Транспортно-перезарядный контейнер для перегрузки активной зоны ядерного реактора

 

Транспортно-перезарядный контейнер для перегрузки активной зоны ядерного реактора относится к ядерной технике. Технический результат изобретения - повышение эффективности охлаждения активной зоны ядерного реактора, расширение технологических возможностей, обеспечение биологической защиты и снижение возможных динамических нагрузок, уменьшение габаритов и массы контейнера. Контейнер снабжен выдвижными упорами, удерживающими активную зону от раскачивания в период транспортирования, и демпфирующим устройством с биологической защитой в районе шиберной задвижки, предохраняющими активную зону и механизмы контейнера от механических повреждений и разгерметизации полости корпуса контейнера при воздействии динамической нагрузки, обслуживающий персонал - от облучения, а входной и выходной патрубки системы охлаждения расположены внутри корпуса в виде телескопических труб, автоматически соединяющихся с патрубками активной зоны через переходник. 2 ил.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для перегрузки всей активной зоны ядерного реактора.

Известна перегрузочная машина для ядерных реакторов [патент N 847273, Великобритания] , содержащая камеру для хранения отработанной топливной сборки и устройство для циркуляции охладителя вокруг топливной сборки в камере и по замкнутому контуру в машине, чтобы распределить тепло от топливной сборки по всей машине. Охладитель от контакта с топливной сборкой нагревается, отбирая у нее часть тепла, а затем это тепло отдает корпусу перегрузочной машины. Тепло от корпуса перегрузочной машины отводится за счет естественной конвенции в атмосферу реакторного зала. Такое решение может быть принято в случае, когда остаточное тепловыделение невелико, поскольку отвод тепла за счет естественной конвенции мало эффективен.

Известен также способ охлаждения топливных сборок в перегрузочной машине [патент Швейцарии N 522269, кл. G 21 C 19/04].

Перегрузочная машина содержит магазин, в котором располагаются отработанные сборки и автономную систему охлаждения, имеющую в своем составе теплообменник, с помощью которого тепло отработавших сборок передается вторичному охладителю. Для этого первичный охладитель газодувкой направляется по каналам во внутреннюю полость перегрузочной машины. Далее, растекаясь по отдельным камерам магазина, первичный охладитель охлаждает находящиеся в магазине сборки и поступает в теплообменник, в котором отдает свое тепло вторичному охладителю.

Недостатками этой машины является сложность конструкции, в ней не обеспечена возможность прохода всего охладителя через магазин, так как часть потока охладителя проходит между стенками корпуса перегрузочной машины и наружной поверхностью магазина, что требует точного расчета распределения потока охладителя. Также не предусмотрено равномерное распределение потока газообразного охладителя по всей площади расположения отдельных камер магазина, что приводит к неравномерному охлаждению отдельных топливных сборок.

Известен транспортно-перезарядный контейнер [патент России N 830869, МКИ G 21 C 19/10], содержащий герметичный корпус, шиберную задвижку, автономную систему охлаждения с входным и выходным патрубками; в нижней части герметичного корпуса над шиберной задвижкой выполнена соединенная с входным патрубком кольцевая камера с дифференциальным распределителем охладителя в виде окон переменного сечения, расположенных на внутренней обечайке герметичного корпуса; в верхней части герметичного корпуса ниже выходного патрубка выполнена кольцевая проточка с расположенными в ней секторами соединенными с приводом их радиального перемещения, который выполнен в виде силовых цилиндров, расположенных в расточках герметичного корпуса, штоки которых соединены с секторами, а впускные и выпускные камеры соответственно соединены между собой кольцевыми коллекторами.

Недостатками данной конструкции является отсутствие надежной биологической защиты и демпфирующего устройства в зоне шиберной задвижки, отсутствие замкнутого только на активную зону контура системы охлаждения и фиксации активной зоны ядерного реактора во внутренней полости контейнера.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения активной зоны ядерного реактора, расширение технологических возможностей, обеспечение биологической защиты и снижение возможных динамических нагрузок, уменьшение габаритов и массы.

Сущность изобретения заключается в том, что входной и выходной патрубки автономной системы охлаждения расположены внутри корпуса контейнера в виде телескопических труб, соединяющихся автоматически с патрубками активной зоны через переходник. Контейнер снабжен выдвижными упорами, удерживающими активную зону от раскачивания в период транспортирования и демпфирующим устройством с биологической защитой в районе шиберной задвижки, предохраняющими активную зону и механизмы контейнера от механических повреждений и разгерметизации полости корпуса контейнера при воздействии динамической нагрузки, например, падении контейнера на жесткую плиту с расчетной высоты, а обслуживающий персонал - от облучения.

На фиг.1 изображен общий вид транспортно-перезарядного контейнера в штатной ситуации, при которой активная зона находится в крайнем верхнем положении.

На фиг.2 изображен общий вид транспортно-перезарядного контейнера в нештатной ситуации, заключающейся в зависании активной зоны в тракте загрузки-выгрузки.

Транспортно-перезарядный контейнер содержит корпус 1 с приводами выдвижных упоров 2, шиберную задвижку с приводами перемещения и уплотнения 3, лебедку 4 с автоматическим захватом 5, с автоматически накидывающимися скобами 6 на гак крана [грузозахватывающего устройства], с приводом перемещения захвата 7, с устройством контроля перемещения захвата 8 и устройством контроля и ограничения усилия на захвате 9, с устройством регулирования натяжения каната и управления стопором захвата 10, систему вакуумирования 11, состоящую из трубопровода с запорно-измерительной аппаратурой, систему охлаждения 12, состоящую из вентиляторов с приводами, захлопок, теплообменников, воздуховодов, соединяющих теплообменники с патрубками, двух телескопических патрубков 13, 14, автоматически соединяющихся через переходник 15 с патрубками 16 активной зоны 20, патрубок 17 для аварийного расхолаживания активной зоны через систему спецвентиляции, соединяющийся с ней гибким рукавом 18, демпфирующее устройство 19, состоящее из труб 20, верхней плиты 21 с призматической канавкой 22 под трубу, нижней плиты 23 с призматической канавкой 24, дополнительной биологической защитой 25. Переходник 15 снабжен грибком 27 для соединения с захватом 5, направляющим штырем 28 и двумя гнездами 29, 30 для соединения с телескопическими патрубками 13 и 14. Захват 5 содержит два сквозных отверстия 31, 32 для прохода телескопических патрубков 13, 14 и воронку 33 для ориентации по углу захвата 5 относительно переходника 15.

В лебедке 4 предусмотрено отверстие 34 с пробкой 35 для установки патрубка 17 для аварийного расхолаживания активной зоны.

Транспортно-перезарядный контейнер для перегрузки активной зоны ядерного реактора работает следующим образом.

В исходном положении контейнер установлен на гнездо выгрузки активной зоны. Шиберная задвижка 3 закрыта, выдвижные упоры 2 убраны из пределов внутреннего диаметра корпуса 1, патрубки 13, 14 находятся в крайнем нижнем положении, система охлаждения 12 отключена, автоматический захват 5 находится в крайнем верхнем положении и открыт, на активной зоне установлен переходник 15. Устройство 8 контроля перемещения захвата показывает на шкале нулевое положение, устройство 9 контроля и ограничения усилия на захвате показывает на шкале массу захвата, устройство 10 регулирования натяжения каната и управления стопором захвата показывает на шкале "Канат натянут", "Стопор открыт".

Приводами разуплотняется и открывается шиберная задвижка 3, включается привод перемещения захвата 7, захват 5 опускается вниз на переходник 15 до некоторого ослабления каната, например до половины массы захвата, происходит останов привода перемещения захвата 7, устройство 8 контроля перемещения захвата покажет на шкале положение захвата [на какую глубину он опустился], устройство 9 контроля и ограничения усилия на захвате на шкале покажет нулевое положение, показание шкалы устройства 10 регулирования натяжения каната и управления стопором захвата останется без изменения.

При перемещении захвата 5 вверх происходит автоматическое сцепление захвата 5 с грибком 27 переходника 15, устройство 9 контроля и ограничения усилия на захвате покажет на шкале массу захвата с поднимаемой активной зоной 26, устройство 10 регулирования натяжения каната и управления стопором захвата на шкале покажет "Стопор закрыт", "Канат натянут". При прохождении активной зоны 26 через проем шиберной задвижки 3, биологическая защита 25 будет предохранять обслуживающий персонал от облучения. В крайнем верхнем положении захвата 5 с активной зоной на шкале устройства 8 контроля перемещения захвата будет нулевое показание и произойдет останов привода 7 перемещения захвата. В случае несрабатывания останова привода захват 5 упорами 36 упрется в плиту лебедки 4 и на шкале устройства 9 контроля и ограничения усилия на захвате будет показано усилие, превышающее массу захвата 5 с активной зоной и автоматически произойдет останов привода 7 перемещения захвата.

При движении захвата 5 с активной зоной вверх телескопические патрубки 13, 14 войдут в отверстие 31 и 32 и соединятся с патрубками активной зоны 16 через гнездо 29 и 30 переходника 15. Приводами шиберная задвижка 3 перемещается и уплотняется, приводами выдвигаются выдвижные упоры 2 до соприкосновения с активной зоной 26, полость корпуса 1 контейнера вакуумируется системой вакуумирования 11, включается система охлаждения 12 и происходит процесс расхолаживания до необходимых параметров.

В случае зависания активной зоны в тракте загрузки - выгрузки при открытой шиберной задвижке 3 из лебедки 4 извлекается пробка 35 и через отверстие 34 устанавливается патрубок 17 и соединяется с гнездом 30 переходника 15, а гибким рукавом 18 соединяется с системой спецвентиляции помещения для отсоса горячего воздуха, при этом холодный воздух поступает через гнездо 29 переходника 15.

В случае падения контейнера на жесткую плиту, трубы 20 демпфирующего устройства 19, закрепленные в призматических канавках 22 и 24 верхней и нижней плит 21 и 23 деформируются и гасят при этом ударную нагрузку, что сохранит целостность контейнера, и не произойдет разуплотнения. При этом кольца биологической защиты 25 переместятся относительно друг друга и еще более усилят биологическую защиту.

Формула изобретения

Транспортно-перезарядный контейнер для перегрузки активной зоны ядерного реактора, содержащий герметичный корпус, шиберную задвижку с приводами перемещения и уплотнения, систему вакуумирования, систему охлаждения с входным и выходным патрубками, лебедку с автоматическим захватом, привод захвата, устройство контроля перемещения захвата, устройство контроля и ограничения усилия на захвате, устройство регулирования натяжения каната и управления стопором захвата, отличающийся тем, что контейнер снабжен выдвижными упорами, удерживающими активную зону от раскачивания в период транспортирования, и демпфирующим устройством с биологической защитой в районе шиберной задвижки, предохраняющими активную зону и механизмы контейнера от механических повреждений и разгерметизации полости корпуса контейнера при воздействии динамической нагрузки, обслуживающий персонал - от облучения, а входной и выходной патрубки системы охлаждения расположены внутри корпуса в виде телескопических труб, автоматически соединяющихся с патрубками активной зоны через переходник.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2