ЗАХВАТ ДЛЯ ЗАЦЕПЛЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности, к средствам для транспортировки отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР - 1000.
Для реакторов типа ВВЭР принята концепция замкнутого ядерного топливного цикла, в соответствии с которым отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) реакторов ВВЭР-1000 будет перерабатываться. На ФГУП «Горно-химический комбинат» действует мокрое хранилище для этого топлива, где отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС) реакторов ВВЭР 1000 хранятся в чехлах в водонаполненном бассейне, и заканчивается строительство примыкающего к нему Опытно-демонстрационного центра (ОДЦ), в котором ОЯТ будет перерабатываться. Передача ОТВС из мокрого хранилища в ОДЦ должна производиться разгрузочно-загрузочной машиной. Извлекаемые ОТВС из мокрого хранилища втягиваются в контейнер разгрузочно-загрузочной машины, транспортируются в ОДЦ и опускаются на глубину 16 м на узел рубки ОТВС.
Перегрузка ОТВС в мокром хранилище из транспортных чехлов в чехлы хранилища осуществляется с помощью известного устройства - штанги типа «П», чертеж К.7050.00.000 разработки ФГУП «Горно-химический комбинат», содержащих штангу, навешиваемую на крюк грузоподъемного устройства, в нижней части которой установлен захват для сцепления штанги с ОТВС, ее подъема из транспортного чехла и перегрузки в чехол хранилища. Захват выполнен в виде цилиндрической втулки с байонетным соединением с зацепляемой ОТВС, в виде двух параллельных пазов для захода фиксирующих элементов ОТВС (шпонок или штифтов) и двух смещенных на 45° выборок с канавками для размещения фиксирующих элементов ОТВС. Внутри штанги размещен шток, в нижней части которого установлен упор, а в верхней части шток по резьбе установлен в коническую шестерню конического редуктора с ручным приводом от рукоятки.
Известное устройство работает следующим образом.
Оператором захват штанги размещается над головкой ОТВС, находящейся в шестигранной трубе транспортного чехла таким образом, чтобы фиксирующие элементы ОТВС (шпонки или штифты) размещались под двумя параллельными пазами на захвате. Затем штанга опускается до размещения фиксирующих элементов в выборке захвата и поворачивается на 45°, при этом фиксирующие элементы на головке ОТВС размещаются над канавкой байонетного соединения захвата. Далее штанга приподнимается, фиксирующие элементы входят в канавку и вращением рукоятки конического редуктора шток опускается до касания упора, установленного на нижней части штока, торцевой поверхности головки ОТВС, фиксируя ОТВС в захвате, после чего ОТВС извлекается из транспортного чехла и перегружается в чехол хранилища. Длина штанги превышает 10 м.
Для передачи ОТВС из мокрого хранилища в ОДЦ необходимо извлечь ОТВС из мокрого хранилища, втягивая ее в контейнер разгрузочно-загрузочной машины, перевезти в ОДЦ и опустить на глубину 16 м на узел рубки ОТВС. Выполнение указанных операций с ОТВС известной штангой не представляется возможным, поскольку потребует создания контейнера и строительства помещений ОДЦ высотой не менее 16 м.
Известен захват Л.54.238.03.300 разработки ОАО «Головной институт ВНИПИЭТ» г. Санкт-Петербург, предназначенный для зацепления ОТВС.
Известный захват содержит цилиндрический полый корпус, в верхней части которого установлены наружные шпонки, в средней части выполнены два вертикальных паза, а в нижней прикреплена внутренняя гильза с двумя вертикальными пазами. Снаружи корпуса на опорных подшипниках с возможностью поворота относительно корпуса установлен фиксатор, в средней части которого выполнены два наклонных паза, а к нижней - прикреплена наружная гильза с внутренним выступом и двумя вертикальными пазами. Внутри корпуса установлен груз, к которому прикреплены ролики, проходящие через вертикальные пазы корпуса и взаимодействующие с наклонными пазами фиксатора. Корпус захвата установлен на гибкой подвеске, состоящей из двух грузовых канатов, соединенных с барабаном привода. Груз соединен управляющим канатом также с барабаном привода. При верхнем положении груза вертикальные пазы внешней и внутренней гильз совпадают, а при нижнем расходятся на 90°. Захват установлен в контейнере, причем шпонки захвата размещены в пазах контейнера и фиксируют захват от поворота.
Зацепление ОТВС известным захватом осуществляется следующим образом.
Захват при верхнем положении груза опускается на ОТВС, при этом фиксирующие элементы ОТВС должны войти в совпадающие пазы наружной и внутренней гильз захвата. После упора корпуса в головку ОТВС груз опускается управляющим канатом далее, при этом прикрепленные к грузу ролики, проходящие через вертикальные пазы корпуса, взаимодействуют с наклонными пазами фиксатора и поворачивают фиксатор и прикрепленную к нему внешнюю гильзу относительно корпуса и прикрепленной к нему внутренней гильзы. При этом вертикальные пазы внешней и внутренней гильз расходятся на 90°, внутренний выступ наружной гильзы размещается под фиксирующими элементами ОТВС и ОТВС зацепляется захватом.
Известный захват принят заявителем в качестве прототипа.
К недостаткам известного захвата относится следующее.
Обеспечить точное расположение установленного на гибкой подвеске захвата так, чтобы совпадающие пазы внешней и внутренней втулках захвата установились на фиксирующие элементы ОТВС возможно только при условии расположения шпонок захвата в пазах контейнера при крайнем нижнем положении захвата. В случае выхода шпонок из пазов, их обратное вхождение в пазы при втягивании установленного на гибкой подвеске захвата в контейнер будет проблематичным. Высота контейнера не позволяет осуществить операции по зацеплению и расцеплению ОТВС известным захватом на глубине 16 м без выхода его шпонок из пазов контейнера.
Кроме того, зацепление ОТВС, осуществляемое поворотом внешней втулки при помощи груза, требует наличия управляющего грузом каната и выполнения условий его поднятия с одинаковой скоростью с грузовыми канатами, а также дополнительного оборудования для отдельного поднятия и опускания управляющего каната на величину хода груза, что усложняет конструкцию захвата, а, следовательно, снижает надежность в работе.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в создании возможности автоматического зацепления ОТВС и исключения из конструкции управляющего каната
Для достижения указанного технического результата в захвате для зацепления отработавших тепловыделяющих сборок, содержащем корпус, установленный на гибком подвесе, внутреннюю и наружную гильзы,
внутренняя и наружная гильзы выполнены с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса и с возможностью взаимодействия между собой при помощи установленных в корпусе подпружиненных упоров, обеспечивающих при нижнем положении внутренней гильзы удержание внешней гильзы в ее верхнем положении, а при верхнем положении - переход внешней гильзы в нижнее положение.
В пазах корпуса на осях установлены лапки, причем верхняя и нижняя части лапок и внутренняя поверхность внешней гильзы выполнены с возможностью их взаимодействия, обеспечивающего разведение лапок при переводе внешней гильзы в верхнее положение манипулятором и сведение лапок при переходе внешней гильзы в нижнее положение. В частном случае исполнения отверстия в корпусе и подпружиненные упоры, установленные в них, выполнены квадратного сечения, упоры снабжены головками, размещенными в пазах, выполненных на конической поверхности внутренней гильзы, а на хвостовиках подпружиненных упоров в нижней части выполнена фаска.
В другом частом случае к внешней гильзе присоединено кольцо.
Выполнение внутренней и наружной гильз с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса и с возможностью взаимодействия между собой при помощи установленных в корпусе подпружиненных упоров, обеспечивающих при нижнем положении внутренней гильзы удержание внешней гильзы в ее верхнем положении, а при верхнем положении - переход внешней гильзы в нижнее положение, позволяет осуществить управление положениями внешней гильзы перемещением внутренней гильзы, осуществляемым при установке захвата на ОТВС и упоре внутренней гильзы на ее головку и, тем самым, исключить из конструкции захвата управляющий канат.
Установка в пазах корпуса на осях лапок, выполнение их нижних частей и внутренней поверхности внешней гильзы с возможностью взаимодействия, обеспечивающего сведение лапок при переходе внешней гильзы в нижнее положение, позволяет при установке захвата на ОТВС опереть на торец ее головки внутреннюю гильзу и перевести ее в верхнее положение, при котором внешняя гильза под действием своего веса перемещается в нижнее положение, сводя лапки захвата и фиксируя их в сведенном состоянии. Это позволяет не только осуществить автоматическое зацепление ОТВС, но и исключить при дальнейшей ее транспортировке несанкционированное расцепление захвата с ОТВС.
Выполнение верхних частей лапок и внутренней поверхности внешней гильзы с возможностью их взаимодействия, обеспечивающего разведение лапок при переводе внешней гильзы в верхнее положение, позволяет после опускания и постановки ОТВС в узле рубки на требуемое место переместить внешнюю гильзу в верхнее положение имеющимся манипулятором, обеспечивая тем самым расцепление захвата с ОТВС и фиксацию лапок в разведенном положении и, тем самым, исключить из конструкции захвата управляющий канат.
Снабжение подпружиненных упоров головками, размещенными в пазах с заплечиками, выполненных на конической поверхности внутренней гильзы, позволяет при вертикальном перемещении внутренней гильзы вверх после ее упора в головку ОТВС за счет взаимодействия головок с заплечиками пазов осуществить радиальные перемещения упоров и втягивание хвостовиков в корпус. В результате этого, внешняя гильза под действием своего веса переходит в нижнее положение.
Выполнение на хвостовиках подпружиненных упоров в нижней части фаски позволяет облегчить вхождение подпружиненных упоров в корпус при поднятии внешней гильзы манипулятором.
Присоединение к внешней гильзе кольца позволяет осуществить перемещение внешней гильзы в верхнее положение манипулятором при любом угловом положении захвата.
Предлагаемый захват для зацепления отработавших тепловыделяющих сборок иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.
На фиг.1 - захват в разрезе в исходном положении;
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
На фиг.3 - захват в разрезе с зацепленной ОТВС
На фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.
Предлагаемый захват (см. фиг.1 и 2) содержит корпус 1, внутреннюю 2 и внешнюю 3 гильзы, установленные в пазах 4 корпуса 1 на осях 5 лапки 6. На внутренней гильзе 2 выполнены наклонные пазы 7 с заплечиками 8. В корпусе 1 выполнены отверстия 9, в которых установлены упоры 10 с пружинами 11. Упоры 10 снабжены головками 12, размещенными в наклонных пазах 7, и хвостовиками 13 со скосом 14 в их нижней части. В верхней части лапки 6 снабжены коническими поверхностями 15, взаимодействующими с верхним торцом 16 внешней гильзы 3 при ее поднятии, а в нижней части скосом 17. Корпус имеет верхний 18 и нижний 19 фланцы, соединенные пластинами 20. На нижнем фланце 19 выполнен внутренний скос 21. К внешней гильзе 3 присоединено кольцо 22. На верхнем фланце 19 по резьбе установлена подвеска 23 с буртом 24, под которым между ним и внутренней гильзой 2 установлена пружина 25. Подвеска 23 соединяется канатом 26 с барабаном механизма подъема (на чертежах не показан). Захват устанавливается (см. фиг.3) на головку 27 ОТВС 28 и зацепляет ее за фиксирующие элементы (шпонки) 29 внутренними буртами 30, охватывающими всю цилиндрическую поверхность головки 27 под фиксирующими элементами 29.
Предлагаемый захват работает следующим образом.
В исходном положении внешняя гильза 3 находится в верхнем положении, опираясь на хвостовики 13 упоров 10, при этом лапки 6 находятся в разведенном положении за счет взаимодействия ее верхнего торца 16 с коническими поверхностями 15 лапок 6. Внутренняя гильза 2 под действием собственного веса и пружины 25 находится в нижнем положении, опираясь на головки 12 упоров 10. При опускании захвата на ОТВС 28 он центрируется относительно ее головки 27 скосом 21. При дальнейшем опускании внутренняя гильза 2 опирается в торец головки 27 и перемещается в верхнее положение, при котором за счет взаимодействия головок 12 упоров 10 с заплечиками 8 наклонных пазов 7 упоры 10 сдвигаются к центру, сжимая пружины 11, а их хвостовики 13 втягиваются в корпус. Внешняя гильза 3 перемещается под действием собственного веса в нижнее положение, переводя лапки 6 в сведенное положение, при котором внутренние бурты 30 лапок 6 располагаются под фиксирующими элементами 29 и охватывают всю цилиндрическую поверхность головки 27 ОТВС 28. При поднятии захвата лапки 6, охватывающие цилиндрическую поверхность головки 27 ОТВС 28, зацепляют ее за фиксирующие элементы 29 своим внутренним буртом 30. При транспортировке ОТВС внешняя гильза 3 постоянно фиксирует лапки 6 в сведенном положении.
После доставки на узел рубки и установки ОТВС 28 в требуемое место осуществляется расцепление захвата с ОТВС 28 следующим образом.
Имеющимся копирующим манипулятором за кольцо 22 внешняя гильза 3 поднимается, при этом за счет взаимодействия ее верхнего торца 16 с коническими поверхностями 15 лапки 6 разводятся. Осуществляется поднятие захвата, при котором внутренняя гильза 2, приподнимаясь над головкой 27 ОТВС 28, под действием своего веса и пружины 25 опускается вниз, снимая взаимодействие головок 12 упоров 10 с заплечиками 8 наклонных пазов 7. При этом хвостовики 13 упоров 10 под действием пружин 11 выдвигаются из корпуса 1 и на них манипулятором устанавливается внешняя гильза 3. Расцепленный захват возвращается в исходное положение и поднимается с ОТВС 28.