КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
CONTAINER FOR TRANSPORTATION OF FUEL ASSEMBLIES OF NUCLEAR REACTOR

Изобретение относится к области транспортных упаковочных устройств, используемых в атомной энергетике для транспортирования, а также временного хранения «свежих» тепловыделяющих сборок (ТВС) от предприятия-изготовителя к потребителю на атомные станции, и представляет собой, в частности, транспортный упаковочный комплект - ТУК для перевозки двух ТВС-КВАДРАТ для реактора PWR, отвечающий по безопасности при перевозке всеми видами транспорта, кроме воздушного, требованиям Правил безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04 и Правил безопасной перевозки радиоактивных материалов TS-R-1 (издание 2005 г., МАГАТЭ, Вена).
Анализ современного уровня техники по отобранным патентно-информационным источникам позволил выявить следующие аналогичные конструкции.
В описании к заявке DE 19908490 (WO 00/52705, конвенц. приор. от 26.02.99 г., опубл. от 08.09.00 г.) представлена конструкция транспортного контейнера, который выполнен прямоугольным разъемным с основанием и крышкой, представляющими собой многослойную сотовую конструкцию, в которую уложено две ТВС. При транспортировке контейнеры упаковывают в предохранительную амортизирующую конструкцию. Выполнение корпуса контейнера сотовым и многослойным удорожает конструкцию и является технологически сложным.
В описании к патенту FR 2774800 (приор. от 10.02.98 г., опубл. от 13.08.99 г.) представлена конструкция транспортного контейнера, состоящая из разъемного цилиндрического корпуса, состоящего из полуцилиндрических основания и крышки. Контейнер предназначен для перевозки как новых, так и отработанных топливных сборок, имеющих низкую радиоактивность, автотранспортом или по железной дороге. Основание включает платформу, при этом платформа шарнирно закреплена с одного из торцов с возможностью поворота относительно оси шарнирного крепления и установки под углом к горизонтальной плоскости контейнера. Платформа предназначена для размещения двух ТВС по типу «квадрат» и включает элементы, фиксирующие ТВС на ней, выполненные в виде двух протяженных ложементов и соответствующих им крышек Г-образной формы, прикрепленных к платформе с одной стороны с помощью болтов, а с другой - шарниров. Данная конструкция контейнера наиболее близка по концептуальному плану к объекту исследования и выбрана за прототип.
Однако выполнение контейнера цилиндрической формы увеличивает габариты по высоте, что может привести к ограничению их количества при транспортировке. В данной конструкции также отсутствует возможность регулировки укладочных размеров под различные типоразмеры ТВС. Следует также отметить, что конструкция данного контейнера обеспечивает загрузку ТВС только при горизонтальном положении основания контейнера, что ограничивает его эксплуатационные возможности, связанные с наличием оборудования у потребителя и изготовителя ТВС.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание контейнера для транспортирования тепловыделяющих сборок ядерного реактора универсальной конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в контейнере для транспортирования тепловыделяющих сборок ядерного реактора, включающем корпус, выполненный разъемным по горизонтальной плоскости и состоящий из основания и крышки, внутри которого размещена платформа, закрепленная к основанию по бокам с помощью болтовых соединений и с одного из торцов - шарнирно, с возможностью поворота относительно оси шарнирного крепления и установки под углом к горизонтальной плоскости, и включающая элементы, фиксирующие тепловыделяющие сборки на ней, выполненные в виде протяженных ложементов и соответствующих им крышек, прикрепленных к платформе, согласно изобретению корпус контейнера выполнен прямоугольным, со скошенными у крышки углами, а на торце основания закреплен элемент, позволяющий осуществлять его установку под углом к горизонтальной плоскости, при этом ложементы платформы и крышки ложементов выполнены V-образной формы, и на платформе, над каждым из ложементов, закреплена одна рама или дискретно расположены вдоль них несколько рам, каждая из которых соответствует по форме крышке ложемента в поперечном сечении, причем крышка ложемента размещена под рамой и закреплена на ней с помощью резьбового элемента с возможностью регулировки расстояния между ложементом и крышкой ложемента, обеспечивая тем самым закрепление тепловыделяющих сборок различных типоразмеров.
Выполнение корпуса контейнера прямоугольным, со скошенными у крышки углами, обеспечивает компактность конструкции при отсутствии острых кромок и выступающих частей, обеспечивая безопасность обращения при установочных и погрузо-разгрузочных работах. Такая конструкция обеспечивает меньший объем при штабелировании.
Закрепление на торце основания элемента, позволяющего осуществлять установку основания под углом к горизонтальной плоскости, расширяет эксплуатационные возможности контейнера и снимает ограничения на наличие специального оборудования для загрузки (выгрузки) ТВС у потребителя и изготовителя ТВС.
Выполнение ложементов платформы и крышек ложементов V-образной формы позволяет установить ТВС в ложементы по типу «ромб», обеспечив безопасность обращения с упаковочным комплектом и ТВС при установке и закреплении в нем ТВС, при погрузке, разгрузке и креплении ТУК для транспортирования автомобильным, железнодорожным и водным транспортом.
Закрепление на платформе над каждым из ложементов одной рамы или дискретно расположенных вдоль них нескольких рам, каждая из которых соответствует по форме крышке ложемента в поперечном сечении, и размещение крышки ложемента под рамой с закреплением к ней с помощью резьбового элемента обеспечивают регулировку расстояния между ложементом и крышкой ложемента, тем самым позволяют обеспечить возможность переналадки платформы под ТВС с размерами «под ключ» от 200 мм до 217 мм в заводских условиях. Переналадка платформы под различные длины ТВС-КВАДРАТ осуществляется через сменный адаптер.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен контейнер для транспортирования тепловыделяющих сборок ядерного реактора, общий вид;
на фиг.2 - вид платформы со стороны головки ТВС;
Контейнер для транспортирования тепловыделяющих сборок ядерного реактора содержит основание 1, крышку 2, снабженную силовыми шпангоутами 3. На основание 1 приварены проушины 4, на крышке 2 установлен штырь 5. Платформа (фиг.2) состоит из опор 6, ложементов 7 с крышками ложементов 8 и рамами 9 и снабжена болтами регулировочными 10, планками 11 с расположенными на них болтами поджимными 12, прокладками ложемента 13, ручкой 14 для открывания крышки ложемента 8, нетеряющимися болтами платформы 15, шарниром 16, нетеряющимися болтами рамы 17.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства является транспортный упаковочный комплект (ТУК) для перевозки двух ТВС-КВАДРАТ. Основой комплекта является контейнер, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда со скошенными верхними углами. Основные составные части контейнера - основание 1, крышка 2 и платформа (фиг.2). Основание и крышка соединяются между собой откидными болтами с гайками. Контровка гаек производится с помощью пружинных шайб, под которыми установлены шайбы со сферической опорной поверхностью, которая, в свою очередь, центрируется в конусных цековках (гнездах) фланца крышки контейнера.
Основание 1 ТУК представляет собой сварную конструкцию, изготовленную из гнутых швеллеров и листов из нержавеющей стали. Для крепления платформы на основании приварены поперечные швеллеры. Для выполнения грузоподъемных работ в углах основания 1 приварены четыре проушины. На торцевой стенке основания снаружи предусмотрен съемный элемент для шарнирного соединения основания с фиксирующим устройством, используемым при установке основания с платформой в вертикальное положение. На стенках основания приварены бобышки, которые обеспечивают шарнирное закрепление откидных болтов с гайками. На нижней поверхности днища приварены швеллеры, служащие также для штабелирования контейнеров. Для защиты от попадания влаги во внутренний объем контейнера на фланце основания предусмотрено резиновое уплотнение (прокладка).
Крышка контейнера представляет собой сварную конструкцию из листов и силового набора - шпангоутов, изготовленных из нержавеющей стали. Для обеспечения прочности крышки в случае штабелирования контейнеров при транспортировании и хранении на крышке предусмотрены два силовых шпангоута 3, которые одновременно являются силовыми элементами, фиксирующими взаимное положение контейнеров относительно друг друга. Также фиксация взаимного положения контейнеров при штабелировании обеспечивается двумя штырями 5, установленными на крышке.
Платформа предназначена для закрепления двух ТВС-КВАДРАТ. Конструктивно платформа состоит из 5 основных частей: опор 6, ложементов 7, крышек ложементов 8, упоров, элементов крепления крышек ложементов. ТВС-КВАДРАТ устанавливается в ложемент на две грани - по типу «ромб». Ложемент 7 представляет собой V-образный желоб из листа нержавеющей стали с наклеенными с внутренней стороны по всей длине прокладками 13. Ложемент приварен к опорам 6, имеющим коробчатую форму. Конструкция опор исключает сближение ТВС при аварийных воздействиях (падение с высоты 9 м), что не требует дополнительной перегородки, увеличивающей массогабаритные параметры. К опорам через регулируемые по высоте шарниры 16, крепятся рамы 9 с V-образными крышками ложементов 8, обеспечивающие поджатие ТВС и имеющие объемную конструкцию, что является дополнительной защитой при аварийных воздействиях (падение с высоты 9 м и падение на штырь). Продольную жесткость рам обеспечивают четыре полосы из нержавеющей стали. В качестве крепежных элементов рам используются нетеряющиеся болты рамы 17. С внутренней стороны крышки ложементов по всей длине обклеены прокладками 13. Прокладки обеспечивают более равномерное распределение усилий поджатия на дистанционирующие решетки ТВС при затяжке болтов крепления крышек ложементов. Фиксация ТВС от осевых перемещений обеспечивается поджимными болтами 12, расположенными на планках 11, опирающимися на головку ТВС с одной стороны и опорную площадку со стороны хвостовика ТВС. Со стороны головки ТВС на платформе имеются две проушины, необходимые для вертикализации платформы. При вертикализации платформы стойки, крепящиеся к ней через шарниры, фиксируются на основании, что обеспечивает достаточную устойчивость платформы. Платформа крепится десятью нетеряющимися болтами 15 к поперечным балкам основания. Нетеряющиеся болты создают удобство при работах по вертикализации платформы.
Укладка ТВС-КВАДРАТ производится следующим образом
На предприятии-изготовителе ТВС снимают крышку 2 контейнера с помощью проушин 4, приваренных к силовым шпангоутам 3, открутив предварительно гайки откидных болтов, осуществляют настройку платформы под конкретную ТВС (размер под ключ и длина). С помощью регулировочных болтов 10 обеспечивают регулировку положения крышек ложементов 8 по высоте, тем самым обеспечивают возможность наладки платформы под ТВС с размерами «под ключ» от 200 до 217 мм. Переналадка платформы под различные длины ТВС-КВАДРАТ осуществляется через сменный адаптер (на рисунке не показан). Далее отворачивают нетеряющиеся болты 15 и вертикализуют платформу, отворачивают нетеряющиеся болты рам 17 и открывают поочередно за ручки 14 крышки ложементов 8 вместе с рамами 9, которые с помощью шарниров 16 закреплены на опорах 6 платформы. ТВС-КВАДРАТ устанавливают в ложемент 7 платформы на две грани - по типу «ромб», обклеенных прокладками 13. Закрывают поочередно крышки ложементов 8 вместе с рамами 9, заворачивают нетеряющиеся болты рам 17 и опускают платформу в горизонтальное положение на основание 1. Затем платформу к основанию закрепляют нетеряющимися болтами 15, после чего поджимают ТВС в осевом направлении с помощью поджимных болтов 12. Закрепляют крышку контейнера 2 на основании 1.
Предложенная конструкция контейнера для транспортирования ТВС обеспечивает его собственную целостность при перевозке в порожнем виде, целостность и работоспособность ТВС, закрепленных в контейнере, при транспортировании заполненного контейнера автомобильным, железнодорожным и водным транспортом. Закрепление ТУК для перевозки, выполненных на основе предложенного решения, в зависимости от обстоятельств и грузоподъемности транспортных средств, может осуществляться как по одному, так и пакетом из двух или трех ТУК. При закреплении ТУК в транспортных средствах предусматривается использование различных упоров (брусьев, башмаков и т.п.), исключающих перемещение ТУК в горизонтальной плоскости, и крепление ТУК к опорной поверхности транспортного средства с помощью гибких стяжек, прикрепляемых к ТУК за проушины 4 и силовые шпангоуты 3 на крышке 2.
Хранение порожних ТУК допускается как в складских условиях, так и на открытом воздухе при условии защиты от атмосферных осадков и солнечной радиации (под навесом).
Хранение ТУК, загруженных ТВС, допускается в условиях и по правилам, оговоренным НП-053-04. При хранении порожних и загруженных ТУК допускается их штабелирование в два и три яруса. Для этого на крышке 2 предусмотрены штыри 5.
Таким образом, универсальность и функциональные возможности заявляемого контейнера достигнуты за счет возможности перевозки различными видами транспорта (оптимальность габаритно-массовых характеристик), а также за счет обеспечения возможности установки в контейнер ТВС различных по длине и размеру «под ключ» путем использования адаптеров и регулировки положения крышек ложементов по высоте резьбовыми элементами, без дополнительных сменных частей (прокладок).