Способ реконструкции активной зоны уран-графитового реактора

 

Использование: при реконструкции активной зоны и создании нового поколения уран-графитовых реакторов (АЗУГР) для повышения производительности радиационных технологий, осуществляемых непосредственно в ядерном реакторе, увеличения диаметра изделий, подвергаемых радиационному облучению. Сущность изобретения: в верхней металлоконструкции уран-графитового реактора, в районе коллектора парогазовой смеси, между трактами технологических каналов и каналами охлаждения отражателя выполняют вертикальный герметичный канал, через который последовательно удаляют верхние металлические и графитовые блоки, а затем в освободившееся пространство опускают в обратной последовательности спрофилированные со стороны одного из боковых ребер графитовые и металлические блоки, образующие совместно канал, в который устанавливают гильзу для размещения устройства радиационной обработки материала, обеспечивавая при этом контакт графитовых блоков с наружной поверхностью гильзы. 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области ядерного реакторостроения, касается, в частности, вопросов эксплуатации ядерных реакторов и может быть использовано при реконструкции активной зоны и создании нового поколения уран-графитовых реакторов (АЗУГР).

Повышение полноты использования ядерной энергии уран-графитовых реакторов является актуальной задачей, т.к. в силу конструктивных и энергетических особенностей реактора этого типа имеют существенные преимущества для осуществления двойных технологий. Заявителем в уровне техники не выявлены технические решения по реконструкции активной зоны этих реакторов, направленные на расширение их функциональных возможностей, при которых становится возможным одновременно, в процессе производства электроэнергии, проводить радиационную обработку материала. Без изменения конструкции активной зоны, непосредственно в имеющихся технологических каналах удается разместить облучаемые изделия с диаметром не более внутреннего размера технологического канала, объемы обработанного материала незначительны [1,2].

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей уран-графитовых реакторов для осуществления радиационных технологий с изделиями, размеры которых превышают внутренний диаметр технологического канала.

Сущность изобретения состоит в том, что в верхней металлоконструкции уран-графитового реактора, в районе коллектора парогазовой смеси, между трактами технологических каналов и каналами охлаждения отражателя выполняют вертикальный герметичный канал, через который последовательно удаляют верхние металлические и графитовые блоки, а затем в освободившееся пространство опускают в обратной последовательности спрофилированные со стороны одного из боковых ребер графитовые и металлические блоки, образующие совместно канал, в который устанавливают гильзу для размещения устройства радиационной обработки материала, обеспечивая при этом контакт графитовых блоков с наружной поверхностью гильзы.

Только при наличии в активной зоне уран-графитового реактора специального канала для размещения облучаемого контейнера, существенно расширяются функциональные возможности активной зоны по реализации радиационных технологий, в частности обеспечивается радиационное легирование кремния, являющегося стратегическим сырьем радиоэлектронной и электротехнической промышленности. Указанное в формуле пространство для размещения канала под устройство с облучаемым материалом является наиболее выгодным с точки зрения оптимизации использования энергетического поля активной зоны и технологичности проведения реконструкции активной зоны. При размещении в этой зоне двух каналов удается одновременно облучать различные материалы или один и тот же материал, но с разной длительностью радиационного воздействия. Более чем в два раза увеличивается диаметр изделий, которые можно подвергать радиационному облучению. Предложенный способ технологичен.

Способ реконструкции активной зоны (A3) уран-графитового реактора проиллюстрирован графическим материалом фиг. 1 - 7. На фиг. 1 показан фрагмент плана верхней металлоконструкции реактора после реконструкции, где: 1 и 2 - каналы облучательного устройства, 3 - тракты технологических каналов, 4 - тракты каналов охлаждения отражателя, 5 - коллектор сброса парогазовой смеси (ПГС), 6 - фрагмент боковой конструкции реактора. На фиг. 2 показан монтаж обсадной трубы 11 в верхнюю металлоконструкцию реактора, состоящую из верхнего металлического листа 7, нижнего металлического листа 8 и засыпки 9, осуществляемый с помощью центратора 10, обсадной трубы 11, стойки 12 и вибратора 13. На фиг. 3 показана проходная труба 14, установленная в обсадную трубу 11 и приваренная к нижнему металлическому листу 8, в котором вырезано отверстие 15. Ниже отверстия 15 показана верхняя часть отражателя активной зоны реактора, состоящая из верхних металлических блоков 16 с закрепленными на них тепловыми экранами 17 и установленными на графитовых блоках 18 с вставленными в их центральное отверстие графитовыми стержнями 19. Металлические блоки 16 с закрепленными на них тепловыми экранами 17 удалены из ячеек, расположенных под отверстием 15. На фиг. 4 показана шахта 20, образованная после извлечения из зоны отражателя, расположенной под отверстием 15, четырех колонн графитовых блоков 18 и стержней 19. Металлические блоки 21, стоящие на нижней металлоконструкции реактора 22, из шахты не извлечены. На фиг. 5 показаны реконструированные графитовые блоки 18 в сборе со стержнями 19 с вырезанным в них отверстием. Реконструированная часть отражателя активной зоны реактора показана на фиг. 6. На металлических блоках 21 стоит нижняя часть графитовых блоков 24, в которых имеется центрирующее отверстие 25. Гильза 26 канала облучающего устройства окружена реконструированными графитовыми блоками 23. На фиг. 7 показана верхняя часть гильзы 26 с шиберным устройством 27. Проходная труба 14 соединена с верхним металлическим листом 7 посредством сильфонного компенсатора 29. В плитном настиле 30 надреакторного помещения имеется люк 31 для доступа к облучательному устройству.

Реконструкцию активной зоны уран - графитового реактора начинают с вырезки отверстия 1 и (или) 2 (фиг. 1) в верхней плите 7 (фиг. 2) верхней металлоконструкции реактора. После выполнения этой операции над вырезанным отверстием монтируют центратор 10 (фиг. 2), в который устанавливают обсадную трубу 11. На трубу 11 ставят стойку 12 с вибратором 13 и выполняют вибрирование обсадной трубы 11 в засыпку 9 до нижней плиты 8. После установки трубы 11 на плиту 8 выполняют демонтаж стойки 12 с вибратором 13 и центратора 10. В образованное обсадной трубой 11 пространство устанавливают проходную трубу 14 (фиг. 3) и приваривают ее к нижнему листу 8 верхней металлоконструкции реактора. Обсадную трубу 11 демонтируют. В листе 8 вырезают отверстие 15. Из отражателя активной зоны реактора в четырех ячейках, расположенных под отверстием 15, извлекают верхние металлические блоки 16 с тепловыми экранами 17 и графитовые колонны, состоящие из блоков 18 и стержней 19. После выполнения этой операции получают шахту прямоугольного сечения 20 (фиг. 4). Нижние металлические блоки 21, опирающиеся на верхний лист 22 нижней металлоконструкции реактора через стакан (на фиг. не показан), не извлекают. Извлеченные графитовые колонны разбирают на отдельные блоки 18, стержни 19 (фиг. 5), собирают в комплекты по четыре (как показано на фиг. 5) и выполняют высверловку отверстия. В нижних графитовых блоках высверловку отверстия выполняют меньшего диаметра и не на полную высоту блоков. В образованную шахту 20 (фиг. 4), на металлические блоки 21 опускают нижние доработанные блоки 24 (фиг. 6) и доработанные блоки 23. В образованную таким образом шахту круглого сечения монтируют гильзу облучательного устройства 26. Верхнюю часть гильзы 26 (фиг. 7) помещают в опорное кольцо 27 проходной трубы 14, которая имеет соединение с верхней плитой 7 посредством сильфонного компенсатора 29. Проходную трубу 14 и гильзу 26 соединяют сварным швом (на фиг. не показан). На верхней части гильзы 26 устанавливают загрузочное устройство 28 и закрывают люк 31 плитного настила 30.

Использование данного изобретения позволяет резко повысить производительность радиационных технологий, осуществляемых непосредственно в ядерном реакторе. Более чем в два раза увеличивается диаметр изделий, которые можно подвергать радиационному облучению. Предложенный способ реконструкции технологичен. Кроме того, возможность осуществления двойных технологий в промышленных масштабах на ядерных реакторах позволяет решать на АЭС вопросы рентабельности производства, особенно в периоды снижения потребления электроэнергии.

Список использованной литературы 1. Н.А. Доллежаль, И.Я. Емельянов "Канальный ядерный энергетический реактор", М., Атомэнергоиздат, 1980 г., стр. 11 - 13.

2. Патент РФ N 2107957.

Формула изобретения

Способ реконструкции активной зоны уран-графитового реактора, заключающийся в том, что в верхней металлоконструкции, в районе коллектора парогазовой смеси, между трактами технологических каналов и каналами охлаждения отражателя выполняют вертикальный герметичный канал, через который последовательно удаляют верхние металлические и графитовые блоки, а затем в освободившееся пространство опускают в обратной последовательности спрофилированные со стороны одного из боковых ребер графитовые и металлические блоки, образующие совместно канал, в который устанавливают гильзу для размещения устройства радиационной обработки материала, обеспечивая при этом контакт графитовых блоков с наружной поверхностью гильзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7