АМПУЛА ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности, к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК - 1000. Загруженные на АЭС пучками твэлов ампулы транспортируются в транспортном упаковочном комплекте железнодорожным транспортом в сухое хранилище, где перегружаются в пеналы для их долговременного хранения.
Известна ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки, выполненная в соответствии с патентом №2353010, G21F 5/008 по проекту 1621-28-0007-01 ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения» (ОАО ЦКБМ), содержащая цилиндрический корпус с дном, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, установленную в корпусе с конструктивным зазором в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего высыпанию частиц топлива из ампулы и, обеспечивающего, то же время, возможность осушки пучка твэлов в ампуле за счет собственного остаточного тепловыделения. При этом осушка известной ампулы осуществляется удалением паров воды из ампул через кольцевой зазор между крышкой и корпусом.
К недостатку известной ампулы относится то, что извлекаемые из пристанционного бассейна выдержки пучки твэлов в начальный период имеют температуру, равную температуре охлаждающей воды бассейна и только по истечении определенного времени нахождения в воздушной среде температура пучков твэлов повышается. Исходя из этого, с помещенных в ампулы пучки твэлов сначала стекает вода на дно ампулы и только после повышения температуры пучка твэлов за счет остаточного тепловыделения осуществляется ее нагревание и удаление паров воды через кольцевой зазор при вакуумной осушке. В то же время пучки твэлов после длительного хранения в пристанционных бассейнах выдержки имеют пониженное остаточное тепловыделение и нагревание воды в ампулах за его счет занимает продолжительное время.
На практике на атомных станциях, в частности на Ленинградской АЭС, осуществляется вакуумная осушка контейнеров после загрузки в него транспортного чехла с ампулами с пучками твэлов, продолжительность которой составляет 45-55 часов, а количество собранного конденсата при осушке 72 ампул составило 20-25 литров.
Кроме того, ампула по проекту 1621-28-0007-01 изготавливается из коррозионностойкой хромоникелевой стали 12Х18Н10Т, устойчивой к воздействию агрессивных жидкостей. Учитывая то, что ампула устанавливается на длительное хранение в пенал, заполняемый азотно-гелиевой смесью, а при загрузке в ампулу возможна только атмосферная коррозия, применение дорогостоящей коррозионностойкой хромоникелевой стали не вполне оправдано. Для указанной рабочей среды, целесообразно для изготовления ампул использовать стали, стойкие против атмосферной коррозии и содержащие от 0 до 2% никеля, содержание которого и определяет стоимость стали.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в сокращении продолжительности осушки за счет стекания большей части воды из ампул до их загрузки в контейнер.
Для достижения названного технического результата в предлагаемой ампуле для отработавшей тепловыделяющей сборки, в отличие от известной, содержащей цилиндрический корпус с дном и крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, и установленную в корпусе с зазором в виде лабиринтного уплотнения,
по центральной оси в дне выполнено отверстие, под которым на нижней поверхности дна установлен сетчатый фильтр, обеспечивающий прохождение воды через него. Над отверстием к верхней поверхности дна прикреплен упор, снабженный выполненными в его нижней части каналами, сообщающимися с отверстием в дне.
В частном случае исполнения фильтр размещен в выточке шайбы, прикрепленной к нижней поверхности дна на сварке.
В другом частном случае каналы выполнены в виде перекрещивающихся пазов.
В другом частном случае ампула выполнена из стали, стойкой против атмосферной коррозии с содержанием никеля от 0 до 2%.
Выполнение по центральной оси в дне отверстия, под которым на нижней поверхности дна установлен сетчатый фильтр, позволяет обеспечить свободное стекание большей части воды из каждой ампулы непосредственно перед загрузкой в контейнер и сократить количество воды, превращаемой в пар и удаляемой через кольцевой зазор между корпусом и крышкой, и, тем самым, сократить продолжительность осушки.
В то же время сетчатый фильтр препятствует высыпанию отработавшего ядерного топлива в случае разрушения топливных трубок пучка твэлов при транспортировке.
Прикрепление над отверстием к верхней поверхности дна упора, снабженного выполненными в его нижней части каналами, сообщающимися с отверстием в дне, позволяет установить на упор пучок твэлов, обеспечив при этом свободное поступление воды к отверстию в дне ампулы.
Размещение сетчатого фильтра в выточке шайбы, прикрепленной к нижней поверхности дна на сварке, позволяет надежно прикрепить фильтр к дну ампулы.
Выполнение каналов в виде перекрещивающихся пазов позволяет обеспечить технологичность изготовления упора.
Выполнение ампулы из стали, стойкой против атмосферной коррозии с содержанием никеля от 0 до 2% позволяет снизить их стоимость изготовления.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - предлагаемая ампула, загруженная пучком твэлов;
на фиг. 2 - нижняя часть ампулы.
Предлагаемая ампула 1 (см. фиг. 1 и 2) содержит корпус 2 с дном 3 и крышку 4, зафиксированную в корпусе 2 запирающим устройством 5. Крышка 4 устанавливается в корпус 2 с конструктивным зазором «Б», снабженным лабиринтным уплотнением 6.
В дне 3 выполнено отверстие 7. Выше отверстия 7 к дну 3 прикреплен упор 8 с двумя пересекающимися пазами 9, выполненными на нижней поверхности упора 8. Центр пересечения пазов 9 располагается над центральной осью отверстия 7. Под отверстием 7 установлен сетчатый фильтр 10, размещенный в выточке шайбы 11, прикрепленной к нижней поверхности дна 3 на сварке. В ампулу 1 устанавливается пучок твэлов 12.
Корпус 2, дно 3, крышка 4 и шайба 11 ампулы 1 выполняются из сталей, стойких против атмосферной коррозии, например низколегированной стали 10ХСНД, содержащей 0,5-0,8% никеля, легированной хромистой стали 08X13, не содержащей никеля и других марок.
Работа с предлагаемыми ампулами 1 осуществляется следующим образом. На АЭС в камере резки в корпус 2 устанавливается пучок твэлов 12, опирающийся своим наконечником в упор 8, после чего в корпус 1 устанавливается крышка 3. Загруженные пучками твэлов 12 ампулы устанавливаются в транспортный чехол (на чертежах не показан), в котором в процессе загрузки до его установки в контейнер стекающая на дно 3 с пучка твэлов 12 вода по пазам 9 поступает к отверстию 7 и далее через фильтр 10 стекает в спец. канализацию. При этом только последние устанавливаемые в транспортный чехол ампулы 1 содержат некоторое количество воды и увлажненные поверхности пучков твэлов 12. После установки транспортного чехла с загруженными ампулами 1 в контейнер осуществляется вакуумная осушка контейнера с удалением остаточных паров воды, что сокращает продолжительность осушки.