Шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ядерной энергетике, в частности, к оборудованию, устанавливаемому в защитных оболочках ядерного реактора, обеспечивающему герметичное перекрытие транспортных проемов локализующей системы безопасности работающей атомной электростанции и транспортировку через шлюз грузов и технологического оборудования с большими габаритными размерами.
Шлюз транспортный является элементом системы герметичного ограждения, входящего в состав локализующей системы безопасности атомной электростанции (АЭС). Шлюз встраивается в строительное сооружение герметичного ограждения и входит в состав оборудования транспортного портала реакторного отделения.
Шлюз транспортный в период эксплуатации выполняет следующие основные функции:
- сохранение проектной герметичности герметичного ограждения при нормальных условиях эксплуатации и при аварийных ситуациях, сопровождающихся повышением давления в герметичной (реакторной) зоне;
- обеспечение транспортирования (шлюзование) через шлюз с сохранением герметичности герметичного ограждения: свежего топлива в чехлах, отработанного топлива в контейнерах, радиоактивных отходов в контейнерах, транспортно-технологического оборудования, устройства и приспособлений для технологического обслуживания и ремонта, ремонтируемого оборудования и его узлов, (в числе которых могут быть такие крупногабаритные, как например, парогенератор), материалов, запасных частей.
Одним из условий сохранения герметичности локализующей системы безопасности при аварийных ситуациях, сопровождающихся превышением давления в герметичной зоне, является выполнение требования установки герметизирующих проемы шлюза полотен ворот с прижимом со стороны герметичной зоны.
Известны различные конструкции транспортных шлюзов и устройств герметизации шлюзов, используемых на АЭС.
Известен транспортный шлюз, содержащий жестко закрепленный в закладной детали проема внутренней оболочки и консольно установленный в закладной детали проема наружной оболочки реакторного здания корпус, во фланцах которого выполнены проемы, снабженные герметизирующими полотнами ворот с механизмами прижима и механизмами перемещения в виде откатных устройств, перемещающихся по направляющим, с возможностью взаимодействия с полотном (описание к патенту RU №2192677, опубл. 10.11.2002 г.). Полотна ворот и откатные устройства снабжены элементами перемещения и фиксации полотен. Каждый элемент перемещения полотен выполнен в виде двух пар колес, закрепленных попарно на полотне ворот, и колес, закрепленных на откатном устройстве. Колеса расположены напротив направляющих с возможностью их взаимодействия.
Недостатком известного шлюза является несоответствие его конструкции требованию обеспечения безопасности из-за расположения ворот шлюза со стороны негерметичной зоны с наружной стороны корпуса. При аварийной ситуации с повышением давления в герметичной зоне при разгерметизированных внутренних воротах, возможна разгерметизация наружных ворот, срабатывающих «на отрыв», что недопустимо по требованиям безопасной эксплуатации атомной электростанции.
Кроме того, возникающая иногда необходимость транспортирования крупногабаритных изделий реакторного зала, например парогенератора (при необходимости его замены), определяет увеличенные размеры корпуса шлюза, его проемов и герметизирующих ворот, что требует увеличения мощности приводов герметизации и перемещения ворот.
Известен транспортный шлюз локализующей системы безопасности АЭС, обеспечивающий транспортировку крупногабаритных грузов в реакторную зону АЭС, включающий цилиндрический корпус, составленный из двух кольцевых обечаек с изменяющимся диаметром, герметично запираемый с двух сторон полотнами ворот, одни их которых, со стороны наружной защитной оболочки локализующей системы безопасности, установлены внутри корпуса шлюза и выполнены подъемно-поворотными в вертикальной плоскости. (Описание к патенту на полезную модель RU №180081, опубликовано 04.06.2018 г.) Ворота открываются поочередно, обеспечивая герметичность при перемещении грузов между зонами АЭС. Внутри корпуса расположены механизмы перемещения подъемно-поворотных ворот, рельсовый путь для грузовой платформы и системы запирания и герметизации корпуса шлюза.
При перемещении грузовой платформы по рельсовому пути с подъемными мостиками, входящему в состав шлюза, последовательно открываются установленные в корпусе со стороны негерметичной зоны наружной оболочки реакторного здания ворота, которые закрываются и герметизируются после выравнивания давления в полости шлюза, и затем открываются откатные ворота, установленные на корпусе шлюза в герметичной зоне реакторного зала
Недостатком конструкции шлюза является необходимость увеличения габаритов кольцевой обечайки корпуса, в которой размещены подъемно-поворотные ворота, перекрывающие транспортный проем, размеры которого определяются максимальными размерами провозимого груза, в частности, такого крупногабаритного, как например, парогенератор, что ведет к увеличению длины и диаметра шлюза.
Изготовленный в соответствии с известной конструкцией шлюз представляет собой 14 -метровую цилиндрическую камеру диаметром свыше 9 метров. (https://volgodonsk.pro/news/1963--atommash-zavershaet-izgotovlenie-transportnogo-shlvuza-dlja-novovoronezhskoi-ayes-2.html).
Наиболее близким к заявляемой в качестве полезной модели конструкции транспортного шлюза является известный из уровня техники шлюз, содержащий корпус, расположенные по торцам корпуса фланцы с транспортными проемами и перекрывающие транспортные проемы герметизирующие полотна. Фланцы с транспортными проемами выполнены съемными с возможностью герметичного соединения съемных фланцев с корпусом посредством резьбового крепежа при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, не превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, и с возможностью отсоединения съемных фланцев от корпуса посредством разбора резьбового крепежа при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов. Шлюз транспортный содержит установленные напротив каждого герметизирующего полотна откатные рамы с возможностью их сопряжения с герметизирующими полотнами и перемещения на откатных рамах герметизирующих полотен при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, не превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов, или перемещения на откатных рамах герметизирующих полотен совместно со съемными фланцами при транспортировке через шлюз грузов и оборудования с размерами, превышающими размеры перекрываемых герметизирующими полотнами транспортных проемов. (Описание к патенту на изобретение №2564512, опубликовано 10.10.2015 г.)
Недостатком известной конструкции шлюза является размещение ворот, герметизирующих транспортные проемы, с наружных сторон съемных фланцев, что нарушает требования установки герметизирующих проемы шлюза полотен с прижимом со стороны герметичной зоны.
Полотно ворот с наружной стороны входящего в состав локализующей системы безопасности герметичного ограждения установлено на рамной конструкции наружно, сопряжено с корпусом шлюза и при открытых воротах в реакторном зале срабатывает «на отрыв» при аварийной ситуации в реакторной зоне, сопровождающейся превышением давления. Транспортный проем может быть разгерметизирован, что сделает возможным выход радиоактивной среды за пределы реакторного блока.
Задачей и техническим результатом усовершенствования шлюза транспортного является повышение его надежности и безопасности при аварийных ситуациях и обеспечение возможности транспортировки через транспортный шлюз реакторного здания АЭС крупногабаритного оборудования, а также уменьшение габаритов шлюза.
Поставленная задача решается, и технический результат от реализации и использования полезной модели достигается тем, что в транспортном шлюзе локализующей системы безопасности атомной электростанции, содержащем корпус с транспортными проемами, размеры которых определены габаритами транспортируемого крупногабаритного груза, перекрываемыми герметичными полотнами ворот, при этом хотя бы один из транспортных проемов выполнен в съемном фланце, и одни из ворот, в частности, с внутренней стороны защитного ограждения, выполнены откатными, согласно полезной модели съемный фланец с транспортным проемом размещен на корпусе шлюза с наружной стороны герметичного ограждения, прикреплен к торцу корпуса, и перекрывающее данный проем полотно ворот размещено внутри корпуса шлюза, закреплено на съемном фланце и выполнено поворотным вокруг вертикальной оси, при этом герметизирующее полотно поворотных ворот, установленных внутри корпуса, снабжено роликовыми опорами, перемещающимися по радиальным направляющим, а ширина съемного фланца, установленного внутри шлюза или снаружи торца корпуса шлюза, определена диаметром провозимого парогенератора, кроме того ширина проема с откатными воротами превышает ширину съемного фланца.
Отличительными признаками патентуемой конструкции шлюза транспортного локализующей системы безопасности АЭС являются:
- размещение съемного фланца на корпусе шлюза с наружной стороны герметичного ограждения,
- крепление его к торцу корпуса,
- размещение ворот, перекрывающих транспортный проем в съемном фланце и внутри корпуса шлюза,
- крепление их на съемном фланце,
- и выполнение их поворотными вокруг вертикальной оси.
Размещение съемного фланца на корпусе шлюза с наружной стороны герметичного ограждения и крепление его к торцу корпуса шлюза, и установка ворот на данном транспортном проеме внутри корпуса шлюза на съемном фланце с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, обеспечивает выполнение требования установки герметизирующих проемы шлюза полотен ворот с прижимом со стороны герметичной зоны, что позволяет повысить надежность и безопасность шлюза при аварийных ситуациях, сопровождающихся повышением давления в реакторном зале. При этом выполнение ворот, перекрывающих данный транспортный проем, поворотными вокруг вертикальной оси и крепление их на съемном фланце позволяет уменьшить размеры указанного транспортного проема и герметизирующего его полотна ворот для соответствия габаритам транспортируемого через шлюз технологического оборудования (например, свежего топлива в чехлах, отработанного топлива в контейнерах, радиоактивных отходов в контейнерах, и др.) с меньшими, чем у парогенераторов габаритами. Это определяет также возможность уменьшить габариты (диаметр и длину) корпуса шлюза на величину, соответствующую разности между высотой и шириной полотна ворот. Указанное уменьшение габаритов корпуса шлюза и размещение наружных ворот в полости корпуса позволяет более точно встроить транспортный шлюз в проем локализующей системы безопасности атомной электростанции. Длина корпуса шлюза будет определяться расстоянием между защитными ограждениями и длиной обечайки, в которой размещаются ворота. Провоз через шлюз крупногабаритных грузов, например парогенераторов (что требуется в случае замены последних, например, при ремонте реакторной установки и при ее полной остановке), осуществляется при снятом съемном фланце на наружном транспортном проеме и не сопровождается опасностью возникновения аварийной ситуации.
Пример выполнения транспортного шлюза поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид шлюза транспортного, установленного в защитных ограждениях локализующей системы безопасности реакторной установки.
На фиг. 2 показан общий вид шлюза транспортного.
На фиг 3 представлена обечайка корпуса со съемным фланцем.
На фиг. 4 схематично показан механизм перемещения поворотных ворот.
Транспортный шлюз установлен в проеме локализующей системы безопасности реакторной установки, организованной наружным 1 и внутренним 2 защитными ограждениями (на фиг 1). Цилиндрический корпус шлюза выполнен из обечаек 3 и 4, сваренных между собой, при этом обечайка 3 закреплена в защитных ограждениях 1 и 2, а обечайка 4, установленная за наружным защитным ограждением 1, снабжена съемным фланцем 5, прикрепленным к торцу обечайки резьбовыми элементами 6 с соблюдением требований герметичности, внутри полости корпуса шлюза (на Фиг 2) или снаружи (на фиг 3). Транспортный проем 7, выполненный в съемном фланце 5, снабжен закрепленными на съемном фланце поворотными вокруг вертикальной оси герметизирующими воротами 8, при этом ширина съемного фланца определена диаметром провозимого парогенератора. Перемещение ворот 8 осуществляется посредством роликовых механизмов 9 по радиальным направляющим 10. Транспортный проем, выполненный в торце обечайки 3, рассчитан на провоз крупногабаритных грузов (с габаритными размерами парогенератора) и снабжен откатными воротами 11, при этом он по ширине превышает ширину съемного фланца 5. Ворота открываются поочередно, обеспечивая герметичность при перемещении грузов между зонами АЭС. Рельсовый путь 12 внутри корпуса шлюза соединяется с наружным относительно шлюза рельсовым путем (на чертежах не показан) откидными мостиками 13 и 14 (на фиг 1 и фиг. 2).
Предлагаемый шлюз транспортный локализующей системы безопасности атомной электростанции (далее шлюз), функционирует в режиме транспортировки через шлюз грузов и технологического оборудования с габаритными размерами, не превышающими габаритные размеры транспортного проема, перекрываемого герметизирующими откатными воротами 11, установленными в герметичной зоне реакторной установки, и транспортного проема 7 в съемном фланце 5, герметично перекрываемого поворотными воротами 8, и в режиме транспортировки через шлюз грузов и оборудования с габаритными размерами, превышающими габаритные размеры перекрываемых герметизирующими полотнами ворот 8 транспортного проема 7 в съемном фланце 5. При шлюзовании оборудования с габаритными размерами, превышающими габаритные размеры транспортного проема 7, перекрываемого герметизирующим полотном ворот 8, съемный фланец 5 отсоединяется от торца корпуса шлюза и через транспортный проем в обечайке 3 вывозится в герметичную зону реакторной установки.
Таким образом, благодаря использованию в конструкции шлюза съемного фланца, закрепляемого на торце корпуса шлюза со стороны наружного защитного ограждения, и поворотных вокруг вертикальной оси ворот, перекрывающих транспортный проем в съемном фланце изнутри корпуса, обеспечивается возможность транспортировки через транспортный шлюз защитных ограждений локализующей системы реакторного здания крупногабаритных грузов и технологического оборудования, с меньшими, чем у парогенераторов габаритами, (например, свежего топлива в чехлах, отработанного топлива в контейнерах, радиоактивных отходов в контейнерах, и др.), а также упрощается использование шлюза транспортного при провозе через него крупногабаритных грузов и оборудования АЭС с габаритными размерами, превышающими размеры транспортного проема шлюза, перекрываемого герметизирующими поворотными внутри шлюза воротами.
При этом размещение съемного фланца на корпусе шлюза с наружной стороны герметичного ограждения и крепление его к торцу корпуса внутри или снаружи шлюза, и предложенное крепление поворотных ворот в съемном фланце обеспечивает выполнение требования установки герметизирующих проемы шлюза полотен ворот с прижимом со стороны герметичной зоны, что позволяет повысить надежность и безопасность шлюза при аварийных ситуациях.