АМПУЛА ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ
CARTRIDGE FOR SPENT FUEL ASSEMBLY

Данное изобретение относится к атомной энергетике, в частности к ампуле, в которую осуществляется загрузка пучка твэлов (ПТ) отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) реактора РБМК-1000, который в силу каких-то причин не удалось разместить в штатной ампуле.
Топливная сборка реактора РБМК-1000 состоит из двух пучков твэлов, соединенных между собой центральным стержнем, и подвески. Тепловыделяющие элементы (твэлы), выполненные в виде стержней, закреплены на каркасе ПТ при помощи силовой и нескольких дистанционирующих решеток. Каждый ПТ имеет с одного конца наконечник в виде полусферы. К центральному стержню, проходящему через наконечник верхнего ПТ, прикреплена подвеска.
Известно, что перед постановкой на сухое хранение отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС) извлекают из бассейна выдержки, где они хранились в воде, и расчленяют на два пучка тепловыделяющих элементов и часть несущего стержня. При этом пучки твэлов (ПТ) подлежат установке в ампулы. Расчленение ОТВС на пучки твэлов выполняют в защитной камере отделения разделки на АЭС. Ампулы с пучками твэлов устанавливают в чехол, который загружают в упаковочный комплект хранения (УКХ) или в транспортный контейнер. В стационарном хранилище ампулы с пучками твэлов размещают в металлических герметичных пеналах. С целью исключения коррозионного влияния воды на пенал и твэлы, которая остается на ПТ после расчленения ОТВС и загрузки ПТ в ампулы, производится осушка ампулы. Особенность указанного способа хранения отработавшей тепловыделяющей сборки в ампуле состоит в том, что ампульное хранение обеспечивает локализацию частиц топливной композиции и элементов конструкции пучков твэлов в случае их разрушения при транспортировании и хранении.
Для увеличения емкости транспортного контейнера чехол выполняется с минимальным шагом с отверстиями минимального диаметра, способными вместить ампулу минимально допустимого диаметра. Но, в процессе разделки ОТВС, возможны ситуации, когда ПТ не удастся установить в ампулу минимального диаметра. Такие ситуации могут возникнуть при падении ПТ, разрушении дистанционирующих решеток, изначальной повышенной искривленности ПТ и ряда других событий. В этом случае дефектный ПТ, который не может быть вывезен из горячей камеры по штатной технологии, должен быть помещен в специальную ампулу большего диаметра и возвращен в бассейн выдержки до того момента, когда горячая камера будет перенастроена для разделки дефектных ОТВС.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является ампула (патент RU №2353010, G21F 5/008), содержащая цилиндрический корпус с дном, в котором помещен пучок твэлов отработавшей тепловыделяющей сборки, и крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства в виде пружинного разрезного кольца, корпус которой выполнен высотой, позволяющей иметь доступ к силовой решетке пучка твэлов, устанавливаемого на дно ампулы с опиранием каркасной трубой, в крышке ампулы установлена пружина, обеспечивающая фиксацию в ампуле пучков твэлов разной длины, а конструктивный зазор между крышкой и корпусом ампулы выполнен в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего высыпанию частиц топлива из ампулы и обеспечивающего возможность проведения осушки пучка твэлов, загруженного в ампулу.
Недостатком этой ампулы в данном случае является то, что в нее невозможно установить дефектный пучок твэлов.
Технической задачей изобретения является разработка конструкции ампулы для хранения отработавших пучков твэлов, которая позволяет разместить в ней пучки твэлов ОТВС реактора РБМК-1000, которые по каким-либо причинам не могут быть загружены в штатные ампулы малого диаметра, и временно поместить ее в бассейн выдержки.
В связи с тем, что ампула временно помещается в бассейн выдержки, а крышка ампулы не закрывает ее герметично, целесообразно в крышке и днище ампулы выполнить лабиринтные каналы, позволяющие гарантированно заполнять и опорожнять внутреннюю полость ампулы от воды, но исключающие высыпание частиц топлива из ампулы.
Желательно вскрытие и закрытие ампулы выполнять с помощью манипулятора, установленного в защитной камере отделения разделки на АЭС.
Целесообразно лабиринтные каналы в крышке и дне корпуса ампулы выполнить в виде, препятствующем высыпанию частиц топлива из ампулы и обеспечивающем в то же время слив воды и возможность проведения осушки ПТ, загруженного в ампулу, например, за счет собственного остаточного тепловыделения.
При использовании предлагаемого изобретения могут проявиться, в частности, следующие технические результаты:
- обеспечение возможности установки в ампулу дефектных ПТ;
- гарантированное заполнение ампулы водой и слив воды из ампулы перед осушкой при постановке ампулы на сухое хранение;
- вскрытие замка запирающего устройства ампулы автономной системой вскрытия с помощью манипулятора горячей камеры при загрузке ПТ в ампулу в отделении разделки ОТВС;
- обеспечение мониторинга пучков твэлов в период хранения.
Технический результат достигается тем, что корпус ампулы имеет такую длину, при которой силовая решетка возвышается над ней на высоту, достаточную для гарантированного захвата ПТ минимальной длины, а диаметр ампулы позволяет устанавливать в нее дефектный ПТ.
Лабиринтные каналы в крышке и дне корпуса ампулы препятствуют высыпанию частиц топлива из ампулы, обеспечивают заполнение ампулы водой при установке ее на временное хранение в бассейн выдержки, а также последующий слив воды и возможность проведения осушки.
Автономная система вскрытия ампулы позволяет работать с ней, в то время когда отделение разделки настроено на работу с бездефектными ОТВС.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-4:
фиг.1 - Общий вид ампулы для размещения пучка твэлов;
фиг.2 - Автономная система открытия ампулы (фрагмент Б фиг.1);
фиг.3 - Устройство для слива воды (фрагмент В фиг.1);
фиг.4 - Устройства для выхода воздуха (фрагмент А фиг.1).
Патентуемая ампула 1 (фиг.1) содержит корпус 2, выполненный в виде трубы с дном 3, в который размещают отработавшие пучки твэлов, крышку 4, входящую в горловину 5 (фиг.2) корпуса 2 ампулы, и демпфер 6, выполненный соосно с корпусом 2 ампулы на наружном торце дна 3 корпуса ампулы.
В горловине 5 (фиг.2) корпуса 2 ампулы 1 выполнен паз 7, в котором установлена управляющая втулка 8, обеспечивающая открытие ампулы при извлечении крышки 4 из корпуса 2 ампулы 1 (фиг.3).
В донышке 9 (фиг.4) крышки 4 выполнены кольцевые канавки 10 и пазы 11 (например, четыре), обеспечивающие выход воздуха через отверстия 12 при опускании ампулы 1 в воду бассейна выдержки. При этом пластина 13 перекрывает пазы 11, препятствуя свободному выходу частиц отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) из ампулы. Отверстия 12 и пазы 11 выполнены со смещением по дуге относительно друг друга.
В нижней внутренней чисти корпуса 2 (фиг.3) закреплено (например, с помощью сварки) кольцо 14, в котором выполнены проточка и пазы 15 (например, в количестве 18), а в корпусе 2 выполнены отверстия 16 (например, в количестве 16). При этом образуется полость 17, в которой задерживаются частицы ОЯТ при сливе воды из ампулы с ПТ перед ее возвращением в отделение разделки для загрузки в транспортный контейнер.
В исходном состоянии крышка 4 расположена в корпусе 2 ампулы (фиг.1).
При подъеме крышки 4, то есть открытии ампулы 1, необходимо поднять втулку 14 и повернуть ее с помощью манипулятора, установленного в защитной камере отделения разделки на АЭС.
Перед установкой ампулы с ПТ в контейнер удаление паров воды из ампулы производится через кольцевой зазор между крышкой 4 (фиг.2) и корпусом ампулы 2 и лабиринтные каналы, выполненные в крышке и дне ампулы (фиг.3 и 4).