АМПУЛА ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ
AMPOULE FOR SPENT FUEL ASSEMBLY

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) реактора РБМК-1000. Загруженные пучками твэлов ампулы транспортируются в транспортном упаковочном комплекте железнодорожным транспортом в сухое хранилище, где перегружаются в пеналы для их долговременного хранения.
Известна ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки (см. патент РФ №2353010, G21F 5/008), содержащая цилиндрический корпус с дном, выполненный высотой, позволяющей захвату иметь доступ к силовой решетке пучка твэлов, устанавливаемого с опиранием каркасной трубой на дно ампулы, в котором помещен пучок отработавших твэлов, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, в виде пружинного разрезного кольца, снабженную пружиной, обеспечивающей фиксацию в ампуле пучка твэлов разной длины, и установленную в корпусе с зазором в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего, высыпанию частиц топлива из ампулы и обеспечивающего возможность проведения осушки пучка твэлов, загруженного в ампулу. Фиксация крышки осуществляется запорным устройством, выполненным в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой проточке крышки и требующего при снятии крышки его сжатия стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы.
При загрузке пучков твэлов в известные ампулы на АЭС выявлены следующие недостатки. У части ампул, после загрузки в них пучков твэлов, не устанавливалась крышка на корпус ампулы вследствие деформаций пружинного разрезного кольца.
Причиной деформаций пружинных разрезных колец является нефиксированное их положение в расточках корпуса и крышки. При расположении концов пружинных разрезных колец напротив отверстий, через которые вводятся стержни механизма вскрытия крышки, и смещении кольца относительно кольцевой канавки, концы пружинных разрезных колец деформируются непосредственным воздействием на них стержней механизма вскрытия при снятии крышки перед загрузкой в корпус пучка твэлов. Деформированные концы пружинных разрезных колец не позволят установить крышку на корпус после загрузки. Также деформации пружинных разрезных колец могут возникать в случае фиксирования концов стержнями механизма вскрытия. В этом случае зафиксированные концы не могут перемещаться по кольцевой канавке при сжатии пружинных разрезных колец другими стержнями, в результате чего возникают деформации пружинных разрезных колец. Так как операции по снятию крышки и ее установке на корпус ампулы после загрузки в него пучка твэлов осуществляются дистанционно в защитной камере, то установить расположение пружинного разрезного кольца относительно отверстий в корпусе затруднительно.
У части ампул не снимается крышка с корпуса ампулы после частичного выхода крышки из верхней части вследствие заклинивания пружинного разрезного кольца между корпусом и крышкой ампулы. Причиной заклинивания является нефиксированное положение пружинных разрезных колец в проточках корпуса и крышки, в результате чего при сжатии стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы, пружинные разрезные кольца не вводятся в кольцевую канавку крышки.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в сцеплении и расцеплении крышки с корпусом с помощью пружинного кольца, зафиксированного во внутренней расточке крышки.
Для достижения названного технического результата в предлагаемой ампуле, в отличие от известной, пружинное кольцо установлено во внутренней расточке крышки и присоединено к ней в нескольких точках закрепления, в промежутках между которыми к пружинному кольцу жестко присоединены упоры, проходящие через отверстия, выполненные в крышке, и входящие в кольцевую проточку, выполненную в корпусе. Упоры выполнены со скосом, обеспечивающим их вхождение в корпус при взаимодействии с фаской корпуса.
Учитывая условия эксплуатации, упоры и отверстия в крышке выполнены с возможностью только прямолинейного перемещения упоров, а в кольцевой проточке корпуса выполнены отверстия, располагающиеся соосно с упорами при совпадении меток, нанесенных на корпус и крышку.
Кроме того, пружинное кольцо выполнено в виде пластины. Установка пружинного кольца во внутренней расточке крышки и присоединение его к ней в нескольких точках закрепления позволяет получить фиксированное положение пружинного кольца во внутренней расточке крышки.
Присоединение в промежутках между точками закрепления к пружинному кольцу упоров, проходящих через отверстия, выполненные в крышке, и входящих в кольцевую проточку, выполненную в корпусе, выполнение упоров со скосом, обеспечивающим их вхождение в корпус при взаимодействии с фаской корпуса, позволяет ввести крышку в корпус, выжимая пружинное кольцо из внутренней расточки крышки. После вхождения торцов упоров в кольцевую проточку в корпусе усилием пружинного кольца упоры вводятся в кольцевую проточку под ее верхнюю кромку, в результате чего обеспечивается сцепление крышки с корпусом с помощью пружинного кольца, зафиксированного во внутренней расточке крышки.
Выполнение упоров и отверстий в крышке для их прохождения с возможностью только прямолинейного перемещения позволяет сохранять положение упоров, при котором обеспечивается взаимодействие скосов на их торцах с фаской корпуса.
Выполнение в корпусе на уровне кольцевой проточки отверстий, располагающихся соосно с упорами при совпадении меток, нанесенных на корпус и крышку, позволяет непосредственно при установке крышки в корпус или с последующим ее поворотом расположить отверстия соосно с упорами. Это создает возможность выведения специальным приспособлением упоров из кольцевой проточки, обеспечивая тем самым снятие крышки с корпуса. Кроме того, выполнение этих отверстий позволяет проконтролировать зацепление крышки с корпусом в защитной камере с помощью специального приспособления или визуально.
Выполнение пружинного кольца в виде пластины позволяет за счет ее ширины получить необходимое усилие для выдвижения упоров и разместить пружинное кольцо во внутренней проточке крышки, не изменяя ее размеров.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - предлагаемая ампула в разрезе с пучком твэлов;
на фиг.2 - запирающее устройство с установленной на корпус крышкой;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - один из элементов запирающего устройства в разрезе при снятии крышки.
Предлагаемая ампула (см. фиг.1) содержит корпус 1, выполненный в виде трубы 2, с присоединенными к ней дном 3 и горловиной 4, и крышку 5, устанавливаемую в горловину 4 корпуса 1 с помощью запирающего устройства 6.
Запирающее устройство 6 (см. фиг.2 и 3) содержит пружинное пластинчатое кольцо 7, установленное во внутренней расточке 8 крышки 5 и прикрепленное к ней в нескольких точках, например, заклепками 9. В промежутках между заклепками 9 к пружинному пластинчатому кольцу 7 прикреплены упоры 10, проходящие через отверстия 11 в крышке 5 и входящие в кольцевую проточку 12, выполненную в горловине 4. Торцы 13 упоров 10 выполнены со скосом 14, обеспечивающим их вхождение в горловину 4 при взаимодействии с фаской 15, выполненной на верхнем торце горловины 4.
Упоры 10 и отверстия 11 в крышке 5 выполнены с прямыми боковыми гранями 16 и 17 соответственно, препятствующими повороту упоров 10 в отверстиях 11 и создающими возможность только прямолинейного перемещения упоров 10 в отверстиях 11.
В горловине 4 (см. фиг.4) на уровне кольцевой проточки 12 выполнены отверстия 18, располагающиеся соосно с упорами 10 при совпадении меток 19 и 20, нанесенных на горловину 4 и крышку 5 соответственно. Запирающее устройство 6 работает следующим образом.
При установке крышки 5 в горловину 4 корпуса 1 вручную при работе с порожней ампулой или дистанционно в защитной камере захватом (на чертежах не показан) крышка 5 с определенным усилием подается вниз. При этом упоры 10, взаимодействуя своими скосами 14 с фаской 15 горловины 4, вдвигаются по отверстиям 11 внутрь крышки 5, выдвигая пружинное пластинчатое кольцо 7 из внутренней расточки 8. При дальнейшем движении крышки 5 вниз и достижении упорами 10 кольцевой проточки 12 в горловине 4 упоры 10 под действием пружинного пластинчатого кольца 7 вводятся в кольцевую проточку 12, обеспечивая сцепление крышки 5 с горловиной 4 корпуса 1. Непосредственно при установке крышки 5 в горловину 4 или последующим ее поворотом достигается совмещение меток 19 и 20, нанесенных на горловину 4 и крышку 5 соответственно. При таком положении крышки 5 в горловине 4 упоры 10 и отверстия 18 будут располагаться соосно, что создает возможность выведения упоров 10 из кольцевой проточки 12 механизмом вскрытия крышки. Кроме того, выполнение отверстий 18 позволяет проконтролировать зацепление крышки 5 с корпусом 1 в защитной камере с помощью специального приспособления или визуально.
Для снятия крышки 5 стержнями механизма вскрытия крышки (на чертежах не показан), воздействующими с наружной стороны ампулы через отверстия 18 на упоры 10, последние выводятся из кольцевой проточки 12 и крышка 5 извлекается из корпуса 1.
Работа с предлагаемой ампулой осуществляется следующим образом.
Перед отправкой на АЭС у порожних ампул проверяется работоспособность запирающего устройства 6, после чего порожние ампулы с зафиксированными на корпусах 1 крышками 5 размещаются в ячейках чехла транспортного контейнера, который отправляется на АЭС.
На АЭС в защитной камере крышки 5 снимаются с корпусов 1 с помощью имеющихся захвата и механизма вскрытия крышки. Затем пучки твэлов помещаются в корпуса 1 ампул, после чего с помощью захвата в горловины 4 устанавливаются крышки 5 до достижения упорами 10 кольцевой проточки 12 в горловине 4. При этом упоры 10 под действием пружинного пластинчатого кольца 7 вводятся в кольцевую проточку 12, обеспечивая сцепление крышки 5 с горловиной 4 корпуса 1.
Далее загруженные пучками твэлов ампулы устанавливаются в ячейки транспортного контейнера, в котором транспортируются в сухое хранилище.