ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ГЕРМЕТИЧНАЯ ПРОХОДКА

Полезная модель относится к области электротехнического оборудования, а именно к электрическим герметичным проходкам/кабельным вводам (далее вводы) для атомных реакторов с двумя защитными оболочками. Вводы предназначены для передачи электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций, атомных судов, и т.д., имеющих две защитные оболочки.
Известны конструкции вводов, которые обеспечивают передачу электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций, имеющих только одну защитную герметичную оболочку. Указанные конструкции вводов применяется различными компаниями - АО «Элокс-Пром» (Россия), IST Conax (США), IST Auxitrol (Франция). Такие вводы применяется для реакторов различных типов (ВВЭР, PWR, PHWR, EPR), имеющих одну защитную оболочку контаймента реактора. Длины вводов для таких реакторов могут колебаться от 400 до 1600 мм. При такой длине не возникает никаких проблем с установкой, эксплуатацией и ремонтом вводов.
Для новых энергетических реакторов, например ВВЭР-ТОИ (Россия), АР-1000 (США) и ряда других объектов требуется установка вводов через две защитные оболочки реактора. Длина таких вводов - 5 м и более. При этом, кроме своих основных функций по передаче электрических сигналов, сохранения герметичности контаймента реактора, радиационной и сейсмической стойкости, вводы должны выполнять функцию компенсатора от взаимных перемещений защитных оболочек реактора друг относительно друга, обеспечивать нормативную огнестойкость через обе оболочки.
Известна конструкция герметичного кабельного ввода сквозь наружную и внутреннюю стены защитной оболочки атомной электростанции, содержащую сильфоны на трубе, в которой находится участок кабеля, термоусаживаемые сильфоны на кабеле, пружины для подвески кабеля в трубах и монтажную муфту в межоболочном пространстве для соединения двух концов кабеля, (см. Патент №RU 2557669 CI, G21C/13/04, H02G 3/22, 2015 г.).
Недостатками конструкции являются наличие монтажных муфт в межоболочном пространстве для соединения двух концов кабеля, «висящее» положение цилиндрообразного сильфона без направляющих опор, отсутствие решений по огнестойкости наружной защитной оболочки, невозможность замены модулей в процессе эксплуатации.
Задачей данной полезной модели является создание электрической герметичной кабельной проходки с повышенными характеристиками по герметичности, электрическим параметрам, огнестойкости при обеспечении компенсации взаимных перемещений двух оболочек реактора.
При осуществлении полезной модели могут быть получены следующие технические результаты:
- обеспечение стабильности и качества передачи электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций безразрывными, продольно герметичными модулями;
- обеспечение требуемой герметичности двух защитных оболочек реактора;
- обеспечение требуемой огнестойкости двух защитных оболочек реактора;
- обеспечение ремонтопригодности вводов.
Поставленная задача решается тем, что электрическая герметичная проходка для атомных реакторов с двумя защитными оболочками, внутри которой размещены продольно-герметичные модули для передачи электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций, включающая корпуса ввода для герметичной оболочки реактора и защитной оболочки реактора, снабжена дополнительным корпусом для межоболочного пространства, который закреплен между двумя другими корпусами, причем с одним корпусом дополнительный корпус связан шарнирными опорами, а с другим - огнестойкой манжетой. Проходка предназначена для использования, преимущественно, с продольно-герметичными модулями, выполненными с двумя отдельными корпусами для герметичной и защитной оболочек реактора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез проходки.
Электрическая герметичная проходка (кабельный ввод) состоит из трех отдельных корпусов и безразрывных, продольно герметичных модулей. Корпус 1 ввода для герметичной оболочки 4 устанавливается методом сварки контрфланцев 3, 5 корпуса 1 ввода к закладным деталям оболочки 4. На фланце 6 корпуса 1 ввода установлен разъемный защитный кожух 7. На фланце защитного кожуха 7 установлены шарнирные опоры 8 для крепления межоболочного корпуса 9 ввода. В закладной трубе внешней защитной оболочки 13 межоболочный корпус 9 ввода раскреплен огнезащитной армированной манжетой 11, с помощью прижимного кольца 10 и упорного кольца 12, которое неподвижно закреплено на межоболочном корпусе 9 ввода. Третий корпус 16 ввода для внешней защитной оболочки 13 может крепиться к закладным деталям оболочки сваркой контрфланца 14 или болтовым соединением с фланцем, приваренным к закладным деталям оболочки. На заводе изготовителе в корпусе 1 ввода для герметичной оболочки 4 установлены корпуса 20 безразрывных, продольно герметичных модулей 2. Известные узлы уплотнения модулей во фланцах ввода состоят из резьбовых гаек, толкателей и герметизирующих металлических прокладок из мягкого металла. При закручивания гайки в отверстии фланца ввода толкатель сжимает металлическую прокладку, создавая герметичное соединение между корпусом модуля и металлической прокладкой. После установки корпуса 1 ввода в оболочке 4, свободные концы проводов модулей 19 через межоболочный корпус 9 и закладные детали внешней оболочки 13 подаются в «чистые» помещения здания реактора. Межоболочный корпус 9 надвигается на провода модулей и закрепляется шарнирными опорами 8 на опорном фланце кожуха 7, и с другой стороны закрепляется в закладной трубе внешней защитной оболочки 13 огнестойкой манжетой 11 сжатием между прижимным 10 и упорным 12 кольцами. В «чистом» помещении реактора свободные концы проводов модулей пропускаются через отверстия корпуса ввода для внешней защитной оболочки 16.
Корпус ввода для внешней защитной оболочки 16 закрепляется к закладным деталям защитной оболочки 13, а корпуса модулей 17 уплотняются в скользящих фланцах ввода 16, которые могут дополняться применением керамических или термоусаживаемых изоляторов с нержавеющими или полимерными сильфонами, или сильфонными металлорукавами. Для возможности контроля герметичности корпуса 1 ввода в герметичной оболочке 4 на фланце корпуса внешней защитной оболочки 16 устанавливается манометр 15, который соединен с штуцером корпуса 1 ввода гибким металлическим рукавом 18.
Замена модулей в процессе эксплуатации ввода выполняется следующим образом:
1. Демонтаж модуля - открывается защитный кожух 7, обрезаются проводники демонтируемого модуля, снижается давление газа в корпусе 1 ввода для герметичной оболочки, откручиваются уплотняющие гайки узлов уплотнений модуля во фланцах корпусов 1, 16 ввода. Свободные проводники модуля извлекаются через корпуса ввода в сторону «чистых» помещений и в сторону герметичного помещения реактора.
2. Монтаж модуля - изготовленный на заводе-изготовителе безразрывный двух корпусной модуль через отверстия в фланце корпуса ввода для внешней защитной оболочки 16 подается через межоболочный корпус 9 в корпус ввода для герметичной оболочки 1. Динамометрическими ключами последовательно закручиваются гайки узлов уплотнений корпусов модулей 20, 17. Корпус 1 ввода для герметичной оболочки заполняется инертным газом. Закрывается защитный кожух 7.
Огнестойкость ввода в герметичной оболочке 4 обеспечивает известная конструкция корпуса 1 ввода, в межоболочном пространстве - металлическая труба межоболочного корпуса 9 ввода и огнестойкая манжета 11, во внешней защитной оболочке 13 - огнестойкие изоляторы корпусов модулей 17.
Компенсация взаимных перемещений защитных оболочек реактора друг относительно друга в различных режимах эксплуатации реактора выполняется межоболочным корпусом 9 ввода через шарнирные опоры 8 и армированную огнестойкую манжету 11 в защитной оболочке 13, а так же изгибом проводников модулей в корпусе межоболочного пространства и допустимыми перемещениями корпусов модулей 17 в скользящих фланцах ввода 16.
Технико-экономический эффект состоит в том, что повышается надежность работы атомной электростанции за счет отсутствия монтажных муфт на проводниках модулей в межоболочном пространстве и ввода электрической энергии и сигналов в герметичные помещения реакторов без разрыва изоляции проводников, обеспечения ремонтопригодности вводов в процессе эксплуатации, обеспечения требуемой огнестойкости ввода в обеих защитных оболочках реактора и межоболочном пространстве.