УЗЕЛ СТЫКОВКИ С ТРАНСПОРТНЫМ КОНТЕЙНЕРОМ
ATTACHMENT ASSEMBLY TO TRANSPORTATION CONTAINER

Изобретение относится к атомной технике и преимущественно может быть применено для объектов использования атомной энергии, в частности в виде защитного устройства в отделении разделки отработавших тепловыделяющих сборок на АЭС для обеспечения биологической защиты окружающей среды в момент перегрузки их в транспортный контейнер (ТК), для герметичного перекрытия проемов во время установки (извлечения) загруженного чехла с ампулами пучков твэлов из отделения разделки, для защиты чехла с ампулами, находящегося в транспортном контейнере от падения в него крышки транспортного контейнера в момент ее установки во время загрузки чехла с ампулами пучков твэлов в транспортный контейнер, а также при извлечении загруженного чехла с ампулами пучков твэлов из транспортного контейнера в камеру комплектации пеналов для длительного хранения.
Известно, что прежде чем поставить на сухое хранение отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС), необходимо их разделать. Разделка ОТВС производится в защитной камере отделения разделки на АЭС, после чего пучки твэлов помещают в ампулы, а сами ампулы устанавливают в чехол, который загружают в ТК. При передаче чехла с ампулами пучков твэлов из отделения разделки в ТК возникает необходимость надежной герметизации шахты загрузки ТК отделения разделки от транспортного коридора, предназначенного для подготовки ТК под загрузку и подачи ТК под шахту загрузки. Кроме того, необходимо герметизировать место стыковки ТК и шахты загрузки в момент выемки пустого (без ОТВС) чехла, ввиду того, что в этот момент идет соединение защитной камеры отделения загрузки и транспортного коридора. Необходимо обеспечить радиационную безопасность (биозащиту) места стыковки ТК и шахты загрузки (в частности расстояние между торцом ТК и шахтой загрузки). Возникает необходимость предотвращения аварийной ситуации, связанной с возможным падением крышки в загруженный чехлом ТК. Также необходимо обеспечить очистку с продувом внутреннего объема сильфона места загрузки чехла в ТК, предотвратить попадание из шахты загрузки слива промывочной жидкости при промывки камеры отделения загрузки в транспортный коридор.
Известна конструкция шибера для хранения радиоактивных материалов (DE №1183324, опубл. 29.07.65 г.), предназначенного для герметичного запирания контейнера. Шибер состоит из пяти секторов серповидной формы, каждый из которых вращается в горизонтальной плоскости вокруг оси, расположенной в центре дуги, образованной краем сектора. Открытие или закрытие шибера осуществляется с помощью гидропривода, действующего на систему рычагов, поворачивающих одновременно все пять секторов.
Наличие гидропривода всегда связано с наличием протечек, что нежелательно при извлечении загруженного чехла с ампулами пучков твэлов из отделения загрузки и загрузки его в транспортный контейнер в отделении загрузки на АЭС, а также при извлечении и переносе его из транспортного контейнера в помещение для хранения.
Известна конструкция задвижки (SU №964320, F16K 3/02, опубл. 28.02.79 г., SU №964320, F16K 7/18, опубл. 07.10.82 г.), состоящая из корпуса и затвора, выполненного в виде гибкой стальной ленты, наматываемой на барабан привода, и прижимаемого к уплотнительному кольцу седла.
Известные конструкции предназначены для вакуумных систем, а применение в качестве запорного органа стальной ленты в транспортном контейнере не позволяет обеспечить его основную функцию - функцию биологической защиты.
Известна шиберная задвижка (SU №516863, F16K 7/18, опубл. 15.10.76 г.), содержащая гибкую штору, к которой прикреплены стержневые элементы жесткости, выходящие за пределы шторы и несущие ролики, установленные в направляющих.
Известная задвижка не обеспечивает достаточно надежной радиационной защиты, поскольку не весь объем защитного слоя заполнен металлом.
Известна шиберная задвижка (SU №976183, F16K 7/18, опубл. 23.11.82 г.), содержащая стержневые элементы жесткости, состыкованные друг с другом по ступенчатым поверхностям, оси роликов совмещены с крайними внутренними линиями стыков, а гибкая штора закреплена к двум стержневым элементам жесткости, находящимся за пределами уплотнительной поверхности.
В известной задвижке не обеспечен гарантированный зазор между манжетой и шторой во время перемещения запорного органа по направляющим корпуса. При потере избыточного давления в надувной манжете может произойти разгерметизация уплотняемой полости. Для осмотра целостности и замены надувной манжеты требуется специальный стенд с обеспечением техники безопасности и радиационной безопасности.
Известна конструкция шиберной задвижки (JP №5811040, опубл. 01.03.83 г.), которая выполнена в виде вентильной коробки, имеющей верхнее и нижнее сквозные отверстия для создания прохода и установленную на оси поворота заслонку, перемещаемую ползуном с винтовым приводом. При воздействии ползуна на заслонку происходит перекрытие (открытие) верхнего отверстия вентильной коробки, ползун при этом перекрывает (открывает) нижнее отверстие вентильной коробки синхронно с ее верхним отверстием.
Известная конструкция недостаточно обеспечивает как герметизацию шахты загрузки ТК отделения разделки от транспортного коридора, предназначенного для подготовки ТК под загрузку и для подачи ТК под шахту загрузки, так и герметизацию и биологическую защиту места стыковки (расстыковки) ТК и шахты загрузки в момент извлечения пустого (без ОТВС) и установки загруженного чехла.
Известен шиберно-клиновой затвор (SU №1455821, F16K 3/14, опубл. 1987 г.), содержащий корпус с седлом, проходным валом и установленными в нем с возможностью перемещения по направляющим относительно друг друга основным и дополнительным шиберами с клиновыми поверхностями, при этом шиберы связаны между собой упором с упругим элементом, причем направляющие выполнены на дополнительном шибере, расположены за пределами проходного канала, кинематически связаны с основным шибером, а упор с упругим элементом расположен на торце дополнительного шибера за пределами проходного канала.
Недостатком известного затвора является то, что не обеспечена надежная герметизация полости контейнера с радиоактивным изделием значительных размеров, и недостаточно обеспечена биологическая защита в момент протаскивания радиоактивного изделия через проем шиберной коробки.
Известно устройство шиберное (RU №2297568, F16K 3/18, 31/54, опубл. 2006 г.), которое выполнено с уплотняющими винтами, содержащими внутри валы с подвижными шлицевыми соединениями, на концах валов неподвижно установлены зубчатые колеса, которые соединены с зубчатыми колесами других валов, застопоренных втулками с винтами на корпусе шиберного устройства.
Однако известное устройство шиберное недостаточно обеспечивает герметизацию и биозащиту места стыковки ТК и шахты загрузки.
Известно кольцо опорное многофункциональное (RU №2315220, G21C 11/00, опубл. 2009 г.), установленное на корпусе реактора и содержащее основание с отверстием для крепления перегрузочного оборудования, при этом снование оснащено корпусом, выполненным в виде втулки со сквозным цилиндрическим отверстием, основание выполнено с коллектором для отсоса радиоактивных аэрозолей с надреакторного пространства и исключения выброса их в аппаратное помещение.
Недостатком известного кольца опорного является то, что не обеспечено предотвращение аварийной ситуации, связанной с деформацией чехла с ампулами и высыпанием радиоактивного топлива при возможном срыве крышки.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке конструкции узла стыковки с ТК, которое при выполнении всех технологических операций по передаче и установке чехла с ампулами пучков твэлов в транспортный контейнер, при извлечении и переносе его из транспортного контейнера в помещение для хранения, обеспечивает надежную герметизацию, биологическую защиту, повышение радиационной безопасности, расширение технологических возможностей.
Указанная задача решается тем, что узел стыковки с транспортным контейнером содержит плиту, шибер, устройство герметизирующее, согласно изобретению на плите общей (опорной) компактно смонтированы и взаимосвязаны друг с другом.
Устройство, герметизирующее шахты загрузки, выполненное в виде подвижной плиты, расположенной на шибере, с серьгами, упором и кольцом резиновым, с возможностью герметизации шахты загрузки при закрытии шибера,
устройство герметизации стыка узла стыковки с транспортным контейнером, выполненное из подвижного кольца, сильфона резинового и приводов для подъема и опускания подвижного кольца, с возможностью герметизации места стыковки и объема над ним,
устройство биозащиты, выполненное в виде полукольца, разделенного на две части (створки), и с приводом для их перемещения, с возможностью защиты транспортного коридора от радиационного излучения в месте стыковки транспортного контейнера и устройства герметизации стыка,
устройство продувки внутренней полости стыковки, выполненное в виде кольцевого объема в подвижном кольце устройства герметизации с воздушным клапаном и трубкой резиновой для подвода воздуха и воздушным клапаном, установленным на устройстве герметизирующем, для пропуска загрязненного воздуха из внутренней полости узла стыковки в шахту загрузки отделения разделки или хранилища,
устройство слива обмывочной жидкости, выполненное в виде отверстия с резьбой под воздушным клапаном на устройстве герметизирующем,
устройство защиты от падения крышки транспортного контейнера, выполненное в виде шибера с размещенным на нем устройством герметизирующим шахты загрузки, привода перемещения шибера и ходового винта.
Предпочтительно серьги установить на осях в шибере и подвижной плиты с возможностью перемещения устройства герметизирующего.
Желательно упор установить на плите общей с возможностью ограничения крайнего перемещения подвижной плиты на шибере.
Целесообразно кольцо резиновое установить в подвижной плите с возможностью уплотнения устройства герметизирующего.
Предпочтительно один конец части полукольца устройства биозащиты установить на оси, второй конец части полукольца выполнить с опорой на рельсы, расположенные на плите общей.
При использовании предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:
- увеличение многофункциональности технологических операций и взаимосвязанности устройств друг с другом;
- обеспечение герметизации шахты загрузки чехла при закрытом шибере;
- обеспечение герметизации места стыковки ТК и шахты загрузки при проведении процесса извлечения пустого (без ОТВС) и установки загруженного чехла в ТК;
- предотвращение воздействия радиационного излучения на транспортный коридор в месте стыковки ТК и шахты загрузки при установке (извлечении) чехла с ампулами пучков твэлов;
- предотвращение выбросов радиоактивных аэрозолей в транспортный коридор;
- предотвращение падения во внутреннюю полость ТК, загруженного чехлом с ампулами пучков твэлов, крышки ТК при ее установке;
- снижение просачиваемости промывочной жидкости в транспортный коридор;
- повышение продува возможных просыпей и загрязнений воздуха в отделение разделки (или хранилище) объема над стыком ТК и узла стыковки.
Технический результат достигается тем, что в конструкции узла стыковки с транспортным контейнером при установке чехла с ампулами пучков твэлов из отделения разделки на АЭС в ТК сосредоточены и размещены компактно, то есть в одном узле, на одной плите общей (опорной), и взаимосвязаны друг с другом устройства, в частности устройство, герметизирующее шахты загрузки, устройство герметизации (стыка) узла стыковки и ТК, устройство защиты от падения крышки ТК, устройство биозащиты, устройство продувки внутренней полости стыковки, устройство слива обмывочной жидкости, обеспечивающие увеличение многофункциональности технологических операций. Взаимосвязанность обеспечивается не только тем, что увязаны геометрические параметры всех устройств между собой, но и тем, что конструктивные элементы одних устройств входят в состав других устройств и при этом они не мешают друг другу в выполнении своих функций.
Герметизация шахты загрузки чехла отделения разделки от транспортного коридора при закрытом шибере обеспечивается устройством, герметизирующим шахты загрузки, расположенным на шибере, за счет возможности перемещения устройства герметизирующего при помощи серег, установленных на осях в шибере и подвижной плиты, и возможности уплотнения устройства герметизирующего с помощью кольца резинового, установленного в подвижной плите.
Герметизация места стыковки ТК и шахты загрузки при проведении процесса извлечения пустого (без ОТВС) и установки загруженного чехла в ТК обеспечивается устройством герметизации стыка узла стыковки и ТК, герметизируя место стыковки и объем над ним, за счет опускания подвижного кольца устройства герметизации узла стыковки, с установленными на нем датчиками, фиксирующими стыковку ТК и узла стыковки, и соединенное с узлом стыковки сильфоном резиновым для разделения внутреннего объема ТК от объема транспортного коридора.
Предотвращение воздействия на транспортный коридор радиационного излучения в месте стыковки ТК и шахты загрузки при загрузке (выгрузке) чехла с ампулами пучков твэлов обеспечивается устройством биозащиты за счет закрытия частей (створок) полукольца устройства биозащиты, охватывающих полукольцом место стыковки и закрывающих место въезда ТК от радиационного излучения в момент загрузки чехла с ампулами пучков твэлов и выбросов радиоактивных аэрозолей в транспортный коридор.
Предотвращение падения во внутреннюю полость ТК, загруженного чехлом с ампулами пучков твэлов, крышки ТК при ее установке обеспечивается за счет устройства защиты от падения крышки транспортного контейнера, выполненного в виде шибера с размещенным на нем устройством, герметизирующим шахты загрузки, привода перемещения шибера и ходового винта. Защиту обеспечивает установка конструктивных элементов крышки ТК, отпускаемой сначала до шибера (в направляющие шахты загрузки), а потом, когда шибер убирают, опускаемой в ТК, тем самым исключается возможность аварийной ситуации, когда крышка, сорвавшаяся с захвата, ребром упадет в ТК, что может привести к деформации чехла с ампулами и возможному высыпанию радиоактивного топлива, если крышка срывается в момент съема с места хранения и до опускания к шиберу, то шибер задерживает ее и эта ситуация не вызовет серьезных последствий.
Снижение просачиваемости промывочной жидкости в транспортный коридор обеспечивается устройством слива промывочной жидкости с возможностью слива этой жидкости через отверстие с резьбой, в которое вворачивают клапан с рукавом, соединенным с приготовленной емкостью.
Повышение продува возможных просыпей и загрязнений воздуха в отделение разделки (или хранилище) объема над стыком ТК и узла стыковки обеспечивается тем, что в подвижное кольцо устройства герметизации введена продувка указанного объема за счет того, что в кольцевой объем в подвижном кольце устройства герметизации с помощью воздушного клапана и шланга (трубки резиновой) попадает воздух, который через (специальный) воздушный клапан на устройстве герметизирующем максимально выдувает загрязненный воздух в шахту загрузки отделения разделки или хранилище.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-4:
фиг.1 - узел стыковки с транспортным контейнером,
фиг.2 - вид А (фиг.1),
фиг.3 - элемент Б (фиг.1),
фиг.4 - элемент В (фиг.1).
Подлежащий извлечению из отделения разделки АЭС чехол состоит из корпуса с грибком под захват, в который установлены ампулы, с размещенными в них отработавшими пучками твэлов (на фиг. не показан).
Патентуемый узел стыковки с транспортным контейнером (узел стыковки) при установке (извлечении) чехла с ампулами пучков твэлов содержит плиту 1 общую узла стыковки с размещенными на ней компактно и взаимосвязанно следующими устройствами, обеспечивающими многофункциональность технологических операций: устройство защиты от падения 2 (крышки ТК) при аварийной ситуации с размещенным на нем устройством герметизирующем 3 стыка шахты загрузки 10, устройство герметизации 11 стыка узла стыковки с ТК, устройство защиты от радиации (устройство биозащиты) 15, устройство продувки внутренней полости стыковки, устройство слива промывочной (обмывочной) жидкости 22.
Устройство защиты от падения 2 (крышки ТК) (фиг.3), включающее шибер 6 с размещенным на нем устройством, герметизирующим 3 (фиг.3) стыка шахты загрузки 10 ТК, привод 4 (фиг.1) перемещения шибера 6 и ходовый винт 5.
Устройство, герметизирующее 3 шахты загрузки (фиг.3), выполнено в виде подвижной плиты 24, расположенной на шибере 6, с серьгами 8, упором 7 и кольцом резиновым 9, с возможностью герметизации шахты загрузки 10 при закрытии шибера 6. Серьги 8, установленные на осях в шибере 6 и подвижной плите 24, необходимы для перемещения устройства герметизирующего 3. Упор 7 установлен на плите 1 общей с возможностью ограничения крайнего перемещения подвижной плиты 24 на шибере 6. Кольцо резиновое 9 установлено в подвижной плите 24 с возможностью уплотнения устройства герметизирующего 3.
Устройство герметизации 11 (фиг.2) стыка узла стыковки с ТК, состоящее из подвижного кольца 12, сильфона 13 резинового (фиг.1) и приводов 14 (фиг.2) для подъема и опускания подвижного кольца 12, для обеспечения герметизации места стыковки ТК и объема над ним - шахты загрузки при проведении процесса извлечения пустого (без ОТВС) и установки загруженного чехла в ТК. Сигнал о контакте подвижного кольца 12 с ТК осуществляют датчики (на фиг не показано), установленные на нем.
Устройство биозащиты 15 (устройство защиты от радиации) выполнено в виде полукольца 16 (фиг.2), перекрывающего узел стыковки от транспортного коридора, обеспечивающего защиту в районе узла стыковки. Полукольцо 16 разделено на две части (створки), выполненные подвижными. Один конец части полукольца 16 установлен на оси 17, второй конец части полукольца 16 выполнен с опорой на рельсы 18, расположенные на плите 1 общей, с возможностью скольжения по ним. Движение частей полукольца 16 устройства биозащиты 15 осуществляют приводом 22, установленным на плите 1 общей, относительно оси 17.
Устройство продувки внутренней полости стыковки (фиг.1,2), выполненное в виде кольцевого объема в подвижном кольце 12 устройства герметизации 11 (фиг.2), с воздушным клапаном 19 и трубкой 20 резиновой для подвода воздуха в кольцевой объем подвижного кольца 12 и воздушным клапаном 21 (фиг.1), установленным на устройстве герметизирующем 3, для обеспечения пропуска загрязненного воздуха из внутренней полости узла стыковки в шахту загрузки отделения разделки АЭС или хранилища.
Устройство слива промывочной жидкости (фиг.4) выполнено в виде отверстия с резьбой 23 под воздушным клапаном 21 на устройстве герметизирующем 3.
Работа узла стыковки осуществляется следующим образом.
Исходное состояние. Полукольцо (створки) 16 устройства биозащиты 15 открыто. Шибер 6 устройства защиты от падения 2 закрыт, шахта загрузки 10 загерметизирована устройством герметизирующим 3. Подвижное кольцо 12 устройства герметизации 11 находится в верхнем положении. ТК находится под узлом стыковки.
Приводом 14 опускают подвижное кольцо 12 устройства герметизации 11 до стыковки с ТК. Включают привода 22, закрывают полукольцо (створки) 16 устройства биозащиты 15 и открывают шибер 6, перекрывающий шахту загрузки 10.
Для этого подают питание на привод 4. Привод 4 приводит в движение ходовой винт 5. При движении шибера 6 приходят в движение серьги 8, которые снимают усилие затяжки кольца 9 резинового устройства герметизирующего 3, опускающегося на шибер 6. Привод 4 отключают путевым выключателем и шибер 6 останавливается. Шахта загрузки 10 открыта.
Краном отделения разделки (на фиг. не показано) крышку ТК и чехол поднимают в отделение разделки. Крышку ТК и чехол устанавливают на тележку. После чего шибер 6 закрывают (с одновременной герметизацией шахты загрузки 10).
Для этого подают питание на привод 4. Привод 4 приводит в движение ходовой винт 5. Шибер 6 с устройством герметизирующим 3 начинает движение на закрытие шахты загрузки 10. При достижении упора 7 горизонтальное перемещение устройства герметизирующего 3 прекращается, перемещение же шибера 6 продолжается. Это приводит к тому, что серьги 8 поворачиваются вокруг своих осей и поднимают устройство герметизирующее 3 до упора кольца 9 резинового в потолок вокруг проема шахты загрузки 10. Это движение происходит до тех пор, пока привод 4 своим крутящим моментом не создаст необходимое усилие на прижим кольца 9 резинового. После этого привод 4 отключается. Шахта загрузки 10 закрыта и обеспечена ее герметизация.
После заполнения всех гнезд чехла (на фиг. не показано) ампулами с отработавшими пучками твэлов, его берут краном отделения разделки для переноса и установки в ТК.
Чехол с ампулами начинают опускать в ТК. Его опускают до закрытого шибера 6 узла стыковки, который в этот момент обеспечивает герметичность шахты загрузки 10 устройством герметизирующим 3. Шибер 6 открывается (как описано выше) и опускание чехла продолжается. В этот момент закрытое полукольцо (створки) 16 устройства биозащиты 15 обеспечивает радиационную защиту, предотвращая воздействие на транспортный коридор от излучения отработавшего топлива, находящегося в ампулах, и выбросов радиоактивных аэрозолей.
Подвижное кольцо 12, с установленными на нем датчиками (на фиг. не показано), устройства герметизации 11 при опускании обеспечивает герметичность стыка узла стыковки с ТК, а соединения с узлом стыковки сильфон 13 резиновый устройства герметизации 11 обеспечивает разделение и герметизацию внутреннего объема узла стыковки от транспортного коридора.
Чехол опускают дальше до установки в ТК. Захват чехла поднимается в шахту. Шибер 6 закрывается (как описано выше). После чего этим же краном устанавливают назад крышку (защитную) ТК. Крышка ТК опускается вначале до закрытого шибера 6 и только потом открывается шибер 6, что исключает падение крышки ТК с недопустимой высоты, предотвращая аварийную ситуацию.
После закрытия ТК крышкой осуществляют закрытие шибера 6 и герметизацию шахты загрузки 10 устройством герметизирующим 3 (как описано выше).
Затем проводят продувку внутреннего объема, находящегося над местом (узлом) стыка. Воздух во внутренний объем подается через воздушный клапан 19 и (шланг) трубку 20 резиновую устройства продувки внутренней полости стыковки в кольцевой объем подвижного кольца 12. Во внутреннем объеме создается давление, необходимое для перемещения в воздушном клапане 21, находящегося на устройстве герметизирующем 3, заслонки (на фиг не показано), и воздух через него поступает в шахту загрузки 10 отделения разделки АЭС (или хранилище). Таким образом, обеспечивают повышение продува возможных просыпей и загрязнений воздуха из внутреннего объема полости стыковки в отделение разделки (или хранилище).
После чего полукольцо (створки) 16 устройства биозащиты 15 открывают приводом 22, подвижное кольцо 12 устройства герметизации 11 поднимают и ТК готов к транспортировке.
Слив промывочной жидкости при попадании ее на устройство герметизирующее 3 осуществляют через отверстие с резьбой 23 (устройства слива промывочной жидкости), выполненное под воздушным клапаном 21, в которое вворачивают клапан с рукавом, соединенным с приготовленной емкостью, тем самым снижая просачиваемость промывочной жидкости в транспортный коридор. Работа производится при отсутствии ТК.
На этом извлечение чехла из отделения разделки заканчивают.