УСТАНОВКА ГОРЯЧЕГО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам изготовления тепловыделяющих элементов (твэлов), а именно для горячего контроля герметичности твэлов после их сборки.
Установка горячего контроля герметичности (проект ЭС.08.02.0000.00 разработки ООО «НПФ Сосны», г. Электросталь) входит в состав комплекса оборудования, используемого на ФГУП «Горно-химический комбинат» при изготовлении твэлов с МОКС-топливом.
Известная установка горячего контроля герметичности (далее по тексту - установка) содержит две технологические линии, в состав каждой из которых входит одна печь с обслуживающим ее своим механизмом загрузки твэлов и своей вакуумной системой. Обе линии установлены на общей раме и работают независимо друг от друга.
Механизм загрузки представляет собой горизонтальную штангу, на которой с определенным шагом расположены опоры для твэлов, состоящие из нижних неподвижных и верхних откидных гребенок. Штанга имеет по концам опоры. Опора со стороны печи выполнена в виде ролика, катящегося внутри реторты, а со стороны привода в виде опорной тележки с двумя роликами. Со стороны опорной тележки штанга имеет фланец для закрывания реторты печи при подаче твэлов в печь и герметизации реторты с твэлами. Фланец крепится на штанге с помощью сферического соединения и герметизируется со штангой сильфоном. Механизм перемещения штанги - канатного типа. Канат крепится к опорной тележке. Со стороны печи к раме прикреплен обводной ролик, а с противоположной стороны барабан с приводом.
Печь состоит из реторты, представляющей собой трубу диаметром 200 мм из стали 12Х18Н10Т с тремя нагревательными модулями. Со стороны стыковки фланцев реторты и механизма загрузки на раме закреплен механизм герметизации реторты, с другой стороны присоединена вакуумная система.
Механизм герметизации реторты состоит из двух симметрично расположенных фиксаторов, которые под действием пневмоцилиндров центрируют и прижимают друг к другу ответные фланцы реторты и механизма загрузки, между которыми установлено уплотнительное кольцо. Фланец реторты имеет систему охлаждения уплотнительного кольца. Фиксатор представляет собой сектор с внутренней конической канавкой, стенки которой при перемещении фиксатора, взаимодействуя с фланцами реторты и механизма загрузки, прижимают их друг к другу.
Известная установка используется следующим образом.
В исходном положении штанга механизма загрузки максимально выдвинута из реторты, а верхние откидные гребенки подняты. Включают предварительный нагрев печи и подачу воды на охлаждение уплотнительного кольца и осуществляют загрузку твэлов сначала на нижние неподвижные гребенки, а затем и на верхние откидные гребенки. Механизмом загрузки перемещают штангу с твэлами в реторту печи. В момент соприкосновения фланцев механизма загрузки и реторты штанга останавливается и включается механизм герметизации. Под действием диаметрально расположенных пневмоцилиндров, на штоках которых установлены фиксаторы, стенки внутренних конических поверхностей фиксаторов взаимодействуют с наружными поверхностями фланцев механизма загрузки и реторты и прижимают фланцы друг к другу через уплотнительное кольцо, герметизируя реторту.
Далее форвакуумным насосом в реторте создают требуемое значение вакуума, при котором включают нагревательные модули реторты и турбомолекулярный насос, которым создают глубокий вакуум. При достижении температуры твэлов 450-550°С в реторте осуществляют термовакуумную сушку в течение требуемого времени. После окончания сушки проверяют наличие вакуума в реторте, подключают гелиевый течеискатель и снимают его показания. Далее отключают нагревательные модули и течеискатель и включают систему охлаждения реторты. При достижении температуры твэлов 200°С осуществляют разуплотнение фланцев механизма загрузки и реторты и механизмом загрузки выводят штангу с твэлами из реторты и манипулятором разгружают твэлы.
При этом оболочки твэлов, выполненные из коррозионно-стойкой стали, при термовакуумной сушке 500°С и глубоком вакууме и вскрытии реторты при 200°С не подвергаются окислению и не меняют свой цвет. В случае поступления воздуха в реторту уже при температуре выше 300°С на поверхности твэлов образуется окисная пленка в виде цветов побежалости, что является браковочным признаком.
К недостаткам известной установки относится то, что на практике при проведении горячего контроля герметичности периодически наблюдаются случаи появления цветов побежалости на твэлах. При этом единственным источником поступления воздуха в реторту является фланцевое соединение механизма загрузки и реторты. Наиболее вероятной причиной непостоянства герметичности соединения является неравномерное обжатие фланцев стенками конических канавок фиксаторов механизма герметизации. Поскольку конические канавки выполнены в фиксаторах, выполненных в виде секторов, то наибольшее усилие сжатия фланцев будет по линии действия штока пневмоцилиндра. Таким образом, усилие сжатия фланцев будет неодинаковым по периметру уплотнительного кольца и в отдельных случаях возможен подсос воздуха через фланцевое соединение
Известная установка выбрана заявителем в качестве прототипа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в исключении попадания воздуха в реторту при проведении горячего контроля герметичности.
Для достижения указанного технического результата в известной установке, содержащей печь с ретортой, снабженной фланцем, и механизм загрузки, снабженный канатным приводом, тележкой и соединенной с ней штангой с опорами для твэлов и роликовыми опорами, реторта снабжена фланцем, выполненным с возможностью присоединения высоковакуумного затвора с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру реторты.
Тележка и штанга механизма загрузки соединены между собой управляемой сцепкой и снабжены дополнительными роликовыми опорами, причем дополнительные роликовые опоры штанги выполнены с возможностью въезда в реторту и установлены на направляющих, прикрепленных к раме.
Снабжение реторты фланцем, выполненным с возможностью присоединения высоковакуумного затвора с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру реторты, позволяет присоединить к реторте сертифицированный высоковакуумный затвор, изготавливаемый в промышленности, и обладающий более высокими техническими характеристиками. Присоединение высоковакуумного затвора с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру реторты, позволяет осуществить через затвор перемещение штанги, загруженной твэлами.
Соединение между собой тележки и штанги механизма загрузки управляемой сцепкой позволяет при их сцеплении переместить штангу, загруженную твэлами, в реторту, а затем, отцепив тележку от штанги, оставить штангу в реторте и закрыть высоковакуумный затвор для проведения горячего контроля герметичности. Соединение между собой тележки и штанги механизма загрузки управляемой сцепкой позволяет после проведения горячего контроля герметичности и охлаждения твэлов открыть высоковакуумный затвор и, подогнав тележку к штанге, соединить их управляемой сцепкой и вывезти штангу с твэлами из реторты для разгрузки.
Снабжение тележки дополнительной роликовой опорой позволяет обеспечить устойчивое перемещение на двух роликовых опорах по раме механизма загрузки.
Снабжение штанги дополнительными роликовыми опорами, выполненными с возможностью въезда в реторту и установленными на направляющих, прикрепленных к раме, позволяет обеспечить устойчивое перемещение штанги, загруженной твэлами, по направляющим и по внутренней поверхности реторты.
Заявляемая установка горячего контроля герметичности иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - фиг. 3.
На фиг. 1 изображена установка при введении штанги в реторту;
на фиг. 2 - механизм загрузки перед введением штанги в реторту;
на фиг. 3 - штанга с твэлами в реторте;
Заявляемая установка (см. фиг. 1) содержит печь 1 с обслуживающим ее своим механизмом 2 загрузки твэлов 3 и своей вакуумной системой (на чертежах не показана). Печь 1 и механизм 2 загрузки твэлов 3 установлены на соединенных между собой рамах 4 и 5 соответственно.
Печь 1 состоит из реторты 6, представляющей собой трубу диаметром 200 мм из стали 12Х18Н10Т. Со стороны стыковки с механизмом 2 загрузки реторта 6 снабжена фланцем 7, к которому присоединен высоковакуумный затвор 8 с внутренним диаметром 200 мм. С другой стороны к реторте 6 присоединена вакуумная система. На реторте 6 установлены нагревательные модули 9.
Механизм 2 загрузки представляет собой (см. фиг. 2) горизонтальную штангу 10, на которой сверху с определенным шагом расположены опоры 11 для твэлов 3, состоящие из нижних неподвижных 12 и верхних откидных 13 гребенок. В нижней части на штанге 10 установлены роликовые опоры 14, опирающиеся на направляющие 15, прикрепленные к раме 5. На конце штанги 10 со стороны печи 1 выполнена опора 16 в виде ролика 17, катящегося внутри реторты 6. На другом конце штанги 10 установлена проушина 18, служащая для зацепления штанги 10. На раме 5 на двух роликовых опорах 19 также установлена тележка 20, снабженная сцепкой 21, управляемой пневмоцилиндром 22. На раме 5 смонтирован механизм 23 перемещения тележки 20 канатного типа, канат 24 которого крепится к тележке 20. Со стороны печи 1 к раме 5 прикреплен обводной ролик 25, а с противоположной стороны барабан 26 с приводом 27.
Предлагаемая установка используется следующим образом.
В исходном положении (см. фиг. 2) штанга 10 механизма загрузки выдвинута из реторты 6 и соединена сцепкой 21 с тележкой 20. Высоковакуумный затвор 8 открыт. Верхние откидные гребенки 13 подняты. Загружают испытуемые твэлы 3 сначала на нижние неподвижные гребенки 12, а затем и на верхние откидные гребенки 13. Включают механизм 23 перемещения тележки 20 и закатывают (см. фиг. 4) штангу 10 с твэлами 3 в реторту 6. Пневмоцилиндром 22 осуществляют выведение сцепки 21 из проушины 18, расцепляя тележку 20 со штангой 10 и перемещают (см. фиг. 3) тележку 20 в направлении к барабану 26. Закрывают высоковакуумный затвор 8. Далее вакуумной системой в реторте 6 создают требуемое значение вакуума, при котором включают нагревательные модули 7 реторты 6 и создают глубокий вакуум. При достижении температуры твэлов 450-550°С в реторте 6 осуществляют термовакуумную сушку в течение требуемого времени. После окончания сушки проверяют наличие вакуума в реторте 6, подключают к вакуумной системе гелиевый течеискатель (на чертежах не показан) и снимают его показания. Далее отключают нагревательные модули 7 и течеискатель и включают систему охлаждения реторты. При достижении температуры твэлов 200°С открывают высоковакуумный затвор 8, и перемещают тележку 20 до упора сцепки 21 в проушину 18, зацепляют штангу 10 за проушину 18 и вывозят штангу 10 с твэлами 3 из реторты 6 на раму 5. Далее манипулятором разгружают твэлы 3, и процесс повторяется.