УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УПАВШИХ ПРЕДМЕТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
DEVICE FOR RECOVERING FALLEN OBJECTS OF NUCLEAR REACTOR

Изобретение относится к атомному машиностроению, а именно к средствам для обеспечения безопасности при перегрузке ядерного реактора, и может быть использовано в водонаполненных бассейнах выдержки, хранилищах отработанного ядерного топлива без осушения бассейнов выдержки и полной выгрузки ядерного топлива.
В результате эксплуатации ядерного реактора существует вероятность искривления головок тепловыделяющих сборок (ТВС), что вызывает затруднения при перегрузке ядерного реактора.
При зацеплении ТВС, пеналов герметичных (ГП) имеющимися штатными штангами существует вероятность их падения.
Известно устройство для извлечения упавших предметов ядерного реактора, а именно устройство для извлечения упавших ТВС и ГП, являющееся элементом перегрузочной машины ядерного топлива. Известное устройство предназначено для перемещения в вертикальное положение упавших ТВС и ГП в реакторе ВВЭР 1000 или его бассейне выдержки и установки упавших предметов в свободное гнездо опорных стаканов шахты реактора или бассейна выдержки (ИАМ.199.19.12.00.000 ВО Устройство для подъема упавших ТВС и пеналов герметичных для Нововоронежской АЭС-2, энергоблок №1-2, входящее в состав изделия ИАМ.199.19.00.00.000 ВО МПС - 1200 УХЛ4).
Известное устройство выполнено в виде приспособления, которое закрепляется в захвате рабочей штанги перегрузочной машины ядерного топлива. Для подъема упавшей ТВС или ГП известное устройство перемещается в зону головки ТВС с заранее развернутыми захватами. Угол наклона захватов устройства для извлечения упавших ТВС и ГП ядерного реактора регулируется при помощи приспособления, установленного в контейнерном отсеке бассейна выдержки. Производится захват, после чего, совмещая движения моста, тележки и рабочей штанги машины перегрузочной, поднимают упавшие ТВС или ГП.
Управление известным устройством осуществляется с пульта дистанционного управления машины перегрузочной ядерного топлива в ручном режиме с использованием системы телевизионного контроля машины перегрузочной.
Известное устройство для извлечения упавших ТВС и ГП является элементом машины перегрузочной ядерного топлива и не может использоваться отдельно от нее. Использование машины перегрузочной ядерного топлива для извлечения упавших ТВС и ГП приводит к повышенным затратам.
Кроме того, известное устройство не универсально, например не может быть использовано на реакторах типа ВВЭР 440, так как в них используют другие типы перегрузочных устройств ядерного топлива.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является устройство для извлечения упавших предметов ядерного реактора, содержащее подвижную платформу с грузоподъемным устройством, установленную над бассейном с водой, а также вертикальную штангу, рабочую головку со штоком и приводной блок, установленный на опорной раме, которая подвешена к грузоподъемному устройству, причем рабочая головка снабжена винтовым захватом, расположенным на поворотной оси и шарнирно соединенным с корпусом рабочей головки с возможностью подхвата извлекаемого упавшего предмета (RU 2418329 С1, 10.05.2011).
Недостатком прототипа является пониженная его эксплуатационная надежность из-за использования в качестве привода захвата пневмоцилиндра, работоспособность которого зависит от исправности и герметичности линии подачи сжатого воздуха.
В прототипе существует вероятность расцепления захвата, сцепленного с ТВС, под действием веса последней и (или) при повреждении (неплотности) линии подачи сжатого воздуха, вследствие чего шток привода самопроизвольно переместится вниз и захват окажется в положении «открыто». Данное конструктивное решение снижает эксплуатационную надежность устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
В прототипе отсутствует возможность дистанционной регулировки угла наклона захвата относительно положения головки упавшей ТВС. Установка лапок захвата в необходимое положение (угол наклона), соответствующее положению упавшей ТВС, возможно только вручную. Это также снижает эксплуатационную надежность устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
Технический результат изобретения обеспечивается в устройстве для извлечения упавших предметов ядерного реактора, содержащем подвижную платформу с грузоподъемным устройством, установленную над бассейном с водой, а также вертикальную штангу, рабочую головку со штоком и приводной блок, установленный на опорной раме, которая подвешена к грузоподъемному устройству, причем рабочая головка снабжена винтовым захватом, расположенным на поворотной оси и шарнирно соединенным с корпусом рабочей головки с возможностью подхвата извлекаемого упавшего предмета, при этом штанга выполнена телескопической, из наружной и внутренней секций, первая из которых прикреплена к опорной раме, приводной блок выполнен в виде четырех барабанов, установленных на опорной раме с возможностью вращения вокруг собственных осей, и четырех канатов, каждый из которых одним концом намотан на соответствующий барабан, причем другой конец первого каната связан с внутренней секцией штанги, к которой прикреплена головка, другие концы второго и третьего канатов связаны с корпусом винтового захвата, а к другому концу четвертого каната с возможностью осевого перемещения прикреплен управляющий груз, шарнирно связанный со штоком головки.
Кроме того, в нижней части штока может быть выполнен направляющий паз, а рабочая головка может быть выполнена полой, груз может быть размещен в полости головки и связан со штоком посредством оси, прикрепленной к нижней части груза.
Кроме того, другой конец второго каната может быть связан с участком корпуса винтового захвата, расположенным с одной стороны, а другой конец третьего каната может быть связан с участком корпуса винтового захвата, расположенным с другой стороны.
Кроме того, в приводном блоке каждый барабан может быть соединен с приводным зубчатым колесом посредством фиксатора и снабжен ручным тормозом, при этом зубчатые колеса барабанов могут быть связаны между собой, а также с ручными маховиками и редуктором.
Благодаря тому, что штанга выполнена телескопической, из наружной и внутренней секций, первая из которых прикреплена к опорной раме, приводной блок выполнен в виде четырех барабанов, установленных на опорной раме с возможностью вращения вокруг собственных осей, и четырех канатов, каждый из которых одним концом намотан на соответствующий барабан, причем другой конец первого каната связан с внутренней секцией штанги, к которой прикреплена головка, другие концы второго и третьего канатов связаны с корпусом винтового захвата, а к другому концу четвертого каната с возможностью осевого перемещения прикреплен управляющий груз, шарнирно связанный со штоком головки, в устройстве для извлечения упавших предметов ядерного реактора используется более надежный механический привод, в котором отсутствуют менее надежные пневматические компоненты, такие как пневмоцилиндр. Это повышает эксплуатационную надежность устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
Выполнение в нижней части штока направляющего паза, а также выполнение рабочей головки полой и размещение груза в полости головки связанным со штоком посредством оси, прикрепленной к нижней части груза, обеспечивают срабатывание захватов при нахождении управляющего груза внизу, что приводит к снижению вероятности расцепления захвата из-за более надежной фиксации в нем извлекаемого предмета. Это также повышает эксплуатационную надежность созданного устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
В предлагаемом устройстве для извлечения упавших предметов ядерного реактора обеспечивается дистанционная регулировка угла наклона захвата относительно положения головки объекта извлечения и извлечение упавшего предмета, находящегося в любом положении, в том числе непосредственно около стенки бассейна (реактора). Это обеспечивается тем, что другой конец второго каната связан с участком корпуса винтового захвата, расположенным с одной стороны, а другой конец третьего каната связан с участком корпуса винтового захвата, расположенным с другой стороны.
Соединение в приводном блоке каждого барабана с приводным зубчатым колесом посредством фиксатора, а также снабжение каждого барабана ручным тормозом, связывание зубчатых колес барабанов между собой, а также с ручными маховиками и редуктором, обеспечивает надежную работу приводного блока, что также повышает эксплуатационную надежность устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для извлечения упавших предметов ядерного реактора; на фиг. 2 показан выносной элемент I на фиг. 1; на фиг. 3 - выносной элемент II на фиг. 1; на фиг. 4 показан разрез IV-IV на фиг. 2; на фиг. 5 - выносной элемент III на фиг. 4; на фиг. 6 - вид V на фиг. 3, на фиг. 7 - рабочая головка в изометрии.
Устройство для извлечения упавших предметов ядерного реактора содержит подвижную платформу 1 с грузоподъемным устройством 2, установленную над бассейном 3 с водой 4. Устройство содержит также вертикальную штангу, которая выполнена телескопической, из наружной секции 5 и внутренней секций 6, рабочую головку 7 и приводной блок, установленный на опорной раме 8, которая подвешена к грузоподъемному устройству 2. Наружная секция 5 телескопической штанги прикреплена к опорной раме 8, а к внутренней секция 6 прикреплена головка 7.
В данном конкретном примере, подтверждающем возможность промышленного использования изобретения, в качестве извлекаемого упавшего предмета на чертеже позицией 9 показана отработавшая тепловыделяющая сборка ядерного реактора.
Приводной блок выполнен в виде четырех барабанов 17, 18, 19 и 20, установленных на опорной раме 8 с возможностью вращения вокруг собственных осей, и четырех канатов 10, 11, 12 и 13.
Первый канат 12 одним концом намотан на барабан 17, а другой конец первого каната 12 связан с внутренней секцией 6 штанги.
В приводном блоке барабаны 17, 18, 19 и 20 соединены с соответствующими приводными зубчатыми колесами посредством соответствующих фиксаторов 14 и снабжены соответствующими ручными храповыми тормозами 21. Зубчатые колеса барабанов 17, 18, 19 и 20 связаны между собой зубчатыми передачами 16, а также с ручными маховиками 22 и редуктором 23.
Головка 7 состоит из корпуса 25, внутри которого установлен подвижный груз 26. В нижней части корпуса на оси 30 установлен другой корпус 29. На этом корпусе установлен ползун с роликами 32, который, при движении груза 26, вращает стакан со сменным захватом 33. К нижней части груза прикреплена тяга 27, которая соединяется с ползуном 32. При движении груза 26 вниз тяга 27 толкает ползун 32. Стакан 33 с захватом имеет винтовые пазы, которые позволяют, при поступательном движении ползуна 32, стакану вращаться на 30°. При повороте стакана происходит сцепление захвата с пальцами упавшего предмета. Канат диаметром 5,4 мм левого нижнего барабана 20 блока барабанов соединяется с грузом 26. Канат диаметром 5,4 мм правого верхнего барабана 18 блока барабанов соединяется карабином со скобой 28 нижнего корпуса головки. Канат диаметром 5,4 мм левого верхнего барабана 19 блока барабанов соединяется карабином с опорой 31, установленной на ползуне. Канат диаметром 5,4 мм правого верхнего барабана блока барабанов служит для поворота нижнего корпуса головки 29 в горизонтальное положение. Канат диаметром 5,4 мм левого верхнего барабана блока барабанов служит для возврата ползуна 32 и расцепления захвата с объектом извлечения.
Для работы с устройством для извлечения упавших предметов ядерного реактора необходимо:
- включить храповик 21 правого верхнего барабана 18, остальные храповики 21 - отключить;
- включить все фиксаторы 14, кроме фиксатора барабана 18;
- ручкой редуктора 23 опустить внутреннюю секцию 6 до необходимого угла поворота нижнего корпуса 29 головки 7;
- выключить все фиксаторы 14, кроме фиксатора 14 левого нижнего барабана 17. Штурвалом барабана 17 поднять груз 26;
- включить храповик 21 барабана 17;
- выключить фиксатор 14 барабана 17;
- включить фиксатор 14 левого верхнего барабана 19. Штурвалом барабана 19 подтянуть ползун 32 к скобе крепления каната 31. В таком состоянии головка 7 находится в положении «Открыто» и готова к сцеплению с упавшим изделием;
- ввести захват головки 7 в отверстие головки упавшего изделия перемещая кран 2;
- отключить фиксаторы 14, кроме фиксатора 14 левого нижнего барабана 20;
- опустить груз 26 штурвалом барабана 20, при этом стакан с захватом головки 33 повернется на 30° и произойдет сцепление захвата и упавшего изделия;
- отключить все фиксаторы 14 и храповики 21;
- поднять краном 2 устройство для извлечения упавших предметов ядерного реактора с упавшим изделием.