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 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 зазором в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего высыпанию частиц топлива из ампулы. Лабиринтное уплотнение выполнено на крышке в виде кольцевых канавок.
Фиксация крышки осуществляется запорным устройством, выполненным в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке крышки и требующего при снятии крышки его сжатия стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы через отверстия в корпусе. Кольцевая канавка снабжена внизу фаской, на которой размещается пружинное разрезное кольцо в свободном состоянии. При сцеплении крышки с корпусом и подъеме ампулы за крышку пружинное разрезное кольцо, находящееся на конической поверхности фаски, упирается в кромку кольцевой канавки, выполненной на корпусе. Пружинное разрезное кольцо выполнено из проволоки 12Х18Н10Т диаметром 3,01 мм.
К недостаткам известной ампулы относится то, что лабиринтное уплотнение используется, как правило, во вращающихся валах для повышения гидравлического сопротивления зазора и снижения протечек между валом и корпусом. В данном случае канавки лабиринтного уплотнения используются как сборники частиц при транспортировании ампул в горизонтальном положении. Так как канавки в известной ампуле выполнены на крышке и, при горизонтальном положении ампулы, находятся вверху, то они не могут служить в качестве сборника частиц.
Кроме того, выполнение пружинного разрезного кольца из проволоки обеспечивает линейные контакты при взаимодействии кольца с кромкой кольцевой канавки корпуса и с конической поверхностью фаски на крышке, что, в свою очередь, приводит к повышенному удельному давлению на кольцо и его деформациям.
Расположение пружинного разрезного кольца на конической поверхности фаски может привести к его перекосам и при дистанционной постановке крышки в корпус к неравномерному воздействию кромки кольцевой канавки корпуса по длине кольца и возникновению местных скручивающих кольцо усилий, что также может привести к его деформациям.
На практике на АЭС наблюдались десятки случаев невозможности установки крышки на корпус после загрузки в него пучка твэлов, вследствие деформаций пружинных разрезных колец.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в увеличении площади контакта пружинного разрезного кольца с корпусом и крышкой и его фиксированном положении на крышке.
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, запирающее устройство содержит пружинное разрезное кольцо трапециедального сечения, а на крышке и корпусе выполнены кольцевые канавки с коническими фасками, причем углы наклона конических фасок равны углам наклона боковых граней трапециедального сечения пружинного разрезного кольца, а на концах конических фасок выполнены кольцевые выступы
В частном случае на пружинное разрезное кольцо нанесено покрытие, например кадмирование.
В другом частном случае канавки лабиринтного уплотнения выполнены на внутренней поверхности корпуса.
Содержание в запирающем устройстве пружинного разрезного кольца трапециедального сечения и выполнение на крышке и корпусе кольцевых канавок с коническими фасками, с равенством углов наклона конических фасок углам наклона боковых граней трапециедального сечения пружинного разрезного кольца, позволяет увеличить площади контакта пружинного разрезного кольца с корпусом и крышкой, снизить удельное давление на их сопрягаемые поверхности и, тем самым, предотвратить деформации пружинного разрезного кольца.
Выполнение на концах конических фасок кольцевых выступов позволяет опереть на них пружинное разрезное кольцо трапециедального сечения в его свободном положении и, тем самым, обеспечить его фиксированное положение на крышке без перекосов.
Нанесение на пружинное разрезное кольцо покрытия, например его кадмирование, позволяет снизить коэффициент трения между сопрягаемыми поверхностями пружинного разрезного кольца, корпуса и крышки и обеспечить передвижение пружинного разрезного кольца с меньшим усилием при постановке крышки на корпус.
Выполнение канавок лабиринтного уплотнения на внутренней поверхности корпуса позволяет при транспортировке загруженных пучками твэлов ампул в транспортном упаковочном комплекте в горизонтальном положении собирать частички топлива при их появлении в канавки лабиринтного уплотнения. Так как осыпающиеся с пучка твэлов частички топлива безусловно будут осыпаться в нижнюю часть корпуса и при вибрациях во время транспортировки в горизонтальном положении существует вероятность их перемещения именно по нижней части корпуса в направлении крышки, то канавки, выполненные в корпусе и будут использоваться как сборники таких частичек топлива.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - предлагаемая ампула, загруженная пучком твэлов;
на фиг. 2 - положение пружинного разрезного кольца при извлечении крышки из корпуса ампулы;
на фиг. 3 и фиг. 4 - последовательные положения пружинного разрезного кольца при постановке крышки в корпус ампулы;
Предлагаемая ампула (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с дном 2 и горловиной 3 и крышку 4, зафиксированную в горловине 3 корпуса 1 запирающим устройством 5.
В запирающее устройство 5 входят пружинное разрезное кольцо 6 трапециедального сечения, взаимодействующее с выполненными на крышке 4 и горловине 3 кольцевыми канавками 7 и 8 с коническими фасками 9 и 10 соответственно. Углы наклона конических фасок 9 и 10 равны углам наклона боковых граней 11 и 12 трапециедального сечения пружинного разрезного кольца 6. Конические фаски 9 и 10 заканчиваются кольцевыми выступами 13 и 14 соответственно. Крышка 4 устанавливается в горловину 3 с зазором 15 в виде лабиринтного уплотнения 16, представляющего собой кольцевые канавки 17, выполненные на внутренней поверхности горловины 3. В горловине 3 выполнены радиальные отверстия 18, служащие для сжатия пружинного разрезного кольца 6 при снятии крышки 4 с горловины 3, и заходная фаска 19. В предлагаемой ампуле размещается пучок твэлов 20, фиксируемый в ампуле пружиной 21.
Работа предлагаемой ампулы осуществляется следующим образом.
Перед загрузкой пучка твэлов на АЭС с корпуса 1 снимается крышка 4.
Пружинное разрезное кольцо 6 в порожней предлагаемой ампуле размещается (см. фиг. 2) одновременно в находящихся на одном уровне кольцевых канавках 7 и 8 крышки 4 и горловины 3 соответственно. С помощью механизма вскрытия крышки (на чертежах не показан), воздействующего своими стержнями с наружной стороны через отверстия 18 в горловине 3 на пружинное разрезное кольцо 6, последнее сжимается и переводится из канавки 8 в канавку 7, после чего крышка 4 извлекается из горловины 3.
В корпус 1 устанавливается пучок твэлов, после чего в горловину 3 вновь устанавливается крышка 4. При введении крышки 4 в горловину 3 пружинное разрезное кольцо 6, находящееся в свободном состоянии на кольцевом выступе 13 (см. фиг. 3), опирается своей гранью 12 на заходную фаску 19 горловины 3 (см. фиг. 4) и поднимается до его упора в верхнюю стенку кольцевой канавки 7. При дальнейшем опускании крышки 4 (см. фиг. 4) пружинное разрезное кольцо 6, взаимодействуя своей гранью 12 с фаской 19 и внутренней поверхностью горловины 3, сжимается и входит в кольцевую канавку 7. При совмещении кольцевых канавок 7 и 8 пружинное разрезное кольцо 6 разжимается и занимает положение в обеих канавках 7 и 8 одновременно, тем самым фиксируя крышку 4 в горловине 3 корпуса 1.
Под действием пружины 21 и при поднятии предлагаемой ампулы за крышку 4
(см. фиг. 1) крышка 4 приподнимается до упора конической фаски 9 и кольцевого выступа 13 в пружинное разрезное кольцо 6, фиксируя его между поверхностями кольцевых канавок 7 и 8.
В случае возникновения негерметичности пучка твэлов, транспортируемого в предлагаемой ампуле в горизонтальном положении частички топлива, попадающие в зазор между крышкой 4 и горловиной 3, будут задерживаться лабиринтным уплотнением 16, собираясь в канавках 17.