ШАХТА СТЫКОВКИ КАМЕРЫ РАЗДЕЛКИ ОТРАБОТАВШИХ ТВЭЛОВ С ТРАНСПОРТНЫМ КОНТЕЙНЕРОМ
SHAFT FOR LINKING SPENT FUEL ELEMENT HANDLING CHAMBER WITH TRANSPORTATION CONTAINER

Изобретение относится к атомной технике и преимущественно может быть применено в объектах использования атомной энергии, в частности в виде устройств в отделении разделки отработавших тепловыделяющих сборок на АЭС.
Известно, что прежде чем отправить на сухое хранение отработавшие тепловыделяющие сборки, они разделываются на два пучка. Разделка проводится в отделении разделки на АЭС, где пучки твэлов (ПТ) помещают в ампулы, а ампулы устанавливают в чехол, который устанавливается в транспортный контейнер.
Изобретение относится к шахте стыковки отделений разделки, а именно к ее устройствам, которые осуществляют стыковку транспортного контейнера с отделением разделки, хранение снятой крышки транспортного контейнера до момента ее обратной установки, обеспечивают надежное место под установку чехла транспортного контейнера для его загрузки ампулами с установленными в них разделанными твэлами. В момент загрузки чехла обеспечивают возможность передачи крышки транспортного контейнера на осмотр и ремонт. Данные устройства должны обеспечивать биологическую защиту транспортного коридора, по которому подается транспортный контейнер в момент отсутствия контейнера и при загрузке чехла ампулами с ПТ.
Кроме того, устройства шахты должны обеспечивать герметичность стыковки транспортного контейнера с отделением разделки, обеспечивать биологическую защиту места герметизации при загрузке загруженного пучками твэлов чехла в контейнер, защиту уже загруженного пучками твэлов чехла транспортного контейнера от падения в него крышки транспортного контейнера в момент ее обратной установки в транспортный контейнер.
Известна конструкция узла стыковки с транспортным контейнером (патент №2458272 F16K 1/24, опубл. 2012), крепящегося к плите перекрытия транспортного коридора в районе отверстия, необходимого для перемещения грузов сквозь плиту, обеспечивающего герметизацию места стыковки с транспортным контейнером и объема над ним, биозащиту транспортного коридора от радиационного излучения через узел стыковки в момент загрузки заполненного чехла в транспортный контейнер, защиту от падения крышки транспортного контейнера в открытый транспортный контейнер с чехлом в момент ее установки.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи по безопасной и надежной разгрузке камеры разделки от ампул с разделанными твэлами.
Эту задачу решает предлагаемая шахта стыковки, которая включает компактно смонтированные и объединенные единым технологическим процессом устройства, которые обеспечивают надежную стыковку транспортного контейнера с камерой разделки, представляют место для хранения крышки транспортного контейнера и осуществляют ее передачу на осмотр и ремонт в процессе загрузки чехла, обеспечивают поворотным местом (столом) для установки чехла транспортного контейнера под загрузку его ампулами с установленными в них разделанными твэлами, и его поворот для лучшего обзора зоны загрузки ампул, осуществляют герметизацию шахты стыковки и, следовательно, камеры разделки, а также биологическую защиту места стыковки при установке заполненного чехла в транспортный контейнер и защиту чехла в транспортном контейнере от возможного аварийного падения крышки транспортного контейнера при ее обратной установке в транспортный контейнер и биозащиту транспортного коридора от радиационного излучения камеры разделки путем перекрытия проходки в перекрытии транспортного коридора.
Предлагаемая шахта стыковки состоит из следующих устройств, последовательная работа которых позволяет выполнить поставленную задачу, а именно:
узел стыковки с транспортным контейнером (по патенту №2458272), обеспечивающий герметизацию камеры разделки устройством на шибере, обеспечивающим защиту транспортного контейнера с чехлом от падения крышки транспортного контейнера в момент ее обратной установки, герметизацию места стыковки с транспортным контейнером, биозащиту места стыковки от радиационного излучения в момент загрузки заполненного чехла в транспортный контейнер;
камера передаточная, установленная на плите перекрытия транспортного коридора, которая выполнена в виде прямоугольной камеры с тремя секциями по высоте:
нижняя секция, в которой устанавливается выдвижной шибер люка перекрытия для необходимой и надежной биологической защиты транспортного коридора от радиационного излучения разделываемых отработавших тепловыделяющих сборок в камере разделки,
средняя секция, в которой устанавливается выдвижная тележка для установки на нее крышки, снятой с транспортного контейнера, и перемещения ее в камеру передаточную для освобождения места последующей загрузки-выгрузки чехла транспортного контейнера и хранения ее на период загрузки чехла или передачи, при необходимости, через заднюю стенку камеры передаточной для ремонта и осмотра с помощью тележки передаточной,
верхняя секция, к которой устанавливается выдвижная тележка поворотным столом для установки на него чехла транспортного контейнера под загрузку в него ампул с упакованными в них элементами разделанных твэлов, с узлом стыковки его столом для поворота недостаточно просматриваемой из операторской зоны чехла в зону надежной установки ампул в гнезда чехла;
устройство отмывки для надежной отмывки устройств и крышки транспортного контейнера в передаточной камере в виде трубопроводов подачи промывочной жидкости к форсункам разбрызгивания жидкости на стеках и перекрытии передаточной камеры;
устройство передачи крышки транспортного контейнера за пределы передаточной камеры через окно, закрытое плитой, в задней стенке камеры для осмотра и ремонта и возвращения назад для установки в транспортный контейнер.
При осуществлении предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:
во-первых, расширение функций, а именно:
обеспечение возможности ремонта крышки транспортного контейнера,
обеспечение возможности отмывки крышки транспортного контейнера,
обеспечение возможности поворота чехла в процессе его загрузки с целью улучшения условий загрузки в недостаточно просматриваемых зонах загрузки,
во-вторых, улучшение радиационной обстановки в транспортном коридоре и других помещениях в процессе загрузки и при отсутствии транспортного контейнера,
в-третьих, повышение безопасности и надежности.
Заявляемый технический результат достигается за счет установки на выдвижной тележке для размещения крышки транспортного контейнера подвижной тележки для перемещения крышки транспортного контейнера по выдвижной тележке стенке передаточной камеры, через которую обеспечивается передача крышки для осмотра и при необходимости для ремонта, установкой в передаточной камере трубопроводов подачи промывочной жидкости к форсункам разбрызгивания жидкости для отмывки камеры и крышки контейнера перед моментом ее обратной установки в транспортный контейнер.
Установка в нижней секции передаточной камеры шибера люка обеспечивает надежную биологическую защиту транспортного коридора от радиационного излучения камеры разделки.
Улучшение радиационной защиты достигается за счет придания необходимой толщины передней стенки камеры передаточной, тележки для крышки транспортного контейнера и передней, и задней стенок тележки чехла.
Установка на выдвижной тележке с поворотом стола для установки чехла, который стыкуется при выдвижении с приводом его поворота, что обеспечивает надежную и безопасную работу за счет выведения недостаточно просматриваемых из операторской зоны чехла в надежной установке ампул в гнезда чехла.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-15:
Фиг 1 - общий вид устройства шахты загрузки;
Фиг. 2 - устройство плиты перекрытия;
Фиг. 3 - устройство люка шахты;
Фиг. 4 - устройство шибера люка;
Фиг. 5 - устройство шибера люка (колеса);
Фиг. 6 - устройство шибера люка (рейка);
Фиг. 7 - устройство шибера люка (боковые ролики);
Фиг. 8 - устройство тележки крышки транспортного контейнера;
Фиг. 9 - устройство тележки крышки транспортного контейнера;
Фиг. 10 - устройство тележки крышки транспортного контейнера (камера передаточная);
Фиг. 11 - устройство тележки крышки транспортного контейнера (колеса);
Фиг. 12 - устройство тележки крышки транспортного контейнера (ролики);
Фиг. 13 - устройство тележки чехла (тележка);
Фиг. 14 - устройство тележки чехла (ролики);
Фиг. 15 - устройство тележки чехла (ролики).
Патентуемое устройство - шахта стыковки, состоит из множества устройств, выполняющих работу по определенному технологическому циклу (выгрузка отработавших и разделка твэлов из камеры разделки), состоит из:
узла стыковки 1 с транспортным контейнером, камеры передаточной 3 с шибером люка 5, выдвижной тележки 6 для крышки транспортного контейнера с подвижной тележкой 43 (фиг.7), выдвижной тележкой 7, чехла 21 с поворотным местом (столом) для его установки, которое стыкуется при выдвижении тележки с приводом его поворота.
Устройства смонтированы на плите перекрытия 2 транспортного коридора с люком 4 с установленной плитой 23 (фиг.2) операторского помещения, смотровым окном 24 (фиг.2) и светильником 25 (фиг.2) для освещения и визуального контроля.
Камера передаточная 3 (фиг.2) - это трехсекционная по высоте прямоугольная камера. Передняя стенка 22 камеры является одновременно биозащитой от радиационного излучения камеры разделки и загруженного чехла, когда он перемещается в транспортный контейнер.
В нижней секции 26 (фиг.2) размещается шибер люка 5.
В средней секции 27 (фиг.2) размещается тележка 6 для крышки транспортного контейнера (фиг.1).
В верхней секции 28 размещается тележка для установки чехла под загрузку.
Перемещение шибера люка 5, выдвижение тележки 6 для крышки транспортного контейнера и выдвижной тележкой 7 для установки чехла под загрузку осуществляется по рельсам 16, установленным в шахте загрузки.
В задней стенке 29 камеры передаточной выполнено окно 15, закрытое подвижной плитой, для передачи крышки транспортного контейнера для осмотра ремонта.
На перекрытии и боковых стенках камеры передаточной 3 установлены трубопроводы 30 с форсунками системы отмывки камеры, ее элементов и крышки транспортного контейнера.
На боковой поверхности стенки 31 снаружи камеры передаточной 3 установлены привода шибера люка 5 и выдвижных тележек 6, 7.
Шибер люка 5 (фиг.3-6) для удобства монтажа на месте установки выполнен из двух частей 32 и 33. Необходимая толщина набрана из листов 34, облицованных нержавеющей сталью 35 для обеспечения возможности их обмывки в передаточной камере.
Перемещается шибер по рельсам, установленным на перекрытии, на колесах 36 (фиг.5).
Оси колес 37 выполнены с эксцентриситетом для надежной установки колес на рельсы. Перемещение осуществляется приводом, установленным на передаточной камере и сцепленным зубчатым колесом с рейкой 38 (фиг. 6). Для исключения бокового смещения шибера при перемещении установлены боковые ролики 39 (фиг. 7), охватывающие рельс. Оси 40 (фиг. 7) боковых роликов 39 выполнены с эксцентриситетом для обеспечения точного контакта с рельсом.
Устройство тележки крышки транспортного контейнера показано на (фиг. 7-11).
Тележка крышки транспортного контейнера состоит из двух частей: рамы, которая состоит из правой 41 и левой 42 частей рамы и биозащиты 12 (фиг. 1, 7), которая перемещается по рельсам в камере передаточной и рельсам шахты, и подвижной тележки 43, которая перемещается по рельсам 44 на самой раме. Это необходимо для подъезда к заднему окну 15 (фиг. 1) камеры передаточной для передачи крышки через окно, при необходимости, на тележку передаточную на осмотр и ремонт. По рельсам 16 камеры передаточной рама перемещается на колесах 45 (фиг. 9), подвижная тележка перемещается по рельсам 44 по раме на колесах 46 (фиг. 10).
Колеса рамы установлены на осях 47, имеющих эксцентриситет для установки надежного контакта с рельсами камеры передаточной. Для исключения бокового смещения рамы ввиду отсутствия реборд на колесах, на ней имеются ролики 48, охватывающие рельс. Оси 49 роликов 48 также имеют эксцентриситет для установки надежного контакта с рельсом. Привод перемещения рамы с тележкой осуществляется приводом, размещенным на камере передаточной, посредством зубчатого колеса и рейки на тележке аналогично шиберу люка.
Устройство тележки чехла представлено (фиг. 12-14).
Тележка чехла 7 состоит из двух частей 50 и 51, скрепленных между собой. На двух торцах тележки установлена биозащита 13 (фиг. 1). Это необходимо ввиду нарушения целостности биозащиты передней стенки камеры передаточной. При нахождении тележки в камере передаточной целостность биозащиты осуществляет биозащита на переднем торце, при выдвижении тележки и установки чехла для загрузки целостность биозащиты осуществляет биозащита на заднем торце. На тележке установлено зубчатое колесо 14 (поворотный стол) на блоках роликов 52 (фиг. 14 вид Г). В радиальном направлении зубчатое колесо 14 зафиксировано радиальными роликами 53.
Зубчатое колесо соединено с редуктором 54, который при выдвижении тележки чехла соединяется с приводом, находящимся в операторской отделения разделки. Это необходимо для поворота зубчатого колеса при загрузке ампул в чехол транспортного контейнера, стоящего на днище зубчатого колеса.
Привод состоит из собственно привода 55 (фиг.15), проходки 56 через стенку операторской и муфты 57, на конце которой расположен стыкуемый элемент 58, и который поддерживают в горизонтальном положении при стыковке и расстыковке.
Перемещение тележки чехла осуществляют аналогично шиберу люка на аналогичных колесах. Для исключения бокового смещения тележки при перемещении рельсы также охватывает блок роликов аналогичной конструкции, как у шибера люка.
Перемещение тележки осуществляют приводом, расположенным на камере передаточной, соединенным зубчатым колесом с рейкой на тележке чехла аналогично шиберу люка.
Работа шахты загрузки осуществляется следующим образом.
Исходное состояние шахты загрузки перед началом работы (фиг.1): полукольца (створки) устройства биозащиты 9 узла стыковки 1 открыты. Шибер 10 устройства защиты от падения узла стыковки 1 закрыт. Шахта загрузки загерметизирована узлом герметизации 11 узла стыковки 1. Подвижное кольцо 8 узла стыковки 1 расположено в верхнем положении.
Транспортный контейнер 19 перемещают по транспортному коридору 18 под узел стыковки 1 шахты загрузки. На торец транспортного контейнера опускают подвижное кольцо 8 узла стыковки. Таким образом герметизируют объем над торцом транспортного контейнера. Закрывают ворота биозащиты 9 узла стыковки 1, перекрывая зазор между транспортным контейнером 19 и плитой 2 перекрытия. Перемещают шибер 10 защиты транспортного контейнера 19, открывая одновременно люк шахты 4 и снимая ее герметизацию. Далее в передаточную камеру 3 перемещают шибер люка 5, соединяя загерметизированный объем под торцом транспортного контейнера с камерой разделки 17. Тележка 6 для крышки транспортного контейнера и тележка чехла 7 установлены в камере передаточной 3.
Опускают захват грузоподъемного устройства в камере разделки 17, захватывают грибок крышки 20 транспортного контейнера и поднимают крышку.
Подъем крышки 20 продолжают до момента, пока она не поднята на величину не менее 200 мм над выдвижной тележкой 6 для крышки транспортного контейнера, находящейся в камере передаточной. Подъем прекращают, выдвижную тележку 5 для крышки транспортного контейнера выдвигают в шахту загрузки. Крышку 20 транспортного контейнера опускают на выдвижную тележку 6 для крышки транспортного контейнера. Тележку вместе с крышкой перемещают в камеру передаточную 3.
Грузоподъемное устройство опускают за чехлом 21 транспортного контейнера. Подъем чехла 21 транспортного контейнера продолжают до момента, пока он не поднимется до уровня, превышающего уровень торца поворотного зубчатого колеса (стола), установленного на выдвижной тележке чехла 7, на величину не менее 200 мм. Подъем прекращают и выдвижную тележку чехла 7 выдвигают в шахту загрузки. Чехол 21 устанавливают на поворотное зубчатое колесо (стол) тележки чехла 7. Поворот поворотного зубчатого колеса осуществляют редуктором 54, который при выдвижении тележки чехла 7 соединяют с приводом, находящимся в операторской.
В этот же момент закрывают шибер люка 5 шахты загрузки, обеспечивая биологическую защиту транспортного коридора 18, и закрывают шибер 10 узла стыковки 1 шахты загрузки для обеспечения герметизации камеры разделки 17.
В таком положении осуществляют разделку твэлов в камере разделки 17, загрузку элементов твэлов в ампулы и загрузку ампулами чехла 21. При необходимости для удобства загрузки осуществляют поворот поворотного зубчатого колеса с чехлом.
После полной загрузки чехла 21 грузоподъемным устройством захватывают грибок чехла и поднимают его.
Тележка чехла 7 перемещается в камеру передаточную 3. Чехол 21 опускают к шиберу люка 5.
Шибер люка 5 перемещают в камеру передаточную 3. Загруженный чехол продолжают опускать к шиберу 10 защиты от падения узла стыковки 1 шахты загрузки.
Шибер перемещают, и открывается возможность дальнейшего перемещения чехла в транспортный контейнер. После установки чехла 21 в транспортный контейнер 19 захват грузоподъемного устройства поднимают вверх до уровня выше крышки транспортного контейнера, находящейся на выдвижной тележке 5 в камере передаточной 3. Шибер 10 защиты транспортного контейнера 19 от падения узла стыковки 1 закрывают, перекрывая и герметизируя шахту загрузки. Шибер люка 5 закрывают, обеспечивая биозащиту транспортного коридора 18.
Из камеры передаточной 3 выдвигают тележку 6 с крышкой 20 транспортного контейнера 19. Захват грузоподъемного устройства опускают и фиксируют крышку 20. Грузоподъемным устройством поднимают крышку 20. Выдвижную тележку 6 для крышки перемещают в камеру передаточную 3.
Грузоподъемное устройство начинает опускать крышку 20 транспортного контейнера 19. Шибер люка 5 перемещают в камеру передаточную 3. Опускание крышки 20 продолжается.
В этот момент шахта загрузки перекрыта шибером 10 защиты транспортного контейнера 19 от аварийного падения крышки 20 при срыве ее с захвата. Опускание крышки 20 продолжается до шибера 10.
При подходе крышки 20 к шиберу 10 шибер убирают. В этот момент чехлу в транспортном контейнере 19 падение крышки 20 уже ничем не грозит, так как при аварийном срыве крышка 20 уже не может повернуться ребром к чехлу в транспортном контейнере 19.
Крышку 20 опускают в транспортный контейнер 19. Шибер 10 защиты от падения закрывают, герметизируя шахту загрузки. Шибер люка 5 шахты загрузки закрывают, обеспечивая биозащиту транспортного коридора 18 от радиации камеры разделки 3.
Открываются ворота биозащиты 9 узла стыковки 1, поднимают подвижное кольцо 8 узла стыковки 1.
Загруженный транспортный контейнер 19 перемещают к месту дальнейшего обслуживания для подготовки к транспортировке.