Устройство для загрузки топливных сборок

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для загрузки топливных сборок на ядерных реакторах типа ВВЭР, в частности на плавучих АЭС. Устройство для загрузки топливных сборок в активную зону реактора устанавливается на верхний фланец реактора вместо его снятой крышки только на время загрузки. Устройство представляет собой опору с размещенным внутри нее поворотным стаканом с днищем, соединенным в верхней части с большой поворотной плитой, опирающейся на верхний фланец опоры с возможностью поворота вокруг оси. В днище поворотного стакана с эксцентриситетом установлена малая поворотная плита. В днище выполнены отверстия, служащие для загрузки центральной части активной зоны и установки средств контроля, позволяющих осуществлять постоянный контроль за подкритической массой топлива при загрузке топливных сборок в реактор. В малой поворотной плите выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, служащее для загрузки топливных сборок периферийной части активной зоны. Для облегчения установки топливных сборок на штатные места в активную зону реактора устройство снабжено загрузочной трубой. Изобретение направлено на обеспечение плотной установки топливных сборок в активную зону реактора при постоянном контроле за подкритической массой топлива в активной зоне реактора. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для загрузки топливных сборок на реакторах типа ВВЭР, в частности на плавучих АЭС.

Известен способ перегрузки топлива ядерного реактора, предназначенный для использования в реакторах стационарных установок с реакторами типа ВВЭР. Перегрузка топливных сборок производится перегрузочной машиной, передвигающейся по рельсовым путям над трактом перегрузки, заполненным водой, при снятой крышке реактора. (Патент США №3733250 от 15.05.1973 г.)

К недостаткам данной конструкции относятся:

Большие габаритные размеры перегрузочного тракта;

Большой объем используемой воды;

Сложность систем контроля за перегрузкой топливных сборок под водой.

Известно изобретение «Загрузка и разгрузка активной зоны реактора», в состав которой входят установленные в герметичном корпусе перегрузочные механизмы, цилиндрическая обечайка, соединенная с корпусом реактора, герметичный бокс с контейнерами. В данном решении частично решена задача снижения массогабаритных характеристик перегрузочного тракта. (Патент США №4056435 от 07.07.1975.)

К недостаткам данного устройства относятся:

Сложность конструкции, связанная с применением нескольких перегрузочных механизмов;

Заполнение водой тракта перегрузки усложняет конструкцию системы, затрудняет контроль над работой механизмов;

В данном изобретении не решается задача плотной установки топливных сборок в активную зону реактора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является перегрузка ядерного реактора, используемая в реакторах на «быстрых» нейтронах. Перегрузка производится через каналы, выполненные в поворотных пробках, установленных одна в другой с эксцентриситетом. Применение такого вида перегрузки позволяет осуществить плотную установку топливных сборок в активную зону реактора через отверстия в поворотных пробках. (Патент США №3635792 от 22.07.1968 г.)

Техническое решение, описанное в данном изобретении, направлено на проведение перегрузки в стационарных реакторах с «быстрыми» нейтронами. В качестве теплоносителя используется жидкий натрий, для которого требуется исключение контакта с воздухом. Для этого необходимо заполнение пространства над поверхностью жидкого металла инертным газом и герметизация перегрузочного тракта, что приводит к усложнению конструкции поворотных пробок и высокой металлоемкости конструкции поворотных пробок.

Технической задачей является создание устройства, позволяющего обеспечить загрузку свежих топливных сборок с плотной установкой их в активной зоне реактора и осуществлять постоянный контроль за подкритической массой топлива при загрузке с использованием стандартного перегрузочного оборудования, применяемого при перегрузке ядерных реакторов плавучих средств.

Решение поставленной задачи позволяет устанавливать устройство только на время загрузки свежих топливных сборок в активную зону реактора, обеспечивая при этом допустимые весогабаритные характеристики.

Задача решается тем, что в качестве устройства, обеспечивающего проведение процесса загрузки топлива в активную зону реактора, предлагается устройство для загрузки топливных сборок, состоящее из большой поворотной плиты, выполненной в форме цилиндрического стакана, на днище которого установлена с эксцентриситетом малая поворотная плита, обеспечивающее загрузку топливных сборок в активную зону реактора через отверстия в днище и малой поворотной плите.

Устройство для загрузки топливных сборок устанавливается на верхний фланец корпуса реактора вместо снятой верхней крышки реактора перед началом процесса загрузки топливных сборок в активную зону реактора и после окончания процесса перегрузки переносится на место временного хранения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг.1 схематично показан продольный разрез корпуса реактора с установленным устройством для загрузки топливных сборок.

На фиг.2 схематично показан вид сверху на устройство для загрузки топливных сборок.

В состав устройства для загрузки топливных сборок входит опора 1 с поворотным стаканом 2, устанавливаемая на верхний фланец корпуса 3 реактора. Поворотный стакан 2 расположен внутри опоры 1 и закреплен в верхней части на большой поворотной плите 4. Большая поворотная плита 4 установлена на верхнем фланце опоры 1. В днище 5 поворотного стакана 2 расположена малая поворотная плита 6, установленная с эксцентриситетом Э относительно оси симметрии. В центральной части днища 5 выполнено отверстие 7, служащее для установки чехла 8 со средствами контроля 9 (например, источник нейтронов и датчики) за загрузкой топливных сборок 10, а также для загрузки центральной топливной сборки. В днище 5 выполнены радиальные отверстия 11, а в малой поворотной плите 6 выполнено отверстие 12, предназначенные для установки загрузочной трубы 13. На периферии днища 5 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 14, предназначенное для установки чехла 8 со средствами контроля 9 при загрузке центральной топливной сборки через отверстие 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед загрузкой реактора устройство для загрузки топливных сборок устанавливается нижним фланцем опоры 1 на верхний фланец корпуса 3 реактора.

В центральное отверстие 7 устанавливается чехол 8 со средствами контроля 9. В соответствии с программой загрузки топливных сборок в одно из отверстий 11 днища 5 или в отверстие 12 малой поворотной плиты 6 устанавливается загрузочная труба 13. В зависимости от места установки загрузочной трубы 13 поворотом большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и (или) малой поворотной плиты 6 производится наведение загрузочной трубы 13 на место загрузки первой топливной сборки 10. Затем после установки первой топливной сборки 10 поворотом большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и (или) малой поворотной плиты 6 производится наведение загрузочной трубы 13 на место загрузки следующей топливной сборки и так далее. Чехол 8 со средствами контроля 9, установленный в центральное отверстие 7, при вращении большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 остается неподвижным. После заполнения топливными сборками всех мест загрузки через выбранное в соответствии с программой перегрузки отверстие 11 загрузочная труба 13 переставляется в следующее отверстие 11, выбранное в соответствии с программой перегрузки, и производится загрузка следующей партии топливных сборок аналогично описанным выше операциям. Операции повторяются до полной загрузки активной зоны топливными сборками, кроме центральной топливной сборки, обеспечивая плотную установку топливных сборок в активную зону реактора.

Центральная топливная сборка устанавливается через центральное отверстие 7 после извлечения из него чехла 8 со средствами контроля 9. Для установки центральной топливной сборки вращения большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и малой поворотной плиты 6 не требуется, а чехол 8 со средствами контроля 9 может быть установлен на периферию днища 5 в одно из отверстий 14.

Применение в системе перегрузки предлагаемого устройства позволяет осуществлять загрузку топливных сборок в реактор с использованием стандартного перегрузочного оборудования, применяемого для перегрузки реакторов на плавучих средствах, без увеличения массогабаритных характеристик реакторной установки, при постоянном контроле за подкритической массой топлива в активной зоне реактора.

Предлагаемая конструкция устройства для загрузки топливных сборок обеспечивает плотную установку топливных сборок в активную зону реактора.

В результате применения устройства для загрузки топливных сборок предлагаемой конструкции кабели питания, подключаемые к средствам контроля (на чертеже не указаны), не испытывают изгибных деформаций.

1. Устройство для загрузки топливных сборок, состоящее из большой и малой поворотных плит с отверстиями для загрузки топливных сборок активной зоны, причем малая поворотная плита установлена с эксцентриситетом, отличающееся тем, что большая поворотная плита снабжена опорой, внутри которой размещен поворотный стакан с днищем, причем поворотный стакан закреплен на большой поворотной плите, а малая поворотная плита установлена в днище.

2. Устройство для загрузки топливных сборок по п.1, отличающееся тем, что в днище выполнены отверстия для загрузки топливных сборок центральной части активной зоны, а в малой поворотной плите выполнено как минимум одно отверстие для загрузки топливных сборок периферийной части активной зоны.

3. Устройство для загрузки топливных сборок по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство снабжено загрузочной трубой, устанавливаемой в отверстия для загрузки топливных сборок.

4. Устройство для загрузки топливных сборок по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство снабжено чехлом для установки средств контроля.

5. Устройство для загрузки топливных сборок по п.1 или 2, отличающееся тем, что на периферийной части днища выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для установки чехла для средств контроля.