УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ КОРПУСОМ И ВЕРХНИМ ЗАЩИТНЫМ ПЕРЕКРЫТИЕМ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в ядерных реакторах для исключения (снижения) неконтролируемых протечек/утечек из внутреннего объема реактора, в том числе - через поворотные пробки верхнего защитного перекрытия.
Известна конструкция [И.Я. Емельянов, В.И. Михан, В.И. Солонин. Конструирование ядерных реакторов. Учебное пособие для вузов. Авторы: Под общей редакцией Н.А. Доллежаля, (стр. 144)] верхнего защитного перекрытия ядерного реактора на быстрых нейтронах (РБН), которая обеспечивает возможность проведения перегрузки топлива и облучательных устройств на остановленном реакторе при помощи перегрузочного устройства, которое герметично вводится внутрь корпуса реактора. Позиционирование перегрузочного устройства осуществляют при помощи двух поворотных пробок: большой концентричной и малой эксцентричной. Поворотные пробки представляют собой два цилиндра переменного диаметра, причем малая поворотная пробка (МПП) установлена в большую поворотную пробку (БПП) с эксцентриситетом. Пробки на шариковых опорах могут вращаться независимо друг от друга, каждая вокруг своей оси. Совместным вращением двух пробок можно обеспечить наведение перегрузочного инструмента на любую ячейку активной зоны и бокового экрана РБН для перегрузки различных сборок и облучательных устройств внутри реактора, а также - их извлечения и замены.
Герметизация полости реактора по периметру поворотных пробок осуществляется гидравлическими затворами из эвтектического сплава олово-висмут при работе установки на всех режимах. Они обеспечивают герметичность аппарата как при его работе, когда пробки неподвижны, так и при перегрузке, когда пробки вращаются. Верхняя поверхность сплава в гидрозатворе защищена от окисления в наружной щели кремний-органической жидкостью и инертным газом, а во внутренней - аргоном. При работе реактора электрообогрев гидрозатвора отключен, сплав находится в твердом состоянии, создавая монолитное уплотнение пробок. Кроме основного уплотнения (гидрозатвора), у БПП и МПП предусмотрено прижимное, дублирующее уплотнение эластичными уплотнителями из терморадиационностойкой резины, синтетического каучука или тефлона.
В процессе эксплуатации перед началом процесса перегрузки на остановленном реакторе необходимо обеспечить возможность вращения поворотных пробок, для чего осуществляют следующие операции: осуществляют электронагрев и плавление сплава в гидрозатворах, и последующее удаление эластичных уплотнителей.
Недостатками известной конструкции являются:
- в процессе проведения перегрузки реактора при разблокировании поворотных пробок осуществляются длительные технологические операции по снятию эластичного уплотнителя, а потом, после завершения перегрузки -его повторной установки;
- при проведении перегрузки, когда поворотные пробки разблокированы, зазоры между ними и верхним защитным перекрытием корпуса реактора изолированы только гидрозатворами, и в случае повышения давления внутри реактора может произойти выброс радиоактивности, что понижает безопасность эксплуатации реактора;
- отсутствие возможности погрузочно-перегрузочных работ при непродолжительных остановах реактора из-за длительности процедур снятия-установки эластичного уплотнителя;
- процедуры снятия-установки эластичного уплотнителя требует длительного нахождения обслуживающего персонала на верхнем защитном перекрытии реактора, что ухудшает условия безопасности труда;
- большинство используемых уплотнительных материалов не выдерживают долговременную работу при высоких температурах и в условиях воздействия радиационных полей, могут разрушаться и загрязнять как уплотняемые поверхности, так и внутренний объем реактора. Часто не возможно на существующее изделие установить новое уплотнение, так как необходимы серьезные переделки/доработки конструкции под уплотнение.
Известно техническое решение [патент RU2193243C1 «Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем»], в котором для исключения ряда упомянутых недостатков предлагается система механизации процессов уплотнения-разуплотнения, которая позволяет автоматизировать процесс перегрузки, обеспечивает пребывание реактора в разгерметизированном состоянии только в момент вращения поворотных пробок, а также улучшает условия работы обслуживающего персонала. Однако данное техническое решение не исключает возникновение ситуации, связанной с деградацией свойств эластичных уплотнительных материалов, их разрушением и загрязнением уплотняемых поверхностей.
Заявляемое техническое решение, касающееся устройства для герметизации соединения между корпусом и верхним защитным перекрытием ядерного реактора исключает этот недостаток и может применяться в ядерных реакторах для исключения (снижения) неконтролируемых протечек/утечек из внутреннего объема реактора, в том числе - через поворотные пробки верхнего защитного перекрытия. Устройство (фиг. 1) представляет собой цельную точеную конструкцию, состоящую из основания - 1 и уса - 2. Основание представляет собой плоский круглый фланец, создающий опорную и уплотнительную поверхность. Ус представляет собой концентрический выступ типа шип, расположенный под углом к основанию. Толщина уса обеспечивает его равномерное смятие под массой малой поворотной пробки и исключает протечки теплоносителя между полостями реактора. Устройство выполняется из такого же материала как основные элементы, что не приводит к загрязнению или попаданию недопустимых примесей/частиц от разрушения прокладок других типов в теплоноситель.
Перечень рисунков:
Фиг. 1 - общий вид устройства;
Фиг. 2 - а) начальный вид устройства до работы; б) рабочее положение устройства.
Устройство работает следующим образом: при установке и накладывании нагрузки ус встает между уплотняемыми поверхностями. При этом (фиг. 2) основание обеспечивает четкую установку и не позволяет устройству смещаться от проектного положения, а ус встает как пружина и перекрывает неплотности между поверхностями.
Уплотнение позволяет с минимальными доработками существующих конструкций (или на места под другие уплотнительные устройства) установить и обеспечить уплотнение поверхностей. Конструкция позволяет расположить ус против направления потока среды. Конструкция устройства в испытаниях показала, что чем выше давление и температура, тем лучше конструкция уплотняет соединение.