УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
DEVICE FOR LIQUID CLEANING OF LONG SURFACE AREA OF NUCLEAR REACTOR CORE

Изобретение относится к химической и атомной промышленности и может быть использовано в устройствах для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора, в частности для очистки раствором химических реагентов от остаточных загрязнений свинцом и соединениями свинца наружной поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
Известно устройство для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора, содержащее цилиндрическую емкость, выполненную из кварцевого стекла, расположенную вертикально и снабженную отверстием в верхнем торце для размещения в полости емкости концевого участка длинномерного изделия (Смирнова И.М., Кучкина И.Н., Костюченко А.Н. и др. Определение состава продуктов отложений и толщины оксидной пленки на поверхности твэлов ВВЭР и РБМК // Атомная энергия, 2005. Т. 98, вып. 1. с. 50-54).
В известном устройстве для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора проводят очистку раствором химических реагентов наружной поверхности оболочек тепловыделяющих элементов ядерного реактора.
Недостатком известного устройства для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора является сложность с обеспечением места для работ с облученными длинномерными изделиями, что объясняется большими габаритными размерами и вертикальным расположением емкости известного устройства и очищаемого длинномерного изделия высотой не менее 4,6 м, а также затесненностью рабочего пространства. Кроме этого, недостатком является высокая вероятность нарушения целостности емкости из-за использования в качестве материала емкости механически нестойкого материала, а также возможность нарушения целостности длинномерного изделия при последовательной и неодновременной очистке отдельных участков его поверхности.
Наиболее близким к заявленному изобретению по назначению и совокупности существенных признаков является устройство для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора, содержащее емкость с входом и выходом для очищающей жидкости (патент РФ №55371, МПК C23G 3/00, опубл. 10.08.2006).
В известном устройстве для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора емкость выполнена в виде цилиндра из фторопласта, а вход и выход для очищающей жидкости выполнен в виде одного отверстия, расположенного на боковой поверхности емкости. Емкость снабжена поворотным устройством для обеспечения выхода очищающей жидкости из отверстия в боковой поверхности емкости. На торцевых поверхностях емкости выполнены соосные отверстия с узлами уплотнения для обеспечения перемещения и фиксации изделия в полости емкости.
3
В качестве длинномерного изделия активной зоны в известном устройстве подвергают очистке тепловыделяющий элемент ядерного реактора типа РБМК. Тепловыделяющий элемент диаметром 13,6 мм концом вставляют в торцевое отверстие диаметром 14 мм емкости и перемещают внутри нее, выводя в соосное отверстие другого торца емкости до заданной координаты по длине оси тепловыделяющего элемента. При этом тепловыделяющий элемент находится в горизонтальном положении относительно своей оси благодаря расположению торцевых отверстий емкости на ее горизонтальной оси, а соосное расположение этих отверстий обеспечивает отсутствие деформации тепловыделяющего элемента при его передвижении. По достижении заданной координаты тепловыделяющий элемент герметизируют в емкости с помощью уплотнительных узлов на ее торцевых отверстиях. Через отверстие на боковой поверхности емкости заливают 100 см раствора кислот. При этом поверхность части оболочки тепловыделяющего элемента, заключенная в рабочий объем емкости, полностью находится в растворе кислот. По истечении заданного времени отработанный раствор кислот выливают из рабочего объема емкости через отверстие на боковой поверхности путем поворота емкости с тепловыделяющим элементом с помощью ручки и поворотного устройства вокруг, например, горизонтальной оси. Аналогично описанной процедуре выполняют промывку емкости и находящегося в ней участка оболочки тепловыделяющего элемента водой, после чего уплотнительные узлы ослабляют и перемещают тепловыделяющий элемент в заданном направлении до следующей обозначенной координаты. Таким образом последовательно можно проводить очистку от поверхностных отложений с любых участков по длине оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов и других длинномерных изделий без нарушения их целостности.
Недостатками известного устройства для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора являются значительные временные трудозатраты, поскольку очистка длинномерного изделия проводится дискретно, а именно той части изделия, которая находится в полости емкости, а также ухудшение радиационной безопасности в рабочем пространстве, окружающем емкость, поскольку до начала очистки и во время очистки свободный конец неочищенного тепловыделяющего элемента (длина которого составляет 4, 6 м) длительное время находится за пределами емкости. Кроме этого, в известном устройстве используют значительное количество очищающей жидкости, которая после очистки превращается в радиоактивные жидкие отходы, также отрицательно влияющие на радиационную безопасность рабочего персонала.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора, которое позволит значительно сократить трудозатраты на проведение очистки и обеспечить радиационную безопасность для рабочего персонала.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение одновременной очистки всей поверхности длинномерного изделия активной зоны ядерного реактора за счет размещения длинномерного изделия в полости емкости без выхода его концов за границы емкости и сокращение объема радиоактивных жидких отходов после очистки путем уменьшения объема полости емкости, заполненной очищающей жидкостью.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора, содержащем емкость с входом и выходом для очищающей жидкости, согласно заявленному изобретению емкость выполнена из отдельных секций, при этом секции установлены соосно относительно друг друга с образованием общей полости и связаны между собой разъемным и герметичным соединением, причем внутренние профили секций выполнены подобными профилям соответствующих участков очищаемого длинномерного изделия, а внутренние размеры секций выбраны из условия обеспечения устойчивого положения очищаемого длинномерного изделия в полости емкости и образования между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью очищаемого длинномерного изделия кольцевого пространства для очищающей жидкости, при этом емкость снабжена крышкой, которая установлена на последней секции и связана с ней разъемным и герметичным соединением, причем вход для очищающей жидкости выполнен в крышке, а выход - в первой секции, которая выполнена с дном.
Отличительные признаки, касающиеся выполнения емкости из отдельных секций, позволяет обеспечить одновременную очистку всей поверхности длинномерного изделия путем создания необходимой и лостаточной высоты (для вертикального положения устройства) или длины (для горизонтального положения устройства) полости для размещения длинномерного изделия без выхода его концов за пределы полости. Отличительные признаки, относящиеся к выполнению внутренних профилей секций подобными профилям соответствующих участков очищаемого длинномерного изделия и к выбору внутренних размеров секций исходя из условия обеспечения устойчивого положения очищаемого длинномерного изделия в полости емкости при односременном образовании между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью очищаемого длинномерного изделия кольцевого пространства для очищающей жидкости, позволяют уменьшить объем упомянутого кольцевого пространства по сравнению с известным устройством-прототипом и значительно сократить объем очищающей жидкости и, следовательно, объем жидких радиоактивных отходов.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора (общий вид, продольное сечение).
Устройство для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора содержит емкость, которая выполнена из отдельных секций, например из трех секций: первой секции 1, промежуточной секции 2 и последней секции 3. Секции 1, 2, 3 установлены соосно относительно друг друга с образованием общей полости и связаны между собой разъемным и герметичным соединением посредством крепежных элементов 4 и уплотнения 5. Первая секция 1 выполнена с дном, а на последней секции 3 установлена крышка 6. Крышка 6 и секция 3 связаны между собой разъемным и герметичным соединением посредством крепежных элементов 7 и уплотнения 8. Внутренние профили секций 1, 2, 3 выполнены подобными профилям соответствующих участков длинномерного изделия активной зоны ядерного реактора, в качестве которого использован, например блок отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем (РУ БРЕСТ - ОД -300) (на чертеже не показан).. Блок отражателя представляет собой шестигранную призму, образованную чехлом блока, торцы которого через переходники соединены неразъемно (сваркой) с цилиндрической головкой и цилиндрическим хвостовиком. Поэтому внутренний профиль первой секции 1 емкости выполнен цилиндрическим, внутренний профиль промежуточной секции 2 выполнен шестигранным, внутренний профиль последней третьей секции 3 выполнен цилиндрическим. Внутренние размеры секций 1, 2, 3 выбраны исходя из условия обеспечения устойчивого положения длинномерного изделия в полости емкости и образования при этом между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью длинномерного изделия кольцевого пространства для очищающей жидкости. Для блока отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем внутренние размеры секций выбраны больше размеров блока отражателя на несколько миллиметров, что достаточно для устойчивого положения блока отражателя в полости емкости и для свободного тока очищающей жидкости по наружной поверхности очищаемого блока отражателя. В крышке 6 выполнены входное отверстие 9 для подачи очищающей жидкости в полость емкости и отверстие 10 для стравливания воздуха и других газов из полости емкости при заполнении кольцевого пространства между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью длинномерного изделия очищающей жидкостью. В донной части первой секции 1 выполнено выходное отверстие 11 для слива очищающей жидкости. Крышка 7 соединена посредством подвижных направляющих 12 с фиксатором 13. Фиксатор 13 с подвижными направляющими 12 обеспечивает фиксацию длинномерного изделия в случае перевода устройства для очистки из вертикального положения в горизонтальное.
Устройство для жидкостной очистки поверхности длинномерных изделий активной зоны ядерного реактора работает следующим образом.
В качестве длинномерного изделия активной зоны в заявленном устройстве подвергают очистке блок отражателя ядерного реактора БРЕСТ-ОД-300. Устройство для очистки в разобранном виде поступает на место проведения работ, где производят монтаж емкости, связывая секции 1, 2, 3 между собой разъемным и герметичным соединением. В общую полость емкости, образованную секциями 1, 2, 3, вводят блок отражателя со следами застывшего свинца на его наружной поверхности и производят заливку очищающей жидкости в кольцевое пространство между внутренней поверхностью полости и наружной поверхностью блока отражателя через входное отверстие 9. В качестве очищающей жидкости используют жидкий очиститель от свинца, состоящй из уксусной кислоты - 33%, тридцатипроцентной перекиси водорода - 5%, остальное - дистиллированная вода (Гальванотехника: Справ. Изд. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А. и др. М.: Металлургия, 1987, с. 549). Крышку 6 устанавливают на последнюю секцию 3 и связывают ее с последней секцией 3 разъемным и герметичным соединением. Очистку проводят при температуре окружающей среды (20-30°С), при атмосферном давлении и в течение 2 часов. После слива через выходное отверстие 11 жидкий очиститель имел мутный оттенок, а на очищенной поверхности блока отражателя ядерного реактора БРЕСТ-ОД-300 следов свинца не обнаружено.