НАПРАВЛЯЮЩАЯ ГИЛЬЗА РАБОЧЕГО ОРГАНА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УСТАНОВКИ, ФИКСАЦИИ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГИЛЬЗЫ
GUIDE SLEEVE OF WORKING ELEMENT OF NUCLEAR REACTOR CONTROL AND PROTECTION SYSTEM AND TOOL FOR INSTALLATION, FIXATION AND EXTRACTION OF CARTRIDGE

Группа изобретений относится к ядерной технике, а более конкретно к системе управления и защиты ядерного реактора, и может быть применена в направляющих гильзах рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора (РО СУЗ) и в инструментах для установки, фиксации и извлечения гильз.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к первому из заявленных изобретений является направляющая гильза рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора, содержащая чехол и цилиндрический хвостовик (а.с. СССР №1783925, МПК G21C 7/10, 15.06.1994).
В чехле гильзы размещен с возможностью осевого перемещения рабочий орган, а хвостовик предназначен для фиксации направляющей гильзы в опорной плите ядерного реактора.
Недостатком известной направляющей гильзы является большая трудоемкость по установке гильзы и закрепления ее хвостовика в опорной плите ядерного реактора, что объясняется дополнительными транспортно-технологическими операциями по временному извлечению других тепловыделяющих сборок, установленных вокруг направляющей гильзы, и последующей их загрузки на прежнее место, что увеличивает время установки направляющей гильзы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков ко второму из заявленных изобретений является монтажный инструмент для установки, фиксации и извлечения направляющей гильзы, содержащий стержень с фиксаторами (А.Т. Амаев. Доклад «Разработка модернизированной конструкции направляющей трубы ИМ СУЗ реактора БОР-60». 12-я ежегодная конференция молодых специалистов, ОКБ «Гидропресс», Подольск, 17-18 марта 2010 г.).
В известном инструменте фиксаторы выполнены разжимными.
Недостатком известного монтажного инструмента является наличие ручных операций, что усложняет процесс монтажа-демонтажа направляющих гильз.
Задачей заявленной группы изобретений является создание направляющей гильзы рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора, а также монтажного инструмента для ее установки, фиксации и извлечения, использование которых позволит исключить ручные операции при установке и фиксации направляющей гильзы и сократить продолжительность процесса проводимых операций.
Техническим результатом данной группы изобретений является упрощение монтажно-демонтажных работ при установке и извлечении направляющей гильзы, а также обеспечение надежной фиксации гильзы в реакторе.
Указанный технический результат достигается тем, что известная направляющая гильза рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора, содержащая чехол для размещения рабочего органа и цилиндрический хвостовик, согласно изобретению снабжена элементом для прохода и размещения монтажного инструмента, установленным между чехлом и хвостовиком и неразъемно соединенным с ними, при этом верхняя часть элемента выполнена с байонетными пазами для образования с фиксаторами монтажного инструмента верхнего байонетного узла, а хвостовик снабжен байонетной втулкой и подпружиненным поршнем, причем байонетная втулка выполнена с байонетными пазами для образования с фиксаторами втулки напорного коллектора нижнего байонетного узла, а подпружиненный поршень размещен в нижней части полости хвостовика с возможностью возвратно-поступательного перемещения и углового поворота на 90° и штоком соединен с байонетной втулкой.
Указанный технический результат достигается тем, что известный монтажный инструмент для установки, фиксации и извлечения направляющей гильзы, содержащий стержень с фиксаторами, согласно изобретению снабжен головкой для захвата механизма перегрузки и хвостовиком, при этом фиксаторы представляют собой выступы, которые выполнены в средней части хвостовика и являются ответными элементами верхнего байонетного узла направляющей гильзы, а нижняя часть хвостовика имеет поперечное сечение, соответствующее внутреннему сечению поршня нижнего байонетного узла.
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена направляющая гильза (общий вид), на фиг. 2 изображен хвостовик направляющей гильзы, на фиг. 3 представлен монтажный инструмент для установки, фиксации и извлечения направляющей гильзы (общий вид).
Направляющая гильза рабочего органа системы управления и защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем содержит шестигранный чехол 1 для размещения рабочего органа, верхнюю байонетную втулку 2, вставку 3, опору 4, имеющие шестигранную форму, и цилиндрический хвостовик 5. Чехол 1, верхняя байонетная втулка 2, вставка 3, опора 4 и хвостовик 5 соединены между собой неразъемно, например, посредством сварки. Вставка 3 и опора 4 выполнены с внутренними полостями разного диаметра и вместе с верхней байонетной втулкой образуют элемент для прохода и размещения монтажного инструмента. Хвостовик 5 представляет собой трубу с торцевыми отверстиями в нижней части и с лабиринтными пазами на наружной поверхности верхней части. В лабиринтные пазы хвостовика 5 установлена спираль 6, которая выполняет функцию уплотнителя для предотвращения протечки натрия. Хвостовик 5 является основой нижней части направляющей гильзы и обеспечивает вход теплоносителя во внутреннюю полость гильзы, а также установку гильзы во втулку напорного коллектора (на чертеже не показана). В полости хвостовика 5 установлены поршень 7, гайка 8, пружина 9. Гайка 8 представляет собой цилиндрическую трубу с внешней резьбой для соединения с хвостовиком 5 и имеет цилиндрическое дно. Дно гайки 8 является опорной поверхностью для установки пружины 9, которая в свою очередь оперта в поршень 7 и обеспечивает дополнительную фиксацию нижнего байонетного узла. Поршень 7 установлен в нижней части хвостовика 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и углового поворота на 90° и представляет собой цилиндр со штоком. Шток поршня 7 соединен посредством резьбы с байонетной втулкой 10. Внутренняя поверхность цилиндра поршня 7 повторяет внешнюю форму хвостовика монтажного инструмента для обеспечения фиксации нижнего байонетного узла. Нижняя байонетная втулка 10 представляет собой цилиндрическую деталь с двумя пазами для прохода выступов-фиксаторов нижнего байонетного узла (втулка напорного коллектора). Пазы нижней байонетной втулки 10 выполнены симметрично и расположены напротив друг друга. Профиль каждого паза выполнен в виде двух вертикальных и одной горизонтальной прорези, при этом одна из вертикальных прорезей короче другой. Шток поршня 7 соединен с байонетной втулкой 10 неразъемно, например, посредством резьбы и последующей сварки. Поршень 7 предназначен для перемещения и поворота байонетной втулки 10 при фиксации гильзы. Верхняя байонетная втулка 2 выполнена с пазами и предназначена для байонетной фиксации монтажного инструмента относительно самой гильзы в процессе транспортных операций (установка и извлечение гильзы). Внутренняя полость вставки 3 переходит в дно с одним большим центральным отверстием и шестью отверстиями, равноудаленно расположенными от центра. При транспортных операциях дно вставки 3 предназначено для опоры монтажного инструмента, центральное отверстие обеспечивает проход хвостовика инструмента, а шесть отверстий - проход теплоносителя. При работе реактора все семь отверстий обеспечивают проход теплоносителя. Внутренняя полость опоры 4 выполнена с большим и малым диаметрами. При транспортных операциях отверстие малого диаметра обеспечивает проход хвостовика инструмента, а при работе реактора - проход теплоносителя.
Монтажный инструмент для установки, фиксации и извлечения направляющей гильзы состоит из головки 11, чехла 12, хвостовика 13 с двумя фиксаторами в виде выступов, выполненными в средней части хвостовика, стержня 14, пружины 15 и упора 16. Головка 11, чехол 12 и хвостовик 13 соединены неразъемно, например, посредством сварки. Головка 11 предназначена для соединения с захватом механизма перегрузки. Чехол 12 представляет собой трубу и является каркасом инструмента. Хвостовик 13 представляет собой цилиндр с двумя фиксаторами в виде выступов, которые входят в байонетное зацепление с пазами верхней байонетной втулки 2, образуя верхний байонетный узел, что позволяет установить направляющую гильзу в реактор. Нижняя часть хвостовика имеет квадратное сечение, предназначенное для ввода во внутреннюю полость поршня 7 и поворота байонетной втулки 10, что позволяет зафиксировать направляющую гильзу во втулке напорного коллектора. Упор 16 представляет собой цилиндрическую трубу, через отверстие которой проходит хвостовик 13, и предназначен для опоры инструмента на вставку 3 направляющей гильзы. Фиксирующий стержень 14 установлен поперек упора 16 и хвостовика 13 и обеспечивает возвратно-поступательное перемещение и угловой поворот на 90° монтажного инструмента. Пружина 15 установлена между фиксаторами хвостовика и упором 16 и обеспечивает поджатие инструмента к гильзе в верхнем байонетном узле.
Установку, фиксацию и извлечение гильзы из реактора осуществляют следующим образом.
Вне ядерного реактора захватом механизма перегрузки охватывают головку 11 монтажного инструмента и вводят в верхнюю байонетную втулку 2 через чехол 1 направляющей гильзы. При этом введенный во втулку 2 монтажный инструмент упором 16 опирается на дно вставки 3. Хвостовик 13 монтажного инструмента нижней частью входит в полость поршня 7, а фиксаторы инструмента проходят сквозь ответные пазы верхней байонетной втулки 2. Перегрузочный механизм передает усилие на головку 11 инструмента и перемещает его вниз. При этом нижняя байонетная втулка 10 поршнем 7 перемещается вниз. Механизмом перегрузки поворачивают монтажный инструмент на 90°. Далее при снятии усилия с монтажного инструмента пружина 15 монтажного инструмента, находящаяся в сжатом состоянии, разжимается и фиксаторы монтажного инструмента входят в зацепление с верхней байонетной втулкой 2. Одновременно с этим нижняя байонетная втулка 10 устанавливается в положение «открыто», что позволяет свободно установить хвостовик 5 направляющей гильзы во втулку напорного коллектора. Механизм перегрузки устанавливает гильзу в реактор при закрытом положении верхнего байонетного узла и при открытом положении нижнего байонетного узла. Перегрузочный механизм повторно передает усилие на головку 11 инструмента и перемещает его вниз, при этом нижняя байонетная втулка 10 поршнем 7 перемещается также вниз. Механизмом перегрузки поворачивают монтажный инструмент на 90°. При этом нижняя байонетная втулка входит в зацепление с фиксаторами втулки напорного коллектора и устанавливается в положение «закрыто». Одновременно с этим верхняя байонетная втулка 2 выходит из зацепления с фиксаторами монтажного инструмента и освободившийся монтажный инструмент с помощью механизма перегрузки извлекают из гильзы, зафиксированной во втулке напорного коллектора реактора. Извлечение гильзы из реактора осуществляют в обратном порядке.