролита и выделением водорода и кислорода, которые интенсивно выделяясь с дезактивируемых поверхностей выходя в воронку и через пазы в крышке 27 - в реакторный зал. Опасной концентрации этих паров не образуется благодаря разбавлению воздухом, подаваемым на барботаж электролита с линии 21 сжатого воздуха. Барботаж электролита интенсивен и вызывает повышение уровня электролита в канале. Выплескивание избытка электролита из канала происходит в воронку 4 и отводится через боковой штуцер 29 в трап центрального зала. По окончании дезактивации канала выключают источник 9 постоянного тока, открывают запорный вентиль 25 и по линии 22 подают в электрод активную воду. Активная вода это вода малого расхода и высокого давления. Активная вода запирает обратный клапан на линии 21 сжатого воздуха и тем перекрывает его поступление в канал и по зазору "Г" между наружной 11 и внутренней 10 трубами электрода поступает по патрубкам 20 в активное сопло 19 струйного насоса 15. Развивая высокие скорости в камере смешения 28 и создавая разряжение во всасывающем сопле 17, а следовательно, и в гибком рукаве 18 активная вода высасывает зараженный радионуклидами коррозионного происхождения электролит из канала, забирая его из основания канала вакуумом. Вместе с тем на срезе напорного сопла 16 струйного насоса развивается давление смеси активной воды и удаляемого электролита (пассивной воды) достаточное для удаления всей жидкой фазы вместе с механической взвесью из канала. При полном удалении загрязненного электролита из канала срыва насоса 15 не происходит и он продолжает сосать воздух. На дренажной линии 24 установлен дозиметрический прибор 30, по изменениям показаний которого судят о том, что весь загрязненный электролит из канала 2 удален и по линии 24 идет чистая вода. После этого выключают активную воду и закрывают вентиль 25. При давлении активной воды P_А = 3,87 МПа и расходе G_А = 0,5 м³/час, расход пассивного потока (загрязненного электролита) составил G_п = 1,109 м³/час при напоре P_п = 0,5 МПа, суммарный расход жидкой фазы G_с = 1,609 м³/час, т.е. усредненный коэффициент инжекции насоса больше 2.

После опорожнения канала захватывают электрод краном центрального зала и вертикальным перемещением извлекают электрод из канала. При этом включают подачу душирующей воды в тор 5 воронки 4 и обмывают электрод чистой водой. Извлеченный электрод помещают либо в другой канал, либо развесочную гребенку ремонтной оснастки.

Таким образом, предложенное техническое решение расширяет функциональные возможности устройства, позволяет после проведения дезактивации канала очистить его от отработанного электролита и используя вакуум на срезе гибкого рукава эффектнее удалить из канала твердые радиоактивные частицы фракционностью песка.

Источники информации: 1.Патент N 2056713, кл. G 21 F 9/30; G 21 C 19/26 от 1994 г.

2. Патент N2110860, кл. G 21 C 19/28 от 1998 г.

Формула изобретения

Устройство для электрохимической дезактивации технологических каналов водографитовых ядерных реакторов, содержащее помещенный в заполненный электролитом технологический канал и подключенный к источнику постоянного тока по схеме катода электрод с изоляторами и линию сжатого воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено установленной на обойме канала воронкой с душирующим тором, насосом активной воды и расположенным в нижней части электрода водоструйным насосом, при этом электрод выполнен в виде двух концентрично расположенных труб, внутренняя из которых прикреплена к напорному соплу водоструйного насоса, всасывающее сопло которого сообщено с основанием калача, а насос активной воды и линия сжатого воздуха соединены с образованной внутренней и наружной трубами электрода кольцевой полостью, причем на внутренней трубе электрода установлен расположенный на его головке запорный вентиль, на линии сжатого воздуха обратный клапан, а воронка подключена к источнику постоянного тока по схеме анода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.08.2005

Извещение опубликовано: 27.06.2006        БИ: 18/2006

---