УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТВЭЛОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ РЕАКТОРА С ЖИДКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

Техническое решение относится к области атомной энергетики, а именно, к области эксплуатации ядерных реакторов с жидким теплоносителем, и может быть использовано при изготовлении, эксплуатации, переработке и хранении ядерного топлива, размещенного в сборках тепловыделяющих элементов (твэлов).
Известно устройство для удаления и транспортировки тепловыделяющих сборок ТВС (US, патент 5064606, G 21 С 19/00, 1991), содержащее корпус с узлом соединения к транспортному средству, элемент удержания ТВС и фиксатор.
Недостатком известного устройства следует признать отсутствие возможности осуществления контроля герметичности твэлов ТВС.
Известно устройство для удаления капсулы с отработанным ядерным топливом (SU, авторское свидетельство 1235387 G 21 С 19/34, 1987), содержащее транспортную трубу, предназначенную для перегрузки капсулы, грузовой канат кранового механизма с закрепленным на нем захватом, взаимодействующим с капсулой, механизм удержания капсулы от падения, включающий блоки и гибкие связи, соединенные с механизмом включения тормоза, взаимодействующего с конечными выключателями кранового механизма.
Недостатком известного устройства следует признать отсутствие возможности осуществления контроля герметичности твэлов ТВС.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства следует признать устройство перегрузки и контроля герметичности ТВС реактора с жидким теплоносителем (RU, патент 2186429 G 21 С 17/07, 2002). Известное устройство содержит наружную, среднюю и внутреннюю секции, захват перемещаемой и контролируемой ТВС, размещенный в нижней части внутренней секции и подключенный к приводу, блок управления, систему подачи газа и систему контроля радионуклидов в газе, причем система подачи газов включает компрессор, газовую емкость, форсунку и трубопроводы, при этом компрессор подключен к блоку управления, выход компрессора соединен с газовой емкостью, выход которой посредством клапана подключен к входу трубопровода, выход которого соединен с форсункой, установленной с возможностью введения газа из газовой емкости в нижнюю часть наружной секции, а система контроля содержания радионуклидов в газе включает трубопровод, измерительное устройство и побудитель расхода газа, причем входной конец трубопровода расположен в надводном объеме между средней и внутренней секциями, выходной конец трубопровода подключен к входу измерительного устройства, выход которого подключен к входу побудителя движения газа, при этом трубопровод, расположенный между внутренней секцией и измерительным устройством, состоит из наружной и внутренней частей, установленных с возможностью их взаимного перемещения относительно друг друга без нарушения герметичности трубопровода.
Недостатком известного устройства следует признать недостаточную точность определения содержания радионуклидов из-за несовершенства системы пробоотбора.
Техническая задача, решаемая посредством предложенного устройства, состоит в повышении точности определения радионуклидов.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении безопасности работы с ТВС.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство перегрузки и контроля герметичности твэлов ТВС реактора с жидким теплоносителем, содержащее наружную и внутреннюю секции, захват перемещаемой и контролируемой ТВС, размещенный в нижней части внутренней секции и подключенный к приводу, блок управления, систему подачи газа и систему контроля радионуклидов в газе, причем система подачи газа включает компрессор, газовую емкость и трубопроводы, при этом компрессор подключен к блоку управления, выход компрессора соединен с газовой емкостью, выход которой посредством клапана подключен к входу трубопровода, установленного с возможностью введения газа из газовой емкости в нижнюю часть наружной секции, а система контроля содержания радионуклидов в газе включает трубопровод, измерительное устройство и побудитель расхода газа, причем входной конец трубопровода расположен в надводном объеме внутри рабочей штанги, выходной конец трубопровода подключен к входу измерительного устройства, выход которого подключен к входу побудителя движения газа, причем вход трубопровода, расположенного между внутренней секцией и измерительным устройством, расположен в надводном пространстве внутри наружной секции. В предпочтительном варианте реализации устройство может дополнительно содержать среднюю секцию, расположенную между наружной и внутренней секциями, причем
длина средней секции такова, что ТВС, поднятая в транспортное положение, до 50% своей длины находится внутри средней секции. Также в предпочтительном варианте реализации вход трубопровода, расположенный между внутренней секцией и измерительным устройством, выполнен на высоте 250-350 мм над уровнем воды. Указанный трубопровод может проходить с внешней стороны наружной секции, в этом случае он сообщен с надводным пространством внутри наружной секции посредством штуцера, установленного в наружной секции. Трубопровод может также проходить и между средней и наружной секциями.
Предпочтительный вариант реализации предлагаемого устройства с извлекаемой из реактора ТВС приведен на чертеже, при этом использованы следующие обозначения: наружная секция 1, перегрузочная машина 2, средняя секция 3, средняя секция 4, ТВС 5, захват 6, уровень воды в реакторе 7, трубопровод 8 подачи газа, точка ввода газа 9 в под низ ТВС, емкость 10 с газом, электромагнитный клапан 11, управляемый блоком управления 12, ручной клапан 13, компрессор 14, манометр 15, предохранительный клапан 16, зазор 17 между наружной 1 и средней 3 секциями, надводный объем 18, трубопровод 19 пробоотбора, воздушный насос 20, измерительное устройство 21, блок 22 обработки и отображения информации.
В иллюстрируемом варианте реализации предлагаемое устройство содержит телескопическую рабочую штангу, состоящую из наружной секции 1, прикрепленной к мосту перегрузочной машины 2. Внутри наружной секции 1 расположены средняя секция 3 и размещенная внутри ее внутренняя секция 4, при этом длина средней секции 3 обеспечивает возможность визуального осмотра ТВС. Транспортируемую ТВС 5 прикрепляют захватом 6 к внутренней секции 4 рабочей штанги, причем в транспортном
положении ТВС расположена ниже уровня воды в реакторе 7. На наружной секции 1 установлен трубопровод 8 подачи газа в секции 1, 3 и 4. Воздух, находящийся под заданным давлением в емкости 10 через электромагнитный клапан 11, управляемый сигналом блока управления 12, или через ручной клапан 13 посредством трубопровода 8 подают под низ ТВС 5. Давление в емкости 10 создают компрессором 14, измеряют манометром 15 и регулируют предохранительным клапаном 16. Заполнение емкости 10 осуществляют заранее, до открытия клапанов 11 или 13. При подъеме ТВС 5 из ячейки активной зоны реактора (или из ячейки стеллажа бассейна выдержки) давление окружающей ТВС 5 воды уменьшается. В случае если некоторые тепловыделяющие элементы, составляющие ТВС 5, не герметичны, то из-за уменьшения внешнего давления продукты деления, находящиеся в газовом зазоре между топливом и оболочкой негерметичных тепловыделяющих элементов, выходят в окружающую тепловыделяющие элементы воду. Газ, выходящий из трубопровода 8, образует пузыри, которые, захватывая газообразные продукты деления, всплывают в воде и поступают в надводный объем 18 между секциями рабочей штанги. Из этого объема 18 по трубопроводу 19 пробоотбора, входное отверстие которого расположено в области указанного надводного объема 18, газ и газообразные продукты деления поступают в измерительное устройство 21 и затем в воздух реакторного зала. Сигнал с детектора устройства 21 поступает в блок обработки и отображения информации. По величине сигнала судят о герметичности тепловыделяющих элементов.
Процесс контроля осуществляют одновременно с процессом транспортировки ТВС. ТВС 5 втягивают в рабочую штангу в транспортное положение. Предварительно заполняют емкость 10
газом (предпочтительно, воздухом с использованием компрессора 14). Открывая клапана 11 или 13, подают газ под нижнюю часть ТВС 5. Отбирают с использованием трубопровода 19 из объема между средней 3 и наружной 1 секциями газ с газообразными продуктами деления с последующим анализом отобранной газовой смеси.
Использование элементов, отличающих предложенную конструкцию от известного аналога, позволяет повысить точность определения выделения радионуклидов на 18%.