БАССЕЙН ДЛЯ ОТРАБОТАННОГО ТОПЛИВА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
POND FOR WASTE FUEL OF NUCLEAR POWER PLANT

Изобретение относится к бассейну для отработанного топлива атомной электростанции, который через закрываемый шлюз сообщается с реакторной шахтой, расположенной рядом с бассейном для отработанного топлива.
На атомной электростанции рядом с реакторной шахтой обычно предусмотрен заполненный водой бассейн для отработанного топлива, в котором отработанные топливные элементы хранятся на стойке для хранения топливных элементов и охлаждаются в результате циркуляции воды, содержащейся в бассейне для отработанного топлива до тех пор, пока их активность не снизится до величины, позволяющей транспортировать их за пределы бассейна для отработанного топлива. Между реакторной шахтой и бассейном для отработанного топлива расположен шлюз, который может быть закрыт при помощи шлюзовых ворот и открыт во время технического обслуживания, когда реакторная шахта затоплена, так что отработанные топливные элементы, извлеченные из активной зоны при помощи механизма загрузки топливных элементов, можно перемещать под водой из реакторной шахты в бассейн для отработанного топлива и размещать на стойке для хранения топливных элементов.
В случае возникновения утечки в шахте реактора, например при разрыве трубопровода в магистрали, питающей водой реакторную шахту, или, в случае кипящего водоводяного реактора, при возникновении утечки в компенсаторе перелива, необходимо закрывать открытый шлюз, чтобы избежать понижения уровня воды в бассейне для отработанного топлива. Открытие и закрытие шлюзовых ворот запускается вручную.
Так как в случае утечки понижение уровня воды в реакторной шахте сопровождается соответствующим повышением уровня радиации на уровне пола бассейна, незамедлительно после возникновения утечки включается сигнал тревоги, и персонал, работающий в этот момент на уровне пола бассейна, должен сразу же покинуть здание. Поскольку открытие и закрытие шлюзовых ворот запускается вручную, может случиться так, что шлюзовые ворота, закрывающие шлюз, остаются открытыми. В результате этого уровень воды в бассейне для отработанного топлива также падает по меньшей мере до нижней кромки отверстия шлюза. Вследствие этого происходит уменьшение количества воды, покрывающей топливные элементы, хранящиеся на стойке для хранения топливных элементов, при этом в наиболее неблагоприятной ситуации верхние части топливных элементов будут выступать над уровнем воды, и уровень радиации окажется настолько большим, что зона, прилегающая к бассейну для отработанного топлива, станет недоступной, и проведение мероприятий для охлаждения топливных элементов будет невозможно или затруднено.
Задачей изобретения является создание бассейна для отработанного топлива атомной электростанции со шлюзом, ведущим в реакторную шахту, который позволит устранить вышеуказанные недостатки.
Согласно изобретению эта задача решена созданием бассейна для отработанного топлива с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. В соответствии с этими признаками шлюз, ведущий в реакторную шахту, снабжен шлюзовыми воротами, которые обеспечивают автоматическое закрытие шлюза, когда уровень воды в бассейне для отработанного топлива падает ниже заданной предельной величины. Такое решение обеспечивает достаточное покрытие водой топливных элементов, хранящихся в бассейне для отработанного топлива, даже если уровень воды в реакторной шахте в результате аварии падает ниже заданной предельной величины.
Кроме того, если для привода шлюзовых ворот во время автоматического закрытия предусмотрена пассивная приводная система с источником энергии, независимым от сети питания, закрытие шлюза обеспечивается даже в случае полного отключения сети питания на атомной электростанции. Такой независимый от сети питания источник энергии может представлять собой как электрический, так и механический источник энергии, например, поднятый груз или предварительно напряженную пружину, или пневматический источник энергии, который непосредственно и без электрического привода присоединен к шлюзовым воротам.
Особенно высокую функциональную надежность можно обеспечить, если генератор сигнала о падении уровня ниже предельной величины и о запуске закрытия шлюзовых ворот содержит поплавок.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение проиллюстрировано ссылками на примеры реализации, показанные на чертежах, а именно:
на фиг. 1 показано схематическое изображение предлагаемого бассейна для отработанного топлива, расположенного рядом с реакторной шахтой и имеющего жидкостную связь с ней посредством шлюза;
на фиг. 2 показан предпочтительный вариант реализации, в котором генератор сигнала содержит поплавок;
на фиг. 3-6 показаны предпочтительные варианты реализации шлюзовых ворот, обеспечивающих автоматическое закрытие шлюза.
Согласно фиг. 1 бассейн 4 для отработанного топлива расположен рядом с реакторной шахтой 2 атомной электростанции. Отработанные топливные элементы 6, из которых символически показан только один, хранятся вертикально на стойке 8 для хранения топливных элементов, расположенной в бассейне 4 для отработанного топлива. Стойка 8 также показана только схематически. Реакторная шахта 2 и бассейн 4 для отработанного топлива сообщаются друг с другом через закрываемый шлюз 10. На фиг. 1 показана ситуация, в которой реакторная шахта 2 затоплена водой, причем уровень 12 воды на высоте h лишь ненамного ниже уровня 14 пола бассейна.
На фиг. 1 показано состояние атомной электростанции во время проведения технического обслуживания, например, во время замены топливных элементов. Корпус 16 реактора высокого давления, расположенный в реакторной шахте 2, открыт и также затоплен водой. В представленном примере реализации показана ситуация в кипящем водоводяном реакторе, в котором промежуточное пространство 20, расположенное между корпусом 16 реактора высокого давления и стенкой 18 реакторной шахты 2, не затоплено водой. Для предотвращения поступления воды в промежуточное пространство 20 перед началом технического обслуживания между корпусом 16 реактора высокого давления и приемными площадками 22, расположенными рядом с ним, устанавливают так называемые компенсаторы 24 перелива.
min
Как можно видеть на фиг. 1, в показанном примере реализации нижняя кромка 26 шлюза 10 расположена ниже верхнего края 28 топливных элементов 6 и стойки 8 для хранения топливных элементов. Соответственно, бассейн 4 для отработанного топлива опорожняется до уровня этой нижней кромки 26, если реакторная шахта 2 опорожняется при открытом шлюзе 10, например, в случае разрушения компенсатора 24 перелива. При этом топливные элементы 6, хранящиеся на стойке 8 для хранения топливных элементов будут выступать на величину Δh над установившейся в этом случае высотой h уровня 12 воды.
G
G
Чтобы избежать этого в бассейне 4 для отработанного топлива предусмотрен генератор 30 сигнала, который генерирует сигнал S, когда высота h уровня 12 воды падает ниже предельной величины h. По сигналу S привод 34 получает энергию от источника 32 энергии, независимого от сети питания, например от батареи или механического, пневматического или гидравлического источника энергии, и приводит в действие открытые шлюзовые ворота 36, которые закрывают шлюз 10. Иными словами, когда уровень 12 воды падает ниже предельной величины h, шлюз 10 закрывается автоматически, т.е. без необходимости ручного запуска, и пассивно, т.е. независимо от поступления питания от внешней сети, при этом предотвращается дальнейшее понижение уровня воды в бассейне для отработанного топлива и обеспечивается достаточное покрытие водой и охлаждение топливных элементов 6, хранящихся на стойке 8 для хранения топливных элементов.
В примере реализации, показанном на фиг. 2, генератор 30 сигнала содержит поплавок 38, который приводит в действие выключатель 40, подключающий источник 32 энергии к приводу 34.
В примере реализации, показанном на фиг. 3, представлен шлюз 10, в котором шлюзовые ворота 36 выполнены в виде плиты 52, установленной на проходящей в горизонтальном направлении балке 50, установленной на стенке бассейна 4 для отработанного топлива. Шлюзовые ворота 52 можно перемещать туда и обратно при помощи гидравлических цилиндров 54 между позицией, в которой шлюз 10 открыт, и позицией, показанной штриховыми линиями, в которой шлюз 10 закрыт. Профиль 56, также установленный на стенке бассейна 4, служит в качестве верхней направляющей для шлюзовых ворот 52, чтобы обеспечить надежное закрытие шлюза 10.
Еще в одном варианте реализации, показанном на фиг. 4, шлюзовые ворота 36 выполнены в виде плиты 52, смонтированной с возможностью поворота (поворотные шлюзовые ворота), которая закрывает шлюз 10 посредством гидравлического, пневматического или электрического привода в результате поворотного движения.
Шлюзовые ворота 36, представленные на фиг. 3 и 4, по существу, выполнены в виде плиты, тогда как шлюзовые ворота 36, представленные на фиг. 5 и 6, представляют собой рулонную штору 60, которая наматывается на ролик 62, смонтированный ниже нижней кромки 26 шлюза 10, и которую можно разматывать при помощи тягового троса 64, чтобы закрыть шлюз 10. Рулонная штора 60 состоит из упругой резиноподобной мембраны, усиленной профилями 68, которые расположены параллельно оси вращения 66 ролика 62 и которые, кроме того, служат для направления рулонной шторы 60 по направляющим 70, расположенным рядом со шлюзом 10.
Рулонная штора, такая как штора 60, может быть также предусмотрена, например, дополнительно к передвижным шлюзовым воротам, показанным на фиг. 3.