Устройство выгрузки и временного хранения
Изобретение относится к области реакторостроения, в частности к устройству выгрузки и временного хранения. Устройство выгрузки и временного хранения содержит накопительный бункер, наружную часть накопительного бункера, внутреннюю часть накопительного бункера, защитный модуль и загрузочный модуль. Наружная часть накопительного бункера включает в себя охлаждающую водяную рубашку. Внутренняя часть накопительного бункера включает в себя прямой бункер, наклонный бункер и разгрузочный бункер, которые последовательно сообщены. Защитный модуль включает в себя наружный защитный экран и нейтронный защитный экран. Загрузочный модуль включает в себя загрузочный корпус, причем в загрузочном корпусе предусмотрены входные каналы для сферических элементов. Изобретение позволяет обеспечить геометрическую целостность сферических элементов, выгружаемых из активной зоны и принимаемых на временное хранение, с надежной гарантией безопасности посредством отвода остаточного тепла и обеспечения защиты от γ-излучения. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области реакторостроения, в частности к устройству выгрузки и временного хранения.
Уровень техники
При существующих технологиях и мировом уровне производства промышленных клапанов имеется проблема с надежностью клапанов замены газообразной среды во время выгрузки сферических элементов отработавшего топлива в течение жизненного цикла атомной электростанции; для решения указанной проблемы можно в устройстве выгрузки и временного хранения увеличить вместимость временного хранилища сферических элементов отработавшего топлива до более 4000 элементов, при этом для повышения эксплуатационной надежности и ремонтопригодности разгрузочного механизма в устройстве выгрузки и временного хранения можно применить компоненты устройства для разгрузки активной зоны, например: вертикальную систему вала, поворотный узел и т.п.
Однако имеются два существенных фактора, которые отличают устройство для разгрузки активной зоны от устройства выгрузки и временного хранения большой вместимости сферических элементов отработавшего топлива. Во-первых, первое из указанных устройств выполняет только функцию разгрузки и не выполняет функцию загрузки, при этом сферические элементы из активной зоны по разгрузочному трубопроводу могут непрерывно и стабильно поступать в накопительный бункер; при этом второе из указанных устройств периодически и циклично выполняет функцию приема, временного хранения, выгрузки сферических элементов отработавшего топлива и сбора радиоактивных обломков и пыли, следовательно, необходимо учитывать возможность возникновения проблем, как в связи с надежностью загрузки, так и в связи с надежностью выгрузки, при этом надежность загрузки в основном определяется предотвращением повреждения сферических элементов и конструктивных компонентов оборудования, вызванного столкновением загружаемых элементов. Во-вторых, в первом устройстве накопительный бункер вмещает около 1500 сферических элементов, в то время как вместимость второго устройства составляет не менее 4000 сферических элементов. Следовательно, при выполнении специальных процессов переключения газообразной среды, выгрузки и временного хранения требуется уделять больше внимания проблемам безопасности, например отводу остаточного тепла от множества сферических элементов отработавшего топлива в устройстве выгрузки и временного хранения и радиологической защите от высокодозного γ-излучения.
Раскрытие сущности изобретения
I Решаемая техническая проблема
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для выгрузки и временного хранения, способного обеспечить геометрическую целостность сферических элементов, выгружаемых из активной зоны и принимаемых на временное хранение, с надежной гарантией безопасности посредством отвода остаточного тепла и обеспечения защиты от γ-излучения.
II Технические решения
В настоящем изобретении для решения вышеупомянутых технических проблем предлагается устройство для выгрузки и временного хранения, содержащее по меньшей мере накопительный бункер, наружную часть накопительного бункера, внутреннюю часть накопительного бункера, защитный модуль и загрузочный модуль;
при этом накопительный бункер включает в себя цилиндрический корпус и корпус вместилища, которые расположены последовательно в направлении сверху вниз;
при этом наружная часть накопительного бункера включает в себя охлаждающую водяную рубашку, расположенную снаружи цилиндрического корпуса;
при этом внутренняя часть накопительного бункера включает в себя прямой бункер, расположенный в цилиндрическом корпусе, наклонный бункер и разгрузочный бункер, расположенные в корпусе вместилища; причем прямой бункер, наклонный бункер и разгрузочный бункер последовательно сообщены;
при этом защитный модуль включает в себя наружный защитный экран, расположенный снаружи цилиндрического корпуса, и нейтронный защитный экран, установленный снаружи наружного защитного экрана;
при этом загрузочный модуль содержит загрузочный корпус, установленный сверху цилиндрического корпуса; причем в загрузочном корпусе предусмотрены входные каналы для сферических элементов, при этом от нижней стороны загрузочного корпуса продолжаются выходные трубопроводы для сферических элементов; причем один конец выходного трубопровода для сферических элементов сообщен с входным каналом для сферических элементов, а другой конец выходного трубопровода для сферических элементов находится в контакте со стенкой цилиндрического корпуса и сообщен с прямым бункером; при этом входной канал для сферических элементов и выходной трубопровод для сферических элементов образуют перенаправляющий канал, изменяющий направление потока сферических элементов.
В частности, цилиндрический корпус соединен с корпусом вместилища посредством конической секции; при этом коническая секция имеет коническую полость с большей верхней частью и меньшей нижней частью; причем верхний конец конической полости сообщен с прямым бункером, а нижний конец конической полости сообщен с наклонным бункером.
Кроме того, защитный модуль дополнительно содержит внутренний защитный экран, установленный в корпусе вместилища; при этом внутренний защитный экран расположен в верхней части разгрузочного бункера.
Дополнительно загрузочный корпус включает в себя опорную плиту, приемный компонент для сферических элементов, соединенный с верхней стороной опорной плиты, и транспортировочный компонент, соединенный с нижней стороной опорной плиты; причем в приемном компоненте для сферических элементов предусмотрены входные отверстия для сферических элементов, в опорной плите предусмотрены направляющие отверстия, а в транспортировочном компоненте предусмотрены транспортировочные отверстия; при этом входное отверстие для сферических элементов, направляющее отверстие и транспортировочное отверстие последовательно сообщены, образуя входной канал для сферических элементов.
В частности, приемный компонент для сферических элементов дополнительно содержит входные переходные патрубки для сферических элементов, при этом входные переходные патрубки для сферических элементов сообщены с входными отверстиями для сферических элементов.
В частности, выходной трубопровод для сферических элементов включает в себя наклонную трубу и вертикальную трубу, которые соединены друг с другом; при этом наклонная труба сообщена с входным каналом для сферических элементов, а вертикальная труба контактирует с внутренней цилиндрической стенкой цилиндрического корпуса.
В частности, на верхнем конце цилиндрического корпуса установлена загрузочная опора, соединенная с загрузочным корпусом; при этом верхние концы наружного защитного экрана и нейтронного защитного экрана закрыты защитной прижимной плитой, соединенной с загрузочным корпусом.
Дополнительно устройство содержит разгрузочный механизм, соединенный с корпусом вместилища; при этом разгрузочный механизм содержит приводной механизм, передаточный механизм и исполнительный механизм, последовательно соединенные в направлении сверху вниз.
В частности, защитный модуль дополнительно содержит защитный экран двигателя, расположенный снаружи приводного механизма.
Кроме того, в разгрузочном бункере предусмотрена нижняя защитная панель в сборе, при этом нижняя защитная панель в сборе содержит компонент удаления пыли, который соединен с выходным каналом для пыли, соединенным с переходным патрубком для пыли.
III Полезные эффекты
Ниже приведены преимущества технических решений настоящего изобретения.
Поскольку снаружи цилиндрического корпуса установлена охлаждающая водяная рубашка, устройство выгрузки и временного хранения согласно изобретению принудительно охлаждается, таким образом, от сферических элементов, находящихся в накопительном бункере, эффективно отводится тепло и гарантируется снижение температуры цилиндрического корпуса, камеры и сферических элементов до значения ниже расчетного предела. Наружный защитный экран и нейтронный защитный экран, последовательно расположенные снаружи цилиндрического корпуса, обеспечивают защиту оборудования и обслуживающего персонала от чрезмерного γ-излучения и нейтронного излучения. Входной канал для сферических элементов и выходной трубопровод для сферических элементов соединены между собой, в результате чего формируется перенаправляющий канал, изменяющий направление потока сферических элементов и, таким образом, снижающий скорость падения сферических элементов, что позволяет избежать повреждения сферических элементов при их падении и устранить угрозу безопасности.
Устройство выгрузки и временного хранения согласно настоящему изобретению способно обеспечить геометрическую целостность выгружаемых из активной зоны и принимаемых на временное хранение сферических элементов с надежной гарантией безопасности посредством отвода остаточного тепла и обеспечения защиты от γ-излучения.
Устройство выгрузки и временного хранения согласно настоящему изобретению способно выполнять функции приема, временного хранения, замены газообразной среды и выгрузки сферических элементов, а также функции обеспечения безопасности, обеспечивая геометрическую целостность сферических элементов, радиационную защиту и отвод остаточного тепла. Преимуществом устройства является компактная конструкция, высокая надежность и удобство обслуживания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано устройство выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, вид спереди в разрезе;
на фиг. 2 – устройство выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, вид сверху;
на фиг. 3 – принципиальная схема конструкции загрузочного модуля в устройстве выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 – принципиальная схема конструкции компонента для удаления пыли в устройстве выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 – схематическое изображение нижней защитной панели в сборе в устройстве выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 – схематическое изображение поворотного узла в устройстве выгрузки и временного хранения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций на чертежах:
1 – сферический элемент; 100 – загрузочный модуль; 101 – опорная плита; 102 – транспортировочный компонент; 103 – приемный компонент для сферических элементов; 104 – входное отверстие для сферических элементов; 105 – направляющее отверстие; 106 – транспортировочное отверстие; 107 – перенаправляющая ограничивающая поток траектория; 108 – выходной трубопровод для сферических элементов; 109 – выходной канал для сферических элементов; 110 – траектория направленного перемещения; 111 – траектория отскока; 112 – траектория скатывания;
200 – защитный модуль; 201 – защитный экран для двигателя; 202 – наружный защитный экран; 203 нейтронный защитный экран; 204 – защитная прижимная плита; 205 – внутренний защитный экран; 206 – стальной цилиндрический корпус; 207 – свинцовый защитный экран;
300 – наружная часть накопительного бункера; 301 – выходной переходной патрубок для сферических элементов; 302 – переходной патрубок для пыли; 303 – подъемное кольцо; 304 – первая заглушка; 305 – выходной патрубок для воздуха; 306 – входной патрубок для воздуха; 307 – впускной патрубок для охлаждающей воды; 308 – выпускной патрубок для охлаждающей воды; 309 – входной переходной патрубок для сферических элементов; 310 – точка замера температуры; 311 – точка замера давления; 312 – первое возмущающее устройство; 313 – второе возмущающее устройство; 314 – охлаждающая водяная рубашка;
400 – накопительный бункер; 401 – торцевой фланец; 402 – опорная втулка; 403 –корпус вместилища; 404 – вторая заглушка; 405 – коническая секция; 406 – коническая поверхность; 407 – цилиндрический корпус; 408 – внутренняя цилиндрическая стенка; 409 – загрузочная опора;
500 – внутренняя часть накопительного бункера; 501 – прямой бункер; 502 –облицовочный цилиндр; 503 – наклонный корпус; 504 – наклонный бункер; 505 – дополнительная перегородка; 506 – слой сферических элементов; 507 – разгрузочный бункер; 508 – нижняя защитная панель в сборе; 509 – выходной канал для пыли; 510 – выходной канал для сферических элементов; 511 – нижняя дугообразная плита; 512 –компонент для удаления пыли; 513 – направляющая канавка; 514 – первое отверстие для радиоактивных обломков; 515 – направляющая материал перемычка; 516 – второе отверстие для радиоактивных обломков;
600 – разгрузочный механизм; 601 – приводной механизм; 602 – передаточный механизм; 603 – исполнительный механизм; 604 – опорный подшипник; 605 – система вала; 606 – извлекаемая втулка подшипника; 607 – подшипник главного вала; 608 – поворотный узел; 609 – выгрузное отверстие; 610 – скребок.
Осуществление изобретения
Чтобы облегчить понимание задач, технических решений и преимуществ настоящего изобретения, четко и в полном объеме будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Разумеется, описанные варианты осуществления настоящего изобретения являются лишь некоторыми из возможных вариантов. Любой вариант из других вариантов осуществления изобретения, созданных специалистами в данной области на основе описанных вариантов осуществления настоящего изобретения без приложения изобретательских усилий, подпадает под объем защиты настоящего изобретения.
На фиг. 1–6 показаны варианты выполнения устройства выгрузки и временного хранения, включающего в себя загрузочный модуль 100, защитный модуль 200, наружную часть 300 накопительного бункера, накопительный бункер 400, внутреннюю часть 500 накопительного бункера и разгрузочный механизм 600.
Накопительный бункер 400 представляет собой устройство, заполненное гелием под давлением и состоящее из торцевого фланца 401, опорной втулки 402, корпуса 403 вместилища, второй заглушки 404 и цилиндрического корпуса 407, которые смонтированы вместе, причем накопительный бункер 400 выполнен с возможностью поддержания загрузочного модуля 100, защитного модуля 200, наружной части 300 накопительного бункера, внутренней части 500 накопительного бункера и разгрузочного механизма 600. Цилиндрический корпус 407 расположен над корпусом 403 вместилища, при этом корпус 403 вместилища и цилиндрический корпус 407 соединены между собой переходной конической секцией 405; указанная коническая секция 405 включает в себя коническую полость с большей верхней частью и меньшей нижней частью. На верхнем конце цилиндрического корпуса 407 расположена загрузочная опора 409.
Устройство выгрузки и временного хранения, описанное в вариантах осуществления настоящего изобретения, является важным промежуточным технологическим оборудованием, используемым между этапом топливного цикла в активной зоне и этапом хранения сферических элементов отработавшего топлива на месте. В связи с различием газообразных сред на выходе из активной зоны и на входе в систему хранения сферических элементов, сферические элементы сначала выгружаются в устройство временного хранения, а затем в непрерывном режиме загружаются в систему хранения. Поскольку монтажное пространство ограничено, устройство для выгрузки и временного хранения должно иметь компактную и простую конструкцию. Согласно изобретению, на верхнем конце цилиндрического корпуса 407 расположена загрузочная опора 409, которая может быть приварена к цилиндрическому корпусу 407, образуя с ним единое целое. Цилиндрический корпус 407 соединен с загрузочным модулем 100 посредством загрузочной опоры 409.
Внутренняя часть 500 накопительного бункера включает в себя прямой бункер 501, расположенный в цилиндрическом корпусе 407, наклонный корпус 503, расположенный в корпусе 403 вместилища, и разгрузочный бункер 507, расположенный в корпусе 403 вместилища. Наклонный бункер 504 снабжен наклонным корпусом 503, причем прямой бункер 501, наклонный бункер 504 и разгрузочный бункер 507 последовательно сообщены между собой. Верхний конец конической полости сообщен с прямым бункером 501, а нижний конец конической полости сообщен с наклонным бункером 504. Разгрузочный бункер 507 имеет нижнюю защитную панель 508 в сборе, при этом нижняя защитная панель 508 в сборе соединена с левым концом наклонного корпуса 503. К верхней внутренней стенке наклонного корпуса 503 присоединена подвешенная на ней дополнительная перегородка 505, при этом дополнительная перегородка 505 расположена вблизи разгрузочного бункера 507. Над наклонным бункером 504 расположен облицовочный цилиндр 502, при этом облицовочный цилиндр 502 соединен с нижней внутренней стенкой конусной секции 405. Нижняя часть облицовочного цилиндра 502 имеет форму изогнутой лопаты, по существу соответствующую форме криволинейной поверхности наклонного бункера 504, и служит преградой для потока сферических элементов.
Прямой бункер 501, наклонный бункер 504 и разгрузочный бункер 507 совместно образуют бункер большой вместимости для временного хранения сферических элементов на месте. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, общая вместимость накопительного бункера составляет 4000 сферических элементов. Облицовочный цилиндр 502 и дополнительная перегородка 505 образуют в накопительном бункере две преграды для потока сферических элементов, что позволяет снизить давление, оказываемое слоем 506 сферических элементов, находящихся в накопительном бункере, на разгрузочный механизм 600. Предпочтительно, чтобы при вращении поворотного узла 608 сферические элементы 1, находящиеся в накопительном бункере, равномерно поступали в выгрузные отверстия 609.
Под действием газообразного гелия происходит пневматическая транспортировка выгружаемых из активной зоны сферических элементов 1, которые с определенной начальной скоростью поступают в устройство выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. В устройстве согласно вариантам осуществления изобретения высота внутреннего пространства прямого бункера 501 до наклонного бункера 504 составляет около 2 м, в связи с чем при достижении дна накопительного бункера или слоя 506 сферических элементов падающие сферические элементы 1 имеют определенную скорость. Поскольку обычно сферические элементы 1 один раз загружаются, повторяют цикл 15 раз, а затем выгружаются и поднимаются один раз, прочность сферических элементов 1 по сравнению с исходной снижается в разной степени после свободного падения с разной высоты, пневматической транспортировки и многократного перемещения внутри активной зоны. Чрезмерная скорость падения сферического элемента 1 может вызвать его повреждение, если он падает непосредственно в наклонный корпус 503. Кроме того, поскольку сферические элементы 1 после столкновения с наклонным корпусом 503 отскакивают, они будут ударяться в имеющую форму изогнутого совка нижнюю поверхность облицовочного цилиндра 502, что при чрезмерной скорости, может служить причиной образования вмятины.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, на входе в устройство выгрузки и временного хранения сферических элементов предусмотрен загрузочный модуль 100, выполненный с возможностью замедления скорости падения указанных сферических элементов 1 и изменения их траектории движения, что позволяет избежать повреждения сферических элементов при их столкновении.
Загрузочный модуль 100 имеет загрузочный корпус, установленный над цилиндрическим корпусом 407. В загрузочном корпусе предусмотрены входные каналы для сферических элементов, при этом нижняя сторона загрузочного корпуса соединена с выходными трубопроводами 108 для сферических элементов. Один конец выходного трубопровода 108 для сферических элементов сообщен с входным каналом для сферических элементов, а другой конец выходного трубопровода 108 для сферических элементов находится в контакте с внутренней стенкой 408 цилиндрического корпуса 407 и сообщен с прямым бункером 501.
Загрузочный корпус включает в себя опорную плиту 101, приемный компонент 103 для сферических элементов, соединенный с верхней стороной опорной плиты 101, и транспортировочный компонент 102, соединенный с нижней стороной опорной плиты 101. Приемный компонент 103 для сферических элементов имеет входные отверстия 104 для сферических элементов, которые являются перенаправляющими каналами. Опорная плита 101 имеет направляющие отверстия 105, которые являются вертикальными каналами. Транспортировочный компонент 102 имеет транспортировочные отверстия 106, которые являются перенаправляющими каналами. Входные отверстия 104 для сферических элементов, направляющие отверстия 105 и транспортировочные отверстия 106 имеют одинаковый диаметр и последовательно соединены, образуя входные каналы для сферических элементов.
Приемный компонент 103 для сферических элементов дополнительно снабжен входными переходными патрубками 309 для сферических элементов, при этом переходные патрубки 309 для сферических элементов сообщены с входными отверстиями 104 для сферических элементов.
Выходной трубопровод 108 для сферических элементов включает в себя наклонную трубу и вертикальную трубу, при этом наклонная труба сообщена с транспортировочным отверстием 106, а вертикальная труба находится в контакте с внутренней стенкой 408 цилиндрического корпуса 407. Наклонная труба и вертикальная труба совместно образуют перенаправляющий выходной канал 109 для сферических элементов.
Таким образом, входной канал для сферических элементов и выходной канал 109 для сферических элементов совместно образуют перенаправляющий канал, изменяющий направление потока сферических элементов 1.
Загрузочная опора 409 имеет монтажное отверстие, в которое плотно посажен транспортировочный компонент 102, при этом опорная плита 101 плотно соединена с верхней стороной загрузочной опоры 409. Загрузочная опора 409 имеет проходное отверстие для сферических элементов, при этом входной канал для сферических элементов, проходное отверстие для сферических элементов и выходной канал 109 для сферических элементов имеют одинаковый диаметр и последовательно соединены между собой. По мере прохождения сферического элемента 1 через входной канал для сферических элементов, проходное отверстие для сферических элементов и выходной канал 109 для сферических элементов центр сферы сферического элемента 1 прочерчивает перенаправляющую ограничивающую поток траекторию 107, которая имеет три изгиба.
При перемещении по перенаправляющей ограничивающей поток траектории 107 сферический элемент 1 ударяется в три перенаправляющий точки, поскольку перенаправляющая ограничивающая поток траектория 107 трижды изменяет направление, причем в каждом случае часть кинетической энергии преобразуется в импульс силы, в результате чего происходит амортизация и снижение скорости сферического элемента 1. Выход выходного канала 109 для сферических элементов расположен тангенциально к внутренней стенке 408 цилиндрического корпуса 407. Сферический элемент 1, направляемый выходным каналом 109 для сферических элементов, выходит из выходного канала 109 и падает под действием силы тяжести и инерции, при этом центр падающего сферического элемента прочерчивает траекторию 110 направленного перемещения. Падающий сферический элемент сталкивается с конической поверхностью 406 конической секции 405, при этом за счет амортизации снижается скорость сферического элемента 1. Затем траекторией центра сфер сферических элементов может быть траектория 111 отскока или траектория 112 скатывания. Траектория 111 отскока может пересекать стенку, находящуюся на другой стороне, в результате чего сферические элементы 1 снова будут сталкиваться с внутренней цилиндрической стенкой 408, при этом скорость их падения будет снижаться, либо длина отскока может быть недостаточной для достижения сферическими элементами внутренней цилиндрической стенки 408, в этом случае сферические элементы 1 будут падать в конусную секцию 405 на противоположной стороне и падать в наклонный бункер 504, слегка отскакивая, либо скатываясь. Независимо от того, по какой траектории, а именно по траектории 111 отскока или траектории 112 скатывания, перемещаются сферические элементы 1, конечная скорость падающих в наклонный бункер 504 сферических элементов 1 снижается. Сферические элементы катятся по поверхности стенки наклонного корпуса 503 непосредственно к разгрузочному бункеру 507, либо катятся, слегка отскакивая от поверхности стенки наклонного бункера 504, в направлении разгрузочного бункера 507.
В устройстве согласно настоящему изобретению выходящие из выходного канала 109 сферические элементы падают по траектории 110 направленного перемещения, в то время как в известном устройстве сферические элементы падают, выходя непосредственно через центральное направляющее отверстие. Согласно результатам сравнительных испытаний указанных двух устройств, в известном устройстве степень повреждения сферических элементов, падающих в наклонный бункер 504 до образования слоя 506 сферических элементов, достигала более 30%, поскольку устройство содержало только 1 или 2 амортизатора, в то время как в устройстве согласно настоящему изобретению, благодаря многократной амортизации, степень повреждения падающих сферических элементов составляла менее 1%. Это преимущество связано с тем, что в устройстве согласно изобретению эффективно регулируется и в целом снижается скорость падения сферических элементов 1, поскольку приемный компонент 103 для сферических элементов, транспортировочный компонент 102, выходной трубопровод 108 для сферических элементов, коническая секция 405 и поверхность стенки наклонного бункера 504 оказывают амортизирующее действие на сферические элементы 1.
Наружная часть 300 накопительного бункера включает в себя по меньшей мере одну охлаждающую водяную рубашку 314, расположенную снаружи цилиндрического корпуса 407.
Защитный модуль 200 включает в себя наружный защитный экран 202, установленный снаружи цилиндрического корпуса 407, нейтронный защитный экран 203, установленный снаружи наружного экрана 202, и внутренний защитный экран 205, установленный внутри корпуса вместилища. Внутренний защитный экран 205 расположен в верхней части разгрузочного бункера 507. На верхних концах наружного защитного экрана 202 и нейтронного защитного экрана 203 установлена защитная прижимная плита 204, при этом защитная прижимная плита 204 соединена с загрузочным корпусом.
При использовании прямого бункера 501 с большой вместимостью сферических элементов 1 необходимо предусмотреть как защиту от γ-излучения, так и защиту от нейтронного излучения. За счет установки наружного защитного экрана 202 и борсодержащего полиэтиленового нейтронного защитного экрана 203 снаружи цилиндрического корпуса 407 обеспечивается безопасность обслуживающего персонала. При этом наружный защитный экран 202 представляет собой стальной цилиндрический корпус 206, со свинцовым наполнителем 207. Свинцовый наполнитель 207 формируют путем заливки чистого жидкого свинца в указанный корпус.
В устройстве выгрузки и временного хранения согласно указанному варианту осуществления изобретения проектная вместимость накопительного бункера составляет 4000 сферических элементов 1. За счет увеличения проектной вместимости накопительного бункера можно уменьшить количество операций переключения соответствующей газовой среды с помощью клапана и, таким образом, увеличить срок службы клапанов. Согласно проведенным расчетам и анализу, при проектной вместимости 4000 сферических элементов 1 остаточное тепло сферических элементов 1 вызовет повышение температуры внутренней цилиндрической стенки цилиндрического корпуса 407 и находящегося внутри гелия до 250°С, при этом температура нейтронного защитного экрана 203 превысит 100°C, что приведет к размягчению слоя и, соответственно, к потере прочности нейтронного защитного экрана 203. Следовательно, увеличение проектной вместимости приводит к повышению температуры цилиндрического корпуса 407 и нейтронного защитного экрана 203, что оказывает неблагоприятное влияние на механическую прочность цилиндрического корпуса 407 и нейтронного защитного экрана 203.
Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, чтобы улучшить описанные выше эксплуатационные условия, на наружной стенке цилиндрического корпуса 407 предусмотрена полукруглая труба охлаждающей водяной рубашки 314. Охлаждающая водяная рубашка 314 посредством впускного трубопровода соединена с впускным патрубком 307 для охлаждающей воды, а посредством выпускного трубопровода соединена с выходным патрубком 308 для охлаждающей воды. Охлаждающая водяная рубашка 314 обеспечивает принудительное охлаждение цилиндрического корпуса 407 и гарантированно исключает чрезмерный нагрев, вызывающий размягчение нейтронного защитного экрана 203.
Разгрузочный механизм 600 содержит приводной механизм 601, передаточный механизм 602 и исполнительный механизм 603, которые последовательно соединены между собой в направлении сверху вниз.
Согласно указанному варианту осуществления изобретения, приводной механизм 601 содержит двигатель и редуктор, которые соединены между собой.
Согласно указанному варианту осуществления изобретения, передаточный механизм 602 представляет собой магнитный передаточный механизм, в котором при бесконтактной передаче и мягком соединении посредством статического уплотнения вместо динамического уплотнения достигается герметизация с нулевой утечкой радиоактивного гелия.
Согласно указанному варианту осуществления изобретения, исполнительный механизм 603 содержит вертикальную систему 605 вала и поворотный узел 608 с множеством выгрузных отверстий 609. Система 605 вала содержит извлекаемую втулку 606 подшипника, которая разъемно соединена с подшипником 607 главного вала.
Когда двигатель посредством магнитной передачи приводит во вращение систему 605 вала, поворотный узел 608 поворачивается синхронно с ним. Сферические элементы 1 из слоя 506 сферических элементов могут поступать во множество предусмотренных в поворотном узле 608 выгрузных отверстий 609, через которые они могут поочередно выгружаться. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, подшипник системы 605 вала вращается с низкой скоростью и испытывает небольшую нагрузку, поэтому указанный подшипник имеет длительный срок службы и функционирует надежно.
В частности, защитный модуль 200 дополнительно содержит защитный экран 201 для двигателя, предусмотренный снаружи приводного механизма 601. Защитный экран 201 для двигателя представляет собой стальную гильзу, обеспечивающую защиту приводного механизма 601 от чрезмерного кумулятивного эффекта γ-излучения, что позволяет продлить срок службы приводного механизма 601.
Устройство выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения оснащено двумя входными переходными патрубками 309 для сферических элементов, поскольку материал поступает по разгрузочному трубопроводу сдвоенного реактора HTR-PM. Два входных переходных патрубка 309 для сферических элементов соответственно сообщаются с двумя входными каналами для сферических элементов, при этом указанные входные каналы для сферических элементов сообщаются соответственно с двумя выходными трубопроводами 108 для сферических элементов.
Следует отметить, что для обеспечения эксплуатационной надежности системы предусмотрены два режима работы сдвоенного реактора HTR-PM. В одном из режимов к двум реакторам подключены соответственно два устройства выгрузки и временного хранения, которые независимо друг от друга выполняют функции приема, временного хранения и выгрузки сферических элементов. В другом режиме одно устройство выгрузки и временного хранения одновременно выполняет функции приема, временного хранения и выгрузки сферических элементов из сдвоенного реактора.
В конечном итоге по трубопроводу, расположенному ниже по потоку от устройства выгрузки и временного хранения, все сферические элементы 1 пневматически транспортируются в систему хранения сферических элементов для временного хранения на месте. В процессе транспортировки нет необходимости строго различать неповрежденные и поврежденные сферические элементы по форме и размеру. Следовательно, при выполнении операции выгрузки сферических элементов посредством устройства выгрузки и временного хранения согласно изобретению отсутствует необходимость в независимом полнофункциональном сепараторе поврежденного ядерного топлива, имеющем сложную конструкцию.
Нижняя защитная панель 508 в сборе содержит нижнюю аргообразную плиту 511, при этом верхняя поверхность нижней аркообразной плиты 511 имеет направляющую канавку 513, форма которой соответствует форме скребка 610 поворотного узла 608. Направляющая канавка 513 соединена с выходным каналом 510 для сферических элементов и выходным каналом 509 для пыли. Выходной канал 510 для сферических элементов и выходной канал 509 для пыли расположены с противоположных сторон направляющей канавки 513. Кроме того, в направляющей канавке 513 предусмотрен компонент 512 для удаления пыли, который расположен над выходным каналом 509 для пыли. Выходной канал 509 для пыли соединен с переходным патрубком 302 для пыли, а выходной канал 510 для сферических элементов соединен с выходным переходным патрубком 301 для сферических элементов.
Компонент 512 для удаления пыли содержит корпус с первым отверстием 514 для радиоактивных обломков и вторым отверстием 516 для радиоактивных обломков, при этом между первым отверстием 514 для радиоактивных обломков и вторым отверстием 516 для радиоактивных обломков предусмотрена направляющая материал перемычка 515. Первое отверстие 514 для радиоактивных обломков и второе отверстие 516 для радиоактивных обломков соответствующим образом сообщены с выходным каналом 509 для пыли.
Когда поворотный узел 608 поворачивается, сферические элементы 1, пыль и радиоактивные обломки самотеком поступают в выгрузное отверстие 609. В процессе поворота платформы скребок 610 проталкивает сферические элементы 1 вперед, при этом пыль и радиоактивные обломки проходят через первое отверстие 514 для радиоактивных обломков и второе отверстие 516 для радиоактивных обломков в компоненте 512 для удаления пыли и входят в выходной канал 509 для пыли, по которому поступают в переходной патрубок 302 для пыли и, наконец, через переходной патрубок 302 для пыли в нижнюю по потоку трубу для пыли, чтобы скапливаться и временного храниться.
Наружная часть 300 накопительного бункера дополнительно содержит первое возмущающее устройство 312 и второе возмущающее устройство 313. Первое возмущающее устройство 312 и второе возмущающее устройство 313 установлены позади облицовочного цилиндра 502 и дополнительной перегородки 505 соответственно. Каждое из возмущающих устройств, а именно первое возмущающее устройство 312 и второе возмущающее устройство 313, содержит толкатель. Когда на двух преградах для потока, сформированных облицовочным цилиндром 502 и дополнительной перегородкой 505, скапливаются сферические элементы и образуют горку, препятствующую поступлению сферических элементов 1 на поворотный узел 608, распределенная система управления атомной электростанции может направить сигнал соответствующему электромагнитному приводному механизму для приведения в действие толкателей с целью разрушения горки и восстановления равномерной выгрузки сферических элементов.
В устройстве выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения процесс выгрузки сферических элементов включает в себя три этапа: этап a выгрузки сферических элементов 1 из активной зоны; этап b приема, временного хранения и выгрузки сферических элементов 1 посредством устройства выгрузки и временного хранения; и этап c транспортировки сферических элементов 1 в систему хранения сферических элементов для временного хранения на месте. На этапе а среда представляет собой радиоактивный газообразный гелий под высоким давлением, сообщающийся с активной зоной, а на этапе с среда представляет собой газообразную среду, сообщающуюся с внешней средой, поэтому на этапе b газообразную среду необходимо заменить, чтобы обеспечить чистоту гелия в активной зоне и избежать выброса радиоактивного гелия в атмосферу.
С этой целью наружная часть 300 накопительного бункера дополнительно содержит входной патрубок 306 для воздуха, выходной патрубок 305 для воздуха, точку 311 замера давления и точку 310 замера температуры. После того как активная зона была изолирована от атмосферы, гелий через выходной патрубок 305 для воздуха выпускается в систему очистки и хранения гелия, затем выполняется вакуумирование, а после нормализации давления осуществляется выпуск. Через входной патрубок 306 для воздуха добавляется гелий из системы очистки и хранения гелия. Для определения давления и температуры в накопительном бункере предусмотрены соответственно точка 311 замера давления и точка 310 замера температуры.
Сферические элементы, входящие в устройство выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, перемещаются по двум траекториям, что не является ограничением, при этом может быть предусмотрена одна или более двух траекторий их перемещения. На практике выгружаемый материал может представлять собой не только сферические элементы отработавшего ядерного топлива, но и другие сферические материалы. Поскольку может использоваться сферический материал разного качества, может различаться входная траектория сферических элементов и начальная скорость, высота и внутренний диаметр цилиндрического корпуса, а также длина и угол конической секции, можно изменить длину направляющего отверстия и транспортировочного отверстия, длину, угол и направление выходного канала для сферических элементов и, следовательно, направляющую траекторию, чтобы обеспечить столкновение сферических элементов со стенкой цилиндрического корпуса, конической секцией и наклонным корпусом с разной интенсивностью и в разные временные промежутки для замедления и амортизации.
В устройстве выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения загрузочный модуль 100 оказывает ограничивающее поток, направляющее и амортизирующее действие на сферические элементы, что является особенно существенным, когда в наклонном бункере 504 еще не образовался слой сферических элементов. Образованный в наклонном бункере 504 слой 506 сферических элементов создает хороший амортизационный эффект, благодаря чему, минимизируется повреждение как падающих сферических элементов, так и оборудования.
В устройстве выгрузки и временного хранения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предусмотрены два пути перемещения входящих сферических элементов. В существующих конструкциях не предусмотрен рабочий режим, при котором входящие сферические элементы перемещаются одновременно по двум путям. При полной загрузке бункера вблизи выходного отверстия образуется скопление сферических элементов, что в некоторой степени ограничивает полезный объем цилиндрического корпуса. Когда входящие в устройство сферические элементы перемещаются одновременно по нескольким путям, необходимо увеличение полезного объема цилиндрического корпуса.
При использовании охлаждающей водяной рубашки, окружающей цилиндрический корпус снаружи, обеспечивается принудительное охлаждение устройства выгрузки и временного хранения согласно изобретению, позволяющее эффективно отвести остаточное тепло от сферических элементов, находящихся в накопительном бункере, что гарантирует снижение температуры цилиндрического корпуса, камеры и сферических элементов до значения ниже расчетного предела.
Поскольку в устройстве выгрузки и временного хранения согласно настоящему изобретению предусмотрены наружный защитный экран и нейтронный защитный экран, последовательно расположенные снаружи цилиндрического корпуса, обеспечивается защита оборудования и обслуживающего персонала от чрезмерного γ-излучения и нейтронного излучения.
В устройстве выгрузки и временного хранения согласно настоящему изобретению за счет соединения входного канала для сферических элементов и выходного трубопровода для сферических элементов образован перенаправляющий канал, изменяющий направление потока сферических элементов, благодаря чему, эффективно снижается скорость падения сферических элементов, что позволяет избежать повреждения сферических элементов при их падении и устранить угрозу безопасности.
Устройство выгрузки и временного хранения согласно настоящему изобретению способно выполнять функции приема, временного хранения, замены газовой среды и выгрузки сферических элементов с гарантией геометрической целостности сферических элементов при приеме сферических элементов, выгружаемых из активной зоны, а также способно надежно выполнять функции обеспечения безопасности при временном хранении сферических элементов, обеспечивая отвод остаточного тепла и защиту от γ-излучения. Преимуществом указанного устройства является компактная конструкция, высокая надежность и удобство обслуживания.
Используемые в описании настоящего изобретения термины «соединенный с» и «присоединенный к» не являются ограничительными; соответственно, их следует интерпретировать в широком смысле, если не указано иначе или отсутствуют ограничения; например, термины могут относиться к фиксированным соединениям, разъемным соединениям или объединению в одно целое; они могут относиться к механическим или электрическим соединениям; они могут относиться к прямым связям или косвенным связям через промежуточные средства. Приведенные выше термины, которые используются в настоящем изобретении, специалистам в данной области техники следует интерпретировать в соответствии с конкретными ситуациями.
В описании настоящего изобретения, если не указано иначе, под термином «несколько» подразумевается один или более; под термином «множество» подразумевается два или более. Термины «верхний», «нижний», «левый», «правый», «внутренний», «наружный» и т. п. характеризуют ориентацию или позицию компонентов, представленных на чертежах, и используются только для упрощения описания настоящего изобретения и облегчения понимания, а не служат указанием или свидетельством того, что устройство или компоненты должны иметь определенную ориентацию или сконструированы и функционирует в определенной ориентации, а следовательно, указанные термины не могут рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение.
В конечном счете, следует отметить, что описанные выше варианты осуществления изобретения приводятся лишь для иллюстрации, а не ограничения технических решений настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение было подробно описано посредством вышеупомянутых вариантов его осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что допускаются изменения технических решений, описанных выше в различных вариантах осуществления изобретения, или эквивалентная замена некоторых из технических характеристик в рамках существа и объема настоящего изобретения.
1. Устройство выгрузки и временного хранения, содержащее по меньшей мере накопительный бункер, наружную часть накопительного бункера, внутреннюю часть накопительного бункера, защитный модуль и загрузочный модуль;
при этом накопительный бункер содержит цилиндрический корпус и корпус вместилища, которые расположены последовательно в направлении сверху вниз;
при этом наружная часть накопительного бункера содержит охлаждающую водяную рубашку, расположенную снаружи цилиндрического корпуса;
при этом внутренняя часть накопительного бункера содержит прямой бункер, расположенный в цилиндрическом корпусе, наклонный бункер и разгрузочный бункер, расположенные в корпусе вместилища; причем прямой бункер, наклонный бункер и разгрузочный бункер последовательно сообщены;
при этом защитный модуль содержит наружный защитный экран, расположенный снаружи цилиндрического корпуса, и нейтронный защитный экран, расположенный снаружи наружного защитного экрана;
при этом загрузочный модуль содержит загрузочный корпус, расположенный сверху цилиндрического корпуса; причем в загрузочном корпусе предусмотрены входные каналы для сферических элементов, при этом нижняя сторона загрузочного корпуса соединена с выходными трубопроводами для сферических элементов; причем один конец выходного трубопровода для сферических элементов сообщен с входным каналом для сферических элементов, а другой конец выходного трубопровода для сферических элементов находится в контакте со стенкой цилиндрического корпуса и сообщен с прямым бункером; при этом входной канал для сферических элементов и выходной трубопровод для сферических элементов образуют перенаправляющий канал, изменяющий направление потока сферических элементов.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрический корпус соединен с корпусом вместилища посредством конической секции; при этом коническая секция имеет коническую полость с большей верхней частью и меньшей нижней частью; причем верхний конец конической полости сообщен с прямым бункером, а нижний конец конической полости сообщен с наклонным бункером.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защитный модуль дополнительно содержит внутренний защитный экран, установленный внутри корпуса вместилища, при этом внутренний защитный экран расположен в верхней части разгрузочного бункера.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что загрузочный корпус содержит опорную плиту, приемный компонент для сферических элементов, соединенный с верхней стороной опорной плиты, и транспортировочный компонент, соединенный с нижней стороной опорной плиты; причем в приемном компоненте для сферических элементов предусмотрены входные отверстия для сферических элементов, в опорной плите предусмотрены направляющие отверстия, а в транспортировочном компоненте предусмотрены транспортировочные отверстия; при этом входное отверстие для сферических элементов, направляющее отверстие и транспортировочное отверстие последовательно сообщены, образуя входной канал для сферических элементов.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что приемный компонент для сферических элементов дополнительно содержит входные переходные патрубки для сферических элементов, при этом входные переходные патрубки для сферических элементов сообщены с входными отверстиями для сферических элементов.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что выходной трубопровод для сферических элементов содержит наклонную трубу и вертикальную трубу, которые соединены друг с другом; при этом наклонная труба сообщена с входным каналом для сферических элементов, а вертикальная труба контактирует с внутренней цилиндрической стенкой цилиндрического корпуса.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на верхнем конце цилиндрического корпуса установлена загрузочная опора, соединенная с загрузочным корпусом; при этом на верхних концах наружного защитного экрана и нейтронного защитного экрана установлена защитная прижимная плита, причем защитная прижимная плита соединена с загрузочным корпусом.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит разгрузочный механизм, соединенный с корпусом вместилища; при этом разгрузочный механизм содержит приводной механизм, передаточный механизм и исполнительный механизм, которые последовательно соединены в направлении сверху вниз.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что защитный модуль дополнительно содержит защитный экран двигателя, установленный снаружи приводного механизма.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в разгрузочном бункере расположен нижний защитный панельный компонент, при этом указанный нижний защитный панельный компонент содержит компонент удаления пыли, который соединен с выходным каналом для пыли, соединенным с переходным патрубком для пыли.
