МЕХАНИЗМ УСТАНОВКИ И УДЕРЖАНИЯ КРЫШКИ ПЕНАЛА ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
MECHANISM OF INSTALLATION AND HOLDING COVER OF HOLDER FOR STORAGE OF SPENT NUCLEAR FUEL

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к устройствам для объектов использования атомной энергии, и может быть использовано в «сухом» хранилище отработавшего ядерного топлива, а также в защитных камерах хранилищ отработавшего ядерного топлива и АЭС.
В «сухое» хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) ампулы для отработавшей тепловыделяющей сборки (см. патент РФ №2353010 Кл. G21F 5/008, 2008), с размещенными в них пучками тепловыделяющих элементов (твэлов), поступают в транспортном чехле, установленном внутри защитного контейнера. Транспортный чехол с ампулами с пучками твэлов извлекается из защитного контейнера и помещается в приемном гнезде камеры комплектации пеналов «сухого хранилища (далее по тексту - ККП). Одновременно в ККП подаются порожние герметичные пеналы хранения отработавшего ядерного топлива (см. патент РФ №2372678, Кл. G21F 5/008, 2008), далее по тексту - пеналы. Пенал состоит из корпуса, решетки и крышки. Корпус снабжен центральной трубой для сцепления ее с крышкой до ее приварки к корпусу. В крышке расположен клапан для откачки и заполнения корпуса средой хранения, а также шариковый замок для сцепления крышки с корпусом пенала до приварки ее к корпусу. На крышке выполнены бурт и грибок грузозахватного устройства, за которые и осуществляется транспортирование порожних пеналов. Для расцепления крышки с корпусом необходимо осуществить перемещение внешним толкателем управляющего стержня-заглушки. После установки порожнего пенала в гнездо загрузки его крышка должна сниматься с корпуса пенала и отводиться в сторону, после чего в пенал дистанционно загружаются ампулы с пучками твэлов с помощью электромеханического некопирующего мостового манипулятора грузоподъемностью 500 кг (проект 1697-20-0002 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения»). После загрузки корпуса пенала ампулами с пучками твэлов крышка должна вновь устанавливаться на корпус и присоединяться к нему на сварке.
Известен механизм установки и удержания крышки пенала хранения отработавшего ядерного топлива (см. патент РФ №2456691, Кл. G21F 5/12, 2011), выбранный заявителем в качестве прототипа. Известный механизм содержит стойку с подъемной колонной, привод перемещения стойки, выполненный в виде винтового механизма, винт которого установлен с возможностью вращения, а гайка - с возможностью линейного перемещения по винту, поворотный вал, установленный на подъемной колонне и связанный с поворотным валом хобот и захват, закрепленный на хоботе. Гайка механизма подъема подъемной колонны выполнена с возможностью самоустановки относительно подъемной колонны. В стойке размещены ролики с возможностью перемещения по ним подъемной колонны. Узел поворота хобота выполнен на подшипниках качения. Подъемная колонна снабжена ограничителем угла поворота хобота с возможностью регулирования угла поворота хобота. На хоботе расположен стыковочный ключ с возможностью наведения по нему при раскрытии замка и снятии крышки. Захват соединен с хоботом при помощи сферических шарниров. Привод захвата выполнен в виде зубчатых передач внутреннего зацепления. Захват снабжен поворотными планками, упорами, ограничивающими угол поворота ведущего зубчатого колеса, и подъемной втулкой, предназначенной для фиксации ведущего зубчатого колеса. Подъемная втулка снабжена пальцами, связывающими ее с ведущим зубчатым колесом и входящими в соответствующие отверстия корпуса захвата.
Известный механизм установки и удержания крышки пенала был установлен в ККП. Однако при проведении пуско-наладочных работ была определена недостаточная надежность в работе известного механизма. Вследствие консольной нагрузки от веса захвата и крышки наблюдалось подклинивание подъемной колонны при ее движении в стойке, вплоть до ее полной остановки. Наличие трущихся винтовых и шлицевых соединений в известном механизме, а также необходимость размещения в ККП индивидуального привода (мотор-редуктора) для обеспечения работы известного механизма не могут обеспечить требуемую высокую надежность известного механизма в работе. Поскольку выход из строя известного механизма, например при установке крышки на уже загруженный ампулами с пучками твэлов корпус пенала, приведет к аварийной ситуации, так как доступ персонала в ККП в этом случае для ремонта известного механизма невозможен, а загруженный пенал можно транспортировать только после сварки крышки с корпусом.
Вокруг гнезда загрузки, в котором размещается корпус пенала при его загрузке ампулами с пучками твэлов, кроме известного устройства располагаются также устройство для дистанционной приварки крышки к корпусу, вакуумирования и заполнения пенала азотно-гелиевой смесью и контроля герметичности сварных швов, что делает невозможным размещение резервного известного механизма.
Кроме того, установка известного механизма, имеющего значительные габаритные размеры, усложняет проведение дезактивации и последующее техническое обслуживание остального оборудования в стесненных условиях.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в создании возможности ремонта предлагаемого механизма или использования для снятия и постановки крышки на пенал второго электромеханического некопирующего мостового манипулятора.
Для достижения указанного технического результата в известном механизме установки и удержания крышки пенала хранения отработавшего ядерного топлива, включающем захват, привод которого выполнен в виде зубчатых передач внутреннего зацепления, поворотные планки и упоры, ограничивающие угол поворота ведущего зубчатого колеса, подъемную втулку, снабженную пальцами, связывающими ее с ведущим зубчатым колесом и входящими в соответствующие отверстия корпуса захвата, и стыковочный ключ, в верхней части к корпусу захвата прикреплена втулка с внутренним буртом, идентичная по форме и размерам крышке ампулы, во втулку введен захват электромеханического некопирующего мостового манипулятора, а для удержания крышки, стыковочного ключа и захвата в зоне действия электромеханического некопирующего мостового манипулятора установлена специальная подставка.
Прикрепление в верхней части к корпусу захвата втулки с внутренним буртом, идентичной по форме и размерам крышке ампулы, позволяет ввести во втулку захват электромеханического некопирующего мостового манипулятора, служащего для перегрузки ампул с пучками твэлов из транспортного чехла в пенал.
Введение во втулку захвата электромеханического некопирующего мостового манипулятора позволяет использовать электромеханический некопирующий мостовой манипулятор по дополнительному назначению и получить в совокупности механизм, позволяющий осуществить за счет веса захвата расцепление шарикового замка, соединяющего корпус и крышку пенала, снятие и установку крышки на специальную подставку, а после загрузки пенала - зацепление крышки и установку ее на корпус пенала. Использование электромеханического некопирующего мостового манипулятора, который в случае выхода из строя предлагаемого механизма может быть оттранспортирован в ремонтное депо, и наличие в ККП второго электромеханического некопирующего мостового манипулятора позволяет полностью исключить возникновение аварийной ситуации и обеспечить требуемую надежность в работе.
Установка специальной подставки для удержания крышки, стыковочного ключа и захвата в зоне действия электромеханического некопирующего мостового манипулятора позволяет избежать стесненности вокруг гнезда загрузки пенала, улучшить условия дезактивации и обслуживания оборудования.
Предлагаемый механизм установки и удержания крышки пенала хранения отработавшего ядерного топлива РБМК-1000 иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого механизма;
на фиг.2 - захват со съемной крышкой пенала в разрезе;
на фиг.3 - подставка с установленными на ней стыковочным ключом и захватом.
Предлагаемый механизм установки и удержания крышки пенала хранения отработавшего ядерного топлива (см. фиг.1) содержит электромеханический некопирующий мостовой манипулятор 1 с захватным устройством 2, предназначенным для зацепления ампул с пучками твэлов, и подставку 3, в гнездах которой размещены стыковочный ключ 4 и захват 5. Подставка 3 имеет место для временного хранения крышки 6, снимаемой с корпуса 7 пенала 8, размещенного в гнезде загрузки. Крышка 6 снабжена грибком 9 и буртом 10, предназначенными для зацепления и транспортировки пенала 8, и шариковым замком 11, который до приварки крышки 6 к корпусу 7 позволяет транспортировать только незагруженный ампулами пенал 8.
Захват 12 (см. фиг.2) содержит корпус 13, к верхней части которого посредством фланца 14 прикреплена втулка 15 с внутренним буртом 16, причем по форме и размерам втулка 15 идентична крышке ампулы (на чертеже не показана). Захват 12 также содержит привод 17, состоящий из зубчатого венца 18 с внутренним зацеплением и ведомых зубчатых колес 19, снабженных поворотными планками 20, предназначенными для зацепления за бурт 10 крышки 6. На корпусе 13 установлена обойма 21, снабженная рукоятками управления 22. Работа предлагаемого механизма осуществляется следующим образом.
Стыковочный ключ 4 копирующим манипулятором, имеющимся в ККП, извлекается из гнезда подставки 3 и устанавливается на грибок 9 крышки 6 порожнего пенала 8, установленного в гнезде загрузки. Далее электромеханический некопирующий мостовой манипулятор 1 устанавливается над захватом 12, размещенным на подставке 3, и его захватное устройство 2 вводится во внутреннюю полость втулки 15 и зацепляет ее за внутренний бурт 16. Электромеханический некопирующий мостовой манипулятор 1 с зацепленным захватом 12 устанавливается над стыковочным ключом 4, установленным на грибке 6 крышки 4, и опускается. При опускании захвата 12 под действием весов захвата 12 и захватного устройства 2 осуществляется размыкание шарикового замка 11. С помощью копирующего манипулятора осуществляется поворот рукояток управления 22, обоймы 21, связанного с ней зубчатого венца 18 и ведомых зубчатых колес 19, в результате чего поворотные планки 20 заходят под бурт 10 крышки 6, осуществляя зацепление захвата 12 с крышкой 6. Далее крышка 6 поднимается электромеханическим некопирующим мостовым манипулятором 1 и устанавливается вместе с захватом 12 и стыковочным ключом 4 в гнездо подставки 3. Захватное устройство 2 расцепляется с захватом 12, а электромеханическим некопирующим мостовым манипулятором 1 осуществляется перегрузка ампул с пучками твэлов в корпус 7 пенала 8. После полной загрузки пенала 8 ампулами с пучками твэлов электромеханический некопирующий мостовой манипулятор 1 устанавливается над захватом 12 с крышкой 6 и стыковочным ключом 4, установленными на подставке 3, и его захватное устройство 2 вводится во внутреннюю полость втулки 15 и зацепляет ее за внутренний бурт 16. Крышка 6 устанавливается на корпус 7 загруженного ампулами с пучками твэлов пенала 8, копирующим манипулятором осуществляется размыкание захвата 12 с крышкой 6 и захват 9 транспортируется в гнездо подставки 3. Копирующим манипулятором с грибка 9 крышки 6 снимается стыковочный ключ 4 и устанавливается в свое гнездо подставки 3.