УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ТОПЛИВНЫХ СБОРОК
DEVICE FOR CHARGING OF FUEL ASSEMBLIES

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для загрузки топливных сборок на реакторах типа ВВЭР, в частности на плавучих АЭС.
Известен способ перегрузки топлива ядерного реактора, предназначенный для использования в реакторах стационарных установок с реакторами типа ВВЭР. Перегрузка топливных сборок производится перегрузочной машиной, передвигающейся по рельсовым путям над трактом перегрузки, заполненным водой, при снятой крышке реактора. (Патент США №3733250 от 15.05.1973 г.)
К недостаткам данной конструкции относятся:
Большие габаритные размеры перегрузочного тракта;
Большой объем используемой воды;
Сложность систем контроля за перегрузкой топливных сборок под водой.
Известно изобретение «Загрузка и разгрузка активной зоны реактора», в состав которой входят установленные в герметичном корпусе перегрузочные механизмы, цилиндрическая обечайка, соединенная с корпусом реактора, герметичный бокс с контейнерами. В данном решении частично решена задача снижения массогабаритных характеристик перегрузочного тракта. (Патент США №4056435 от 07.07.1975.)
К недостаткам данного устройства относятся:
Сложность конструкции, связанная с применением нескольких перегрузочных механизмов;
Заполнение водой тракта перегрузки усложняет конструкцию системы, затрудняет контроль над работой механизмов;
В данном изобретении не решается задача плотной установки топливных сборок в активную зону реактора.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является перегрузка ядерного реактора, используемая в реакторах на «быстрых» нейтронах. Перегрузка производится через каналы, выполненные в поворотных пробках, установленных одна в другой с эксцентриситетом. Применение такого вида перегрузки позволяет осуществить плотную установку топливных сборок в активную зону реактора через отверстия в поворотных пробках. (Патент США №3635792 от 22.07.1968 г.)
Техническое решение, описанное в данном изобретении, направлено на проведение перегрузки в стационарных реакторах с «быстрыми» нейтронами. В качестве теплоносителя используется жидкий натрий, для которого требуется исключение контакта с воздухом. Для этого необходимо заполнение пространства над поверхностью жидкого металла инертным газом и герметизация перегрузочного тракта, что приводит к усложнению конструкции поворотных пробок и высокой металлоемкости конструкции поворотных пробок.
Технической задачей является создание устройства, позволяющего обеспечить загрузку свежих топливных сборок с плотной установкой их в активной зоне реактора и осуществлять постоянный контроль за подкритической массой топлива при загрузке с использованием стандартного перегрузочного оборудования, применяемого при перегрузке ядерных реакторов плавучих средств.
Решение поставленной задачи позволяет устанавливать устройство только на время загрузки свежих топливных сборок в активную зону реактора, обеспечивая при этом допустимые весогабаритные характеристики.
Задача решается тем, что в качестве устройства, обеспечивающего проведение процесса загрузки топлива в активную зону реактора, предлагается устройство для загрузки топливных сборок, состоящее из большой поворотной плиты, выполненной в форме цилиндрического стакана, на днище которого установлена с эксцентриситетом малая поворотная плита, обеспечивающее загрузку топливных сборок в активную зону реактора через отверстия в днище и малой поворотной плите.
Устройство для загрузки топливных сборок устанавливается на верхний фланец корпуса реактора вместо снятой верхней крышки реактора перед началом процесса загрузки топливных сборок в активную зону реактора и после окончания процесса перегрузки переносится на место временного хранения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
На фиг.1 схематично показан продольный разрез корпуса реактора с установленным устройством для загрузки топливных сборок.
На фиг.2 схематично показан вид сверху на устройство для загрузки топливных сборок.
В состав устройства для загрузки топливных сборок входит опора 1 с поворотным стаканом 2, устанавливаемая на верхний фланец корпуса 3 реактора. Поворотный стакан 2 расположен внутри опоры 1 и закреплен в верхней части на большой поворотной плите 4. Большая поворотная плита 4 установлена на верхнем фланце опоры 1. В днище 5 поворотного стакана 2 расположена малая поворотная плита 6, установленная с эксцентриситетом Э относительно оси симметрии. В центральной части днища 5 выполнено отверстие 7, служащее для установки чехла 8 со средствами контроля 9 (например, источник нейтронов и датчики) за загрузкой топливных сборок 10, а также для загрузки центральной топливной сборки. В днище 5 выполнены радиальные отверстия 11, а в малой поворотной плите 6 выполнено отверстие 12, предназначенные для установки загрузочной трубы 13. На периферии днища 5 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 14, предназначенное для установки чехла 8 со средствами контроля 9 при загрузке центральной топливной сборки через отверстие 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перед загрузкой реактора устройство для загрузки топливных сборок устанавливается нижним фланцем опоры 1 на верхний фланец корпуса 3 реактора.
В центральное отверстие 7 устанавливается чехол 8 со средствами контроля 9. В соответствии с программой загрузки топливных сборок в одно из отверстий 11 днища 5 или в отверстие 12 малой поворотной плиты 6 устанавливается загрузочная труба 13. В зависимости от места установки загрузочной трубы 13 поворотом большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и (или) малой поворотной плиты 6 производится наведение загрузочной трубы 13 на место загрузки первой топливной сборки 10. Затем после установки первой топливной сборки 10 поворотом большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и (или) малой поворотной плиты 6 производится наведение загрузочной трубы 13 на место загрузки следующей топливной сборки и так далее. Чехол 8 со средствами контроля 9, установленный в центральное отверстие 7, при вращении большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 остается неподвижным. После заполнения топливными сборками всех мест загрузки через выбранное в соответствии с программой перегрузки отверстие 11 загрузочная труба 13 переставляется в следующее отверстие 11, выбранное в соответствии с программой перегрузки, и производится загрузка следующей партии топливных сборок аналогично описанным выше операциям. Операции повторяются до полной загрузки активной зоны топливными сборками, кроме центральной топливной сборки, обеспечивая плотную установку топливных сборок в активную зону реактора.
Центральная топливная сборка устанавливается через центральное отверстие 7 после извлечения из него чехла 8 со средствами контроля 9. Для установки центральной топливной сборки вращения большой поворотной плиты 4 и поворотного стакана 2 и малой поворотной плиты 6 не требуется, а чехол 8 со средствами контроля 9 может быть установлен на периферию днища 5 в одно из отверстий 14.
Применение в системе перегрузки предлагаемого устройства позволяет осуществлять загрузку топливных сборок в реактор с использованием стандартного перегрузочного оборудования, применяемого для перегрузки реакторов на плавучих средствах, без увеличения массогабаритных характеристик реакторной установки, при постоянном контроле за подкритической массой топлива в активной зоне реактора.
Предлагаемая конструкция устройства для загрузки топливных сборок обеспечивает плотную установку топливных сборок в активную зону реактора.
В результате применения устройства для загрузки топливных сборок предлагаемой конструкции кабели питания, подключаемые к средствам контроля (на чертеже не указаны), не испытывают изгибных деформаций.