КРЫШКА ДЛЯ ЗАГРУЗКИ В КОНТЕЙНЕР ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, УСТРОЙСТВО ЗАХВАТА И СПОСОБ ЗАГРУЗКИ
COVER FOR LOADING NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY INTO CONTAINER, GRIPPING DEVICE AND METHOD OF LOADING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в основном, относится к крышке для загрузки в контейнер по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки ядерного реактора, состоящей из топливных стержней, содержащих таблетки смешанного оксидного ядерного топлива (смесь оксида урана и оксида плутония), устройству, предназначенному для загрузки по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки ядерного реактора в транспортный контейнер, средству захвата, взаимодействующему с крышкой, и способу загрузки, используемому вместе с указанной крышкой и указанным средством захвата.
Уровень техники
Тепловыделяющие сборки ядерного реактора сформированы посредством сборки десятков топливных стержней, диаметр которых мал по сравнению с их длиной, эти топливные стержни представляют собой оболочки, заполненные ядерным топливом, например, таблетками смешанного оксидного топлива. Сечение этих сборок имеет форму прямоугольника, при этом размеры сторон составляют десятки сантиметров, а длина равна нескольким метрам.
В общем, эти тепловыделяющие сборки изготавливают на предприятии по изготовлению таблеток ядерного топлива и их необходимо перевозить на атомные электростанции, где их помещают в реакторы.
Перевозят эти тепловыделяющие сборки в защищенных контейнерах, в которых одна или несколько тепловыделяющих сборок ядерного реактора герметично закрыты, предотвращая распространение радиоактивности.
При разгрузке контейнеров на атомных электростанциях они могут быть или погружены, или не погружены в бассейн. Когда тепловыделяющие сборки извлекают из контейнеров, вода попадает в контейнер. В конце разгрузки контейнер извлекают из бассейна. Внешние части контейнера очищают, чтобы на них не было следов радиоактивного загрязнения, радиоактивность которых превышает разрешенный порог. Далее закрытый контейнер отправляют назад на предприятие по изготовлению тепловыделяющих сборок для следующей транспортировки.
Таким образом, внутри контейнера могут содержаться следы загрязнения. Следовательно, во время следующего заполнения и открытия контейнера, если ничего не будет предпринято для защиты окружающей среды от воздействия со стороны внутреннего пространства контейнера, то окружающая среда будет подвергаться загрязнению.
Заглушки контейнера, используемые для герметичного закупоривания ячеек, предназначенных для тепловыделяющих сборок, также могут содержать радиоактивные частицы, расположенные на нижней поверхности, контактирующей с внутренним пространством ячейки.
Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для загрузки контейнера тепловыделяющими сборками, которое обеспечивает защиту внешней среды от внутреннего пространства контейнера.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа загрузки контейнера тепловыделяющими сборками, который лучше предотвращает распространение радиоактивности.
Раскрытие изобретения
Поставленные задачи решены в крышке для загрузки, которая может быть герметично установлена на верхней части контейнера и на которую устанавливаются заглушки, уплотняющие ячейки для хранения, причем указанная крышка имеет отверстие для прохода средства снятия заглушки с ячейки, а внутри крышки выполнено гнездо для хранения заглушки во время загрузки.
Другими словами, все компоненты, контактирующие с внутренним пространством ячейки, закрыты внутри крышки, таким образом, исключается риск загрязнения внешней среды.
Следовательно, объектом настоящего изобретения является крышка для загрузки по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки ядерного реактора в транспортный контейнер, причем крышка содержит корпус с продольной осью, выполненный с возможностью герметичного закрытия верхнего конца контейнера, также в крышке выполнено по меньшей мере одно отверстие для прохождения тепловыделяющей сборки и крышка содержит по меньшей мере одно средство, выполненное с возможностью поддержки при загрузке средства уплотнения камеры контейнера внутри крышки и на расстоянии от входного отверстия указанной камеры.
Крышка может содержать средство для прохода пневматического инструмента, предназначенного для соединения с контейнером, и иметь гнездо для приема заглушки, когда инструмент присоединен, причем указанная заглушка предназначена для уплотнения соединительного отверстия пневматического инструмента.
Благодаря пневматическому инструменту возможно привести в действие башмаки, поддерживающие тепловыделяющие сборки в ячейках.
В одном варианте осуществления изобретения поддерживающее средство содержит первый рычаг, выполненный с возможностью поворота относительно первой оси, и второй рычаг, прикрепленный к первому рычагу и выполненный с возможностью поворота относительного первого рычага, а крышка также содержит внешнее средство управления рычагами, при этом второй рычаг имеет гнездо для приема средства уплотнения.
Предпочтительно, чтобы крышка содержала средство управления первым рычагом и средство управления вторым рычагом, при этом второй рычаг выполнен с возможностью перемещения независимо от первого рычага.
Средство управления может приводиться в действие вручную и содержит вспомогательное средство для перемещения рычагов, при этом перемещения осуществляют в соответствии с заранее заданными траекториями.
В частности, средство управления может быть образовано первым и вторым ручными маховиками, жестко прикрепленными соответственно к первому и второму соединительным валам, указанные первый и второй соединительные валы механически соединены соответственно с первым и вторым рычагом соответственно, механическое соединение второго ручного маховика и второго рычага расположено внутри первого рычага.
Например, вспомогательное средство содержит неподвижный фланец и выполненный с возможностью перемещения фланец с соединительным валом, эти фланцы наложены друг на друга, при этом фланец содержит отпечаток, ограничивающий два крайних положения соответствующего рычага, и опору, расположенную на другом фланце для ограничения угла вращения, причем опора может быть выполнена в виде извлекаемого стержня, располагаемого в отверстии в другом фланце, который направлен к отпечатку. Фланцы могут представлять собой, например, диски.
Предпочтительно, чтобы подвижный фланец, связанный со вторым рычагом, был выполнен в виде ручного маховика.
В иллюстрируемом варианте осуществления изобретения подвижный фланец расположен на расстоянии от управляющего первым рычагом ручного маховика и вращается вместе с рычагом, а неподвижный фланец второго рычага прикреплен к верхней поверхности крышки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вспомогательное средство содержит несколько отпечатков, определяющих несколько крайних положений.
Отпечатки представляют собой, например, дуги окружности с центром в центре фланцев.
Также средство управления может содержать средство фиксации положения каждого рычага.
В частности, средство фиксации положения может содержать стержень, выполненный с возможностью взаимодействия с пазами, расположенными по контуру подвижного диска, причем каждый паз выровнен по отношению к концу отпечатка вдоль радиуса диска.
Предпочтительно, чтобы стержень с помощью пружины упруго возвращался до контакта с диском.
Предпочтительно, чтобы на свободном конце рычага было расположено гнездо и оно содержало уплотненное днище для сбора мусора и/или отходов, отделяющихся от заглушки.
Рычаг также может иметь гнездо для заглушки отверстия, предназначенного для присоединения пневматического инструмента.
В конкретном варианте осуществления изобретения крышка имеет несколько отверстий, каждое из которых предназначено для того, чтобы быть направленным к соответствующей камере контейнера.
Крышка может содержать средство фиксации углового положения крышки относительно контейнера, чтобы отверстие крышки было направлено к камере контейнера. Средство фиксации положения может содержать буртик, выполненный с возможностью взаимодействия с канавкой.
Буртик, например, выступает от внутренней поверхности крышки, а канавка выполнена во внешней поверхности контейнера.
Кроме того, крышка может также содержать видимые метки, помогающие расположить крышку на контейнере.
Крышка также может содержать на своем нижнем конце, контактирующим с верхним концом контейнера, первую и вторую кольцеобразные опорные поверхности, которые поддерживаются первой и второй опорными поверхностями контейнера, вторая опорная поверхность крышки направлена радиально внутрь крышки относительно первой опорной поверхности, обе опорные поверхности соединены с помощью втулки, расположенной вдоль продольной оси.
В частности, вторая опорная поверхность крышки содержит кольцеобразное уплотнение, способное контактировать с верхней поверхностью контейнера. Уплотнение представляет собой, например, О-образное кольцевое уплотнение.
Крышка может также содержать кольца, позволяющие захватывать и перемещать крышку.
Предпочтительно, чтобы крышка также содержала заглушку, предназначенную для входа в отверстие.
Отверстие для пневматического инструмента, предназначенного для уплотнения тепловыделяющих сборок, также содержит отверстие, уплотненное заглушкой.
Предпочтительно, чтобы заглушки были выполнены из материала Kyowaglass, обеспечивающего радиологическую защиту и дающего возможность при выполнении операций видеть внутреннее пространство крышки.
Материал Kyowaglass представляет собой прозрачный полиметилметакрилат, изготовленный компанией Kuraray и используемый в области медицины и ядерной энергетики в качестве защиты от радиации.
Например, крышка также может содержать смотровые люки для доступа внутрь крышки.
Корпус крышки, например, содержит стенку многоугольной формы, выполненную из панелей из материала Kyowaglass, которые обеспечивают радиологическую защиту и видимость внутреннего пространства крышки, и содержит верхнюю часть многоугольной формы. Верхняя часть также выполнена из защитного материала, например, из борированной полиэтиленовой штукатурки (БПШ)
Панели могут быть соединены друг с другом с помощью элемента, содержащего две поверхности, наклоненные друг относительно друга на заранее заданный угол, и поверхности, перпендикулярной обеим первым поверхностям, образующим опору верхней части корпуса, причем указанный элемент также содержит распорный стержень, увеличивающий жесткость корпуса, уплотнение, расположенное между панелями и соединительными деталями.
Предпочтительно, чтобы количество отверстий в крышке было равно количеству ячеек контейнера для загрузки тепловыделяющих сборок, например, восемь.
Первый рычаг также содержит смотровой люк для оценивания механического соединения.
В конкретном варианте осуществления изобретения крышка содержит гребень из боролена.
Объектом настоящего изобретения также является устройство для загрузки по меньшей мере одной тепловыделяющей сборки ядерного реактора в транспортный контейнер, содержащее описанную выше крышку и средство динамического предотвращения распространения радиоактивности, предназначенное для соединения с каналом, который соединен с внутренним пространством камер и который способен порождать поток воздуха, направленный снаружи внутрь крышки и далее внутрь камер, во время всего периода, когда камера открыта.
Средство динамического предотвращения распространения радиоактивности может содержать пневматическое всасывающее средство, предназначенное для соединения со средством сбора частиц, попавших в контейнер.
Также объектом настоящего изобретения является средство захвата заглушки камеры контейнера, предназначенное для размещения ее в поддерживающее средство крышки согласно настоящему изобретению, причем средство захвата содержит расположенные по радиусу подвижные пальцы.
Предпочтительно, чтобы эти пальцы герметичным образом выступали от корпуса, содержащего механизм управления указанными пальцами.
Также средство захвата может содержать устройство определения слишком большого усилия, действующего на пальцы, например пружину заранее заданной жесткости.
Кроме того, предпочтительно, чтобы на конце средства захвата, противоположном концу, который снабжен захватывающими пальцами, было расположено кольцо для крепления к стойке.
Также объектом настоящего изобретения является способ загрузки в контейнер тепловыделяющей сборки ядерного реактора, включающий этапы, на которых:
а) описанную ранее крышку располагают на верхней части контейнера;
б) соединяют средство динамического предотвращения распространения радиоактивности с контейнером;
в) извлекают заглушку пневматического инструмента и размещают пневматический инструмент;
г) снимают заглушку с первой ячейки;
д) помещают тепловыделяющую сборку в первую ячейку;
е) возвращают обратно заглушку первой ячейки;
ж) если необходимо загрузить другие тепловыделяющие сборки в другие ячейки, то повторяют этапы с г) по е);
з) извлекают пневматический инструмент и возвращают обратно заглушку пневматического инструмента;
и) отсоединяют средство динамического предотвращения распространения радиоактивности;
к) снимают крышку.
Извлечение пневматической заглушки контейнера и присоединение пневматического инструмента вместо пневматической заглушки выполняют на этапе в).
Далее манипулирование пневматической заглушкой контейнера и заглушками ячеек осуществляется с помощью средства захвата, соответствующего настоящему изобретению.
Предпочтительно, чтобы до извлечения заглушки из первой ячейки было приведено в действие средство динамического предотвращения распространения радиоактивности.
В конкретном варианте осуществления изобретения до извлечения пневматической заглушки контейнера и заглушек ячеек выполняют извлечение заглушки из соответствующего отверстия крышки.
Предпочтительно, чтобы после этапа г) было предусмотрено расположение раструба на контуре отверстия камеры.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет лучше понятно из нижеследующего описания и приложенных чертежей, при этом верхняя часть и нижняя часть соответствуют верхней и нижней частям чертежей.
На фиг.1 показана крышка согласно изобретению, вид сверху;
на фиг.2 - поперечный разрез крышки, изображенной на фиг.1;
на фиг.3 - разрез А-А по фиг.2 во время этапа загрузки;
на фиг.3А - вид фиг.3 в большем масштабе;
на фиг.4 - увеличенный вид части, изображенной на фиг.3;
на фиг.5 - разрез К-К по фиг.4;
на фиг.6 - увеличенный вид части, изображенной на фиг.2;
на фиг.7 - вид сверху вдоль стрелки F части, изображенной на фиг.3;
на фиг.8 - разрез I-I по фиг.3;
на фиг.9 - разрез Н-Н по фиг.3;
на фиг.10 - увеличенный вид части, изображенной на фиг.3;
на фиг.11 схематично показано устройство загрузки, соответствующее настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг.1-3 показана крышка 2 согласно настоящему изобретению, содержащая корпус 4 с продольной осью X, включающий в себя стенку 6 и верхнюю часть 8. В показанном примере крышка 2 выполнена в виде восьмиугольника, следовательно, стенка 6 в разрезе является восьмиугольником и верхняя часть 8 также является восьмиугольником. В части 8 выполнены отверстия 10 для прохода тепловыделяющих сборок (не показаны), уплотняемых съемными заглушками 12. Отверстия могут иметь, например, прямоугольную, предпочтительно квадратную форму.
В показанном примере крышка имеет восемь отверстий и позволяет заполнять восемь ячеек А1-А8 (не показаны) контейнера. Ссылочные позиции А1-А8 размещены на фиг.1 для того, чтобы связать конкретную ячейку с каждым отверстием 10.
Часть 8 также имеет отверстие 14, снабженное съемной заглушкой 16, обеспечивающей соединение со средством управления пневматическим закреплением башмаков (не показаны), которое также называется пневматическим инструментом. Благодаря этому закреплению тепловыделяющие сборки поддерживаются в гнездах после их загрузки в контейнер.
Предпочтительно, чтобы верх был выполнен из борированной полиэтиленовой штукатурки (БПШ), а стенка 6 была выполнена из панелей 7, например, из материала Kyowaglass. Предпочтительно, чтобы заглушки 12 и 16 также были выполнены из материала Kyowaglass. Материал Kyowaglass представляет собой материал, нейтрализующий бактериофаги, который аналогично БПШ обеспечивает биологическую защиту.
Материал Kyowaglass представляет собой прозрачный полиметилметакрилат, изготовленный компанией Kuraray и используемый в области медицины и ядерной энергии в качестве защиты от излучений.
В нижней части стенки 6 корпуса 4 также расположено средство 20, предназначенное для расположения крышки 2 на контейнере 18. Это средство 20 является ступенчатым и содержит первое кольцо 22 и второе кольцо 24, которые соединены цилиндром 26, имеющим ось X. Первое кольцо 22 выступает по радиусу наружу от цилиндра 26, а второе кольцо 24 направлено внутрь цилиндра 26. Первое кольцо 22 и второе кольцо 24 расположены перпендикулярно цилиндру.
Кольца, которые наклонены относительно оси X, также не выходят за границы объема настоящего изобретения.
Также цилиндр можно заменить конусом, сечение которого увеличивается при удалении от крышки.
Первое кольцо 22 содержит верхнюю поверхность 28, которая служит неподвижной опорой для нижней части 30 стенки 6, а нижняя поверхность 32 предназначена для контакта с первой верхней торцевой кольцеобразной поверхностью 34 контейнера 18.
Предпочтительно, чтобы верхняя поверхность 28 содержала, на внутреннем по радиусу конце, выступающий гребень 36 подходящих размеров, предназначенный для взаимодействия с внутренним контуром нижней части 30 стенки 6, что обеспечивает поперечную поддержку первого кольца 22 относительно стенки 6.
Второе кольцо 24 содержит нижнюю поверхность 38, которая опирается на вторую верхнюю торцевую кольцеобразную поверхность 40 контейнера 18, расположенную ниже первой кольцеобразной поверхности 34.
Предпочтительно, чтобы гребень 42 выступал от одного внутреннего по радиусу конца 44 второго кольца 24 по направлению от крышки и имел такие размеры, чтобы взаимодействовать с внутренним контуром контейнера.
В показанном примере средство 20 расположения выполнено в виде одной детали из нержавеющей стали.
Гребень обеспечивает дополнительную радиологическую защиту.
На нижней поверхности 38 второго кольца 24 расположено средство 46 уплотнения контакта с кольцеобразной поверхностью 40. В показанном примере уплотнение имеет О-образную форму и установлено в кольцеобразной канавке, выполненной в нижней поверхности 38.
Крышка также содержит (фиг.4 и 5) средство 48 угловой фиксации крышки относительно контейнера, которое предназначено для выравнивания вдоль вертикальной оси отверстия 10 и входа 14 ячейки.
В показанном примере средство 48 выполнено в виде канавки 50, взаимодействующей с ребром 52. Ребро 52 может быть расположено на контейнере, а канавка 50 - на крышке или наоборот.
Например, ребро представляет собой брусок квадратного поперечного сечения, зафиксированный в канавке, выполненной в цилиндрической стенке 53, которая соединяет первую торцевую поверхность 34 и вторую торцевую поверхность 40 контейнера. Канавка 50 выполнена в цилиндре 26.
Также предпочтительно, чтобы крышка и контейнер 18 содержали видимые метки 54, которые расположены под прямыми углами к канавкам 50 и ребрам 52 и которые может видеть оператор, что помогает выравнивать канавку 50 и ребро 52, облегчая расположение крышки на контейнере.
Также крышка содержит средство 56 (фиг.3А), поддерживающее заглушки 58 ячеек А1-А8 внутри крышки в закрытом пространстве 59 между верхней частью 8 и контейнером, когда заглушки сняты со входа ячеек, чтобы дать возможность расположить тепловыделяющие сборки.
В показанном примере средство 56 содержит первый рычаг 60, выполненный с возможностью поворота относительно верхней части 8 вокруг оси X1, параллельной оси X, и второй рычаг 62, выполненный с возможностью поворота относительно первого рычага 60 вокруг оси Х2, параллельной оси Х и расположенной на некотором расстоянии от последней.
Первый рычаг выполнен с возможностью поворота вместе с валом 64, установленным с возможностью свободного вращения с помощью подшипников 67 в выполненном в верхней части 8 отверстии 66. Вал 64 выполнен с возможностью вращения, осуществляемого снаружи крышки с помощью ручного маховика 68.
Предпочтительно, чтобы первый конец 70 второго рычага 62 был прикреплен к концу 72 первого рычага на расстоянии от вала 64. Второй конец 74 второго рычага 62 имеет гнездо 76, в которое помещают заглушку 58.
На первом конце 70 второго рычага 62 расположен вал 80, установленный в отверстии 82, направленном к концу 72 первого рычага 60, при этом вал 80 выполнен с возможностью поворота относительно оси Х2 в подшипниках 84.
Второй рычаг 62 расположен под первым рычагом 60 на стороне открытой части крышки.
Второй рычаг 62 может быть расположен над первым рычагом 60 вблизи верхней части 8.
Перемещением второго рычага 62 также управляют с помощью ручного маховика 86, расположенного снаружи крышки 2 и независимо от ручного маховика 68, управляющего перемещением первого рычага 60. Второй рычаг 62 соединен с ручным маховиком 86 через соединительное средство 88, которое предпочтительно расположено внутри первого рычага 60 и вала 64.
Соединительное средство 88 содержит вал 90, ось X1 которого соосна с валом 64 и расположена внутри последнего, следовательно в этом варианте осуществления изобретения вал 64 выполнен в виде трубы. Средство 88 также содержит передаточную деталь 92, соединяющий вал 90 и вал 84 для передачи перемещения ручного маховика 86 на рычаг 62.
Как показано на фиг.3А, ручной маховик 86 может, например, содержать выступающую от ручного маховика рукоятку 95.
Перемещение первого рычага 60 ограничено выступами (на показаны) для исключения столкновения рычага 60 и панелей, образующих стенку 6 крышки. Предпочтительно, чтобы второй рычаг 62 был расположен значительно ниже вдоль оси X, чтобы не было риска контакта с панелями, образующими стенку 6. Фактически он расположен у соединительной детали 20.
Тем не менее, также возможно предусмотреть опорные средства для второго рычага 62.
Как первый, так и второй рычаги, которые расположены у панелей, образующих стенки 6, не выходят за рамки объема настоящего изобретения.
Второй рычаг 62 также имеет второе приемное гнездо 94, предназначенное для заглушки пневматического соединительного устройства контейнера 18. Предпочтительно, чтобы указанное гнездо было расположено по существу в середине второго рычага 62, между гнездом 76, предназначенным для заглушки ячейки, и концом 70, соединенным с первым рычагом 60. Предпочтительно, чтобы форма гнезда 94 была прямоугольной, по существу идентичной форме заглушки 16.
Предпочтительно, чтобы гнезда 76 и 94 имели закрытые и герметичные нижние части, которые обеспечивали бы сбор возможной пыли и мусора, которые могут быть расположены на нижней поверхности заглушек, причем, когда заглушки установлены, указанная поверхность контактирует соответственно с внутренним пространством ячеек и внутренним пространством пневматического соединительного устройства.
Заглушки 58, показанные на фиг.3 и 3А, поднимают с помощью устройства захвата, которое будет описано далее, и перемещают от входа ячеек. Затем второй рычаг 62 располагают под заглушкой 58 так, чтобы гнездо 76 было расположено точно под нижней частью заглушки 58, чтобы последняя могла быть вставлена в гнездо. Затем рычаг 62 перемещают, чтобы освободить пространство между отверстием 10 верхней части крышки 8 и входом соответствующей ячейки и дать возможность прохода тепловыделяющей сборки.
В крышке предпочтительно расположены по существу прозрачные области, чтобы оператор мог видеть перемещения рычагов в крышке.
Предпочтительно, чтобы также были предусмотрены средства, помогающие перемещать первый рычаг 60 и второй рычаг 62, чтобы была возможность быстрого расположения рычагов 60 и 62 для приема заглушки 58.
Первый рычаг 60 и второй рычаг 62 содержат соответственно вспомогательные средства 98 и 100 для их перемещения. Так как вспомогательные средства 98 и 100 по существу имеют эквивалентную конструкцию, то подробно будет описано вспомогательное средство 100 второго рычага 62.
Вспомогательное средство 100 содержит первый фланец 102 и второй фланец 104, при этом первый фланец 102 расположен над фланцем 104 в направлении стрелки F, фланцы 102 и 104 показаны соответственно на фиг.7 и 8.
Предпочтительно, чтобы первый фланец 102 был выполнен на ручном маховике 86, но также может быть предусмотрен фланец, расположенный на расстоянии от ручного маховика 86 и выполненный с возможностью совместного вращения с последним. Фланец 102 имеет форму диска, при этом вдоль радиуса расположен ряд отверстий от 106.1 до 106.8 и 106.Р, причем количество отверстий равно общему числу размещаемых заглушек, закрывающих ячейки для тепловыделяющих сборок, и заглушек пневматического соединительного устройства. В показанном примере во фланце 102 выполнено девять отверстий (восемь для ячеек и одно для пневматического соединительного устройства).
Фланец 104 неподвижен, а фланец 102 подвижен относительно фланца 104.
Фланец 104 также имеет форму диска и имеет канавки 108, форма которых представляет собой дугу окружности, центр которой совпадает с центром фланца 104. Канавки 108 имеют первые концы 110 и вторые концы 112, причем все концы 110 выровнены вдоль радиуса, а концы 112 расположены вдоль разных радиусов.
Каждая канавка 108 соответствует отдельной траектории 108.1, 108.2, 108.3, 108.4, 108.5, 108.6, 108.7, 108.8 и D движения рычага 62 для правильного расположения рычага 62 с целью извлечения каждой из девяти заглушек.
Отверстия 106 первого фланца 102 и канавки 108 и D второго фланца 104 расположены на фланцах 102 и 104 соответственно, так что когда фланец 102 расположен над фланцем 104, последний выровнен вдоль направления, параллельного оси X1.
Между отверстием 106 и канавкой 108 устройство 100 также содержит соединительную деталь, в показанном примере выполненную в виде съемного стержня 114, диаметр одного конца которого совпадает с диаметром отверстий 106. Следует понимать, что ширина канавок 108, то есть размер вдоль радиуса фланца 104, достаточна для размещения конца стержня 114.
Соответствующая ячейка показана направленной к каждому из отверстий от 106.1 до 106.8 и отверстию 106.Р.
Далее будет описана работа вспомогательного средства 100.
Когда оператор хочет переместить второй рычаг 62, чтобы расположить его в положение для приема заглушки ячейки А1, он/она располагает стержень 114 в отверстие 106.1, при этом внутренний конец стержня 114 проникает в канавку 108.1, являющуюся дугой окружности.
Оператор вращает ручной маховик 86 от крайнего положения 110 до второго крайнего положения 112, ограниченного канавкой 108.1. Следовательно, второй рычаг будет перемещен от первого положения, так называемого «исходного» положения, до второго положения, в котором гнездо 76 будет расположено непосредственно под заглушкой 58, удерживаемой системой захвата. Таким образом, оператор не должен сам направлять рычаг 62, что было бы достаточно утомительно и требовало бы много времени, вместо этого перемещение полностью направляется канавкой 106.1.
Также с помощью расположения стержня 114 в другом отверстии от 106.2 до 106.8 или в отверстии 106.Р, траектория перемещения рычага аналогично будет направляться с целью извлечения соответственно заглушек ячеек А2-А8 или пневматической заглушки.
Рычаг 62 также может быть зафиксирован в положении, так называемом «положении ожидания во время заполнения». Во время заполнения одной из ячеек, в гнезде 76 рычага располагается заглушка соответствующей ячейки, при этом рычаг находится в положении «фиксации» во время заполнения ячейки, причем это положение фиксации не должно мешать размещению тепловыделяющей сборки.
Чтобы быть уверенным, что рычаг 62 не будет двигаться при заполнении и не будет наезжать на траекторию заполнения, предусмотрено средство для фиксации рычага 62 в положении фиксации. Это средство 116 фиксации положения способно фиксировать первый фланец 102 относительно второго фланца 104, то есть фиксировать вращающийся ручной маховик 86. Это средство 116 фиксации представляет собой, например, стержень 118, установленный на ручном маховике 86, и способно перемещаться по оси, параллельной оси X1 и проходить в отверстия от 120.1 до 120.8 и 120.Р с целью фиксации рычага в одном из положений фиксации, соответствующих заполнению ячеек А1-А8, или с целью соединения с пневматическим инструментом и в исходном положении R рычага, когда последний не используется и не содержит никакой заглушки.
Положение фиксации и исходное положение могут совпадать.
Отверстия от 120.1 до 120.8, 120.Р и R расположены на втором фланце 104 и направлены к отверстию, в которое с возможностью перемещения установлен стержень 118. Предпочтительно, чтобы стержень 118 упруго возвращался ко второму фланцу 104 с тем, чтобы он автоматически проникал в отверстия от 120.1 до 120.8, 120.Р или R.
Стержень 114 предпочтительно присоединен к ручному маховику 86, например, с помощью шнура, чтобы стержень 114 не потерялся.
Также стержень 118 средства 116 фиксации положения может представлять собой стержень, аналогичный стержню 114, или форма стержня 118 может быть близкой к форме стержня 114; также один и тот же стержень может быть использован с одной стороны для направления траектории рычага 62, а с другой стороны для фиксации рычага 62.
Что касается описанного выше направляющего средства 98 для первого рычага 60, по конструкции и работе оно близко к средству 100 управления вторым рычагом 62. Тем не менее, средство 98 отличается от средства 100 тем, что отверстия расположены на нижнем фланце, а канавки расположены на верхнем фланце 124. Нижний фланец 122 прикреплен к верхней поверхности верхней части 8, а фланец 124 расположен на расстоянии от управляющего ручного маховика 68 первого рычага 60, но выполнен с возможностью совместного вращения с последним. Например, фланец 124 прикреплен к рычагу 64 под ручным маховиком 68. Таким образом, направляя фланец 124, также направляют и ограничивают угловое перемещение ручного маховика 68 относительно двух положений каждой ячейки.
Аналогично направляющему средству 100 для второго рычага 62 фланец 124 имеет девять канавок, восемь для каждой ячейки и одну для пневматического соединительного устройства, а что касается фланца 122, то аналогично первому фланцу 102 он имеет девять отверстий.
Устройство 98 также содержит стержень 126, конструкция которого аналогична конструкции стержня 114, используемого в устройстве 100.
Также устройство 98 содержит средство 128, предназначенное для фиксации положения первого рычага 60, это средство 128 отличается от средства 116 тем, что оно содержит стержень 130, выполненный с возможностью перемещения, по существу перпендикулярно оси Х1.
Конец стержня 130 способен взаимодействовать с пазами со ссылочными позициями от 132.1 до 132.8, 132.Р и R', которые выполнены на пластине диска 122 для определения положения фиксации для каждого положения, которое должен занимать рычаг при заполнении ячейки, при исходном положении или при соединении с пневматическим соединительным устройством.
Как описано ниже, на фланце 124 устройства 98 также расположены указатели, которые показывают положение соответствующих канавок на каждом этапе заполнения или этапах присоединения пневматического соединительного устройства.
Оба ручных маховика вращают один после другого.
Также может быть предусмотрено использование аналогичных средств 98 и 100.
В описанном варианте осуществления изобретения первый и второй ручные маховики способны вращаться вокруг одной оси X1, однако, они могут иметь две различные оси вращения.
Предпочтительно, чтобы оператор вручную вращал ручные маховики. Однако наличие средств приведения в действие, например, электромоторов, предназначенных для вращения первого и второго ручного маховика, не выходит за границы объема настоящего изобретения.
Чтобы не потерять стержень 126 средства 98, он также может быть не присоединен к ручному маховику или к валу 64 с помощью шнура.
Средства поддержания заглушек при загрузке контейнера, включающие в себя один рычаг или два рычага, перемещающихся вместе с помощью одного устройства управления, или более двух рычагов, не выходят за рамки объема настоящего изобретения.
Ниже со ссылками на фиг.10 описаны отверстия 10, предназначенные для приема заглушек 12 крышки.
Отверстия 10 имеют прямоугольную форму и в них помещают заглушки 12, которые, например, выполнены из материала Kyowaglass и которые также имеют прямоугольную форму. Эти заглушки 12 поддерживаются в отверстии 10 с помощью кольца 133, внешний диаметр которого меньше внутреннего диаметра отверстия 10.
Кольцо 133 содержит основание 134, предназначенное для взаимодействия с верхним концом отверстия 10. Предпочтительно, чтобы внешняя стенка основания 134 имела форму усеченного конуса, при этом указанная стенка касается фаски, образованной на верхнем конце отверстия 10. Также на нижнем конце кольца 133 содержится поверхность 135, выступающая по радиусу внутрь кольца и образующая кольцеобразную опору для нижнего конца заглушки 12.
Необходимо понимать, что область контакта верхней части 8 и кольца 113 является герметичной, также может быть герметичной область контакта кольца 133 и заглушки 12.
Кольцо 133 выполнено, например, из нержавеющей стали.
Отверстие 14 также содержит кольцо, аналогичное кольцу 133.
На фиг.6 подробно показан пример конструкции стенки 6 корпуса 4 крышки, в частности показано соединение двух панелей 7, образующих восьмиугольную стенку.
Один конец каждой панели 7 представляет собой некоторый профиль, например, в показанном примере пилообразный профиль, предназначенный для обеспечения входа в сопряженный пилообразный профиль конца другой панели, чтобы правильно расположить панели друг относительно друга. Панели 7 соединены друг с другом в указанных концах с помощью опоры 140, к которой крепятся конец первой панели и конец второй панели, например, посредством системы 142 винтов.
Предпочтительно, чтобы между двумя панелями был расположен уплотнитель (не показан).
Опора 140 содержит первую 143 и вторую 145 поверхности, угол между которыми имеет заранее заданную величину с тем, чтобы одна панель надлежащим образом располагалась относительно другой. Также опора 140 содержит, по существу, плоский опорный элемент, перпендикулярный обеим наклонным поверхностям 143, 145 и контактирующий с верхней частью 8, образуя тем самым жесткую систему. Также опора 140 содержит распорный стержень 146, улучшающий жесткость всей крышки.
В показанном примере, в котором форма крышки является восьмиугольной, корпус 4 содержит восемь опор 140.
Предпочтительно, чтобы на верхней поверхности верхней части 8 крышки также были расположены кольца 148, позволяющие перемещать крышку 2, присоединяя ее с помощью этих колец к не показанным здесь стропам.
Также крышка может содержать, например, на боковых сторонах, системы установки лестницы, чтобы оператор мог добраться до ручных маховиков 68 и 86 и/или поручни в случае нахождения оператора на крышке.
Ниже описано средство захвата заглушек 12 и 16 из отверстий 10 и 14 крышки и заглушек 58 контейнера 18.
Средство захвата заглушек 12 и 16 представляет собой, например, присоску, так как в настоящем примере заглушки 12 и 16 выполнены из материала Kyowaglass.
Этой присоской можно манипулировать вручную и присоединять ее к заглушке, чтобы извлечь последнюю.
Средство захвата заглушек 58 контейнера присоединяют к стропе и помещают на уровень заглушек, например, с помощью моста. Средство захвата выполнено, например, из подвижных в радиальном направлении пальцев, которые взаимодействуют с кольцеобразной канавкой, выполненной на верхней поверхности заглушки 58. Эти пальцы выполнены с возможностью перемещения с сохранением уплотнения относительно тела, приводящего их в движение. Пальцы поворачиваются относительно вертикальной оси, чтобы была возможность приближаться к центру тела, приводящего их в движение, и отдаляться от него и проникать в упомянутую кольцеобразную канавку.
Предпочтительно, чтобы средство захвата содержало систему (не показана) определения слишком большого усилия, приложенного к телу, приводящему пальцы в движение, и к пальцам. Эта система содержит, например, пружину заранее определенной жесткости, индикатор, прикрепленный к свободному концу пружины, причем к индикатору прикреплено тело, приводящее пальцы в движение, и видимые метки, расположенные на корпусе неподвижно относительно пружины.
Когда к пружине не приложено никакой нагрузки, индикатор указывает на первую видимую метку.
Когда нагрузка увеличивается и превышает жесткость пружины, индикатор передвигается.
Когда нагрузка, приложенная к пальцам, становится слишком большой, индикатор расположен в области, обозначенной как «критическая». Таким образом, оператор знает, что существует проблема с перемещением соответствующей заглушки 58.
Также в цехе, в котором осуществляется заполнение, или в помещении, прилегающем к цеху, предусмотрены системы хранения различных компонент, используемых для заполнения контейнеров.
В частности, крышка 2 может быть расположена на стеллаже, содержащем нижнюю полку, на которую с возможностью уплотнения помещают крышку, так что любые загрязняющее вещества, которые могут отделиться от контейнера и могут располагаться в пространстве 59, закрыты в крышке нижней полкой.
Также могут быть предусмотрены крюки, расположенные на поверхности выполненных из материала Kyowaglass заглушек 12 и 16, тем самым исключается использование присосок, однако, это уменьшает видимость сквозь заглушки.
Также на верхней поверхности верхней части крышки содержится средство поддержания пневматической трубы, предназначенной для присоединения к пневматическому соединительному устройству контейнера.
Как объяснено ранее, контейнер может быть значительно загрязнен из-за разгрузки тепловыделяющих сборок ядерного реактора в бассейне и, следовательно, контейнер содержит отходы, которые могут отделиться от контейнера во время его загрузки. Кроме того, операторы непосредственно находятся на крышке, например, при извлечении заглушек, выполненных из материала Kyowaglass, так что при загрузке невозможно предусмотреть изолированное пространство для крышки и контейнера.
Таким образом, предусматривают средство динамического предотвращения распространения радиоактивности, предназначенное для предотвращения выхода загрязненных частиц из контейнера при его загрузке.
Изображение загрузочного устройства, содержащего такое средство предотвращения распространения радиоактивности, показано на фиг.11.
Средство 200 динамического предотвращения распространения радиоактивности содержит средство 202 всасывания, типа вентилятора, которое соединено с низом контейнера через отверстие 203, выполненное в нижней части контейнера. В показанном примере контейнер содержит нижний канал 204, в который открыты все камеры A1, A2, A3, А4, А5, А6, А7, А8. Этот канал ведет наружу через отверстие 203.
Средство 200 соединено с вентиляционной сетью 206. До вентиляционной сети 206 и после вентилятора может быть расположен фильтр 205.
Таким образом, когда вентилятор 202 работает, во всех камерах создается область пониженного давления. Следовательно, когда заглушку удаляют из ячейки, возникает поток воздуха, направленный вдоль стрелок F, при этом воздух течет снаружи внутрь крышки и далее по направлению к низу контейнера, что предотвращает выход загрязненных частиц через отверстия 10 крышки.
Ниже описан способ заполнения контейнера 18 с помощью крышки согласно настоящему изобретению.
Типовой способ, соответствующий настоящему изобретению, включает этапы, на которых:
а) располагают крышки на контейнере;
б) соединяют средства 200 динамического предотвращения распространения радиоактивности с контейнером;
в) извлекают заглушки пневматического инструмента и размещение пневматического инструмента;
г) снимают заглушки с первой ячейки;
д) помещают тепловыделяющие сборки в ячейку;
е) возвращают обратно заглушки первой ячейки;
ж) если необходимо загрузить другие тепловыделяющие сборки в другие ячейки, то повторяют этапы с г) по е);
з) извлекают пневматический инструмент и возвращают обратно заглушки пневматического инструмента;
и) удаляют средства динамического предотвращения распространения радиоактивности;
к) удаляют крышки.
Ниже подробно описан соответствующий настоящему изобретению способ заполнения контейнера.
На этапе а) крышку располагают на контейнере с помощью механического средства фиксации углового положения, образованного канавкой и буртиком, как описано выше, и с помощью видимых меток 54, присутствующих на внешних стенках крышки и контейнера.
На этапе б) средство 202 всасывания соединяют с низом контейнера.
На этапе в) для расположения пневматического инструмента оператор подносит присоску, чтобы поймать заглушку 16 пневматического соединительного устройства. Заглушку 16 извлекают из отверстия 14 и располагают в гнезде, выполненном на верхней поверхности верхней части 8.
Далее пневматическую заглушку контейнера зажимают средством захвата или захватывающим приспособлением, которое описано ранее, а затем поднимают относительно контейнера.
Пневматический инструмент соединен, а башмаки открыты для того, чтобы дать возможность расположить тепловыделяющую сборку.
Далее оператор располагает стержень 114 в канавке фланца 124, соответствующей перемещению рычага при извлечении пневматической заглушки. Стержень 126 также проникает в соответствующее отверстие фланца 122.
Далее оператор поворачивает ручной маховик 68, в результате чего первый рычаг 60 перемещается на заранее заданный угол. Затем оператор блокирует рычаг 60 в этом положении с помощью устройства 128.
Далее оператор располагает стержень в отверстие 106.Р фланца 102 устройства 100, чтобы переместить второй рычаг 62, нижний конец стержня 114 также проникает в соответствующую канавку 108.Р, затем оператор поворачивает ручной маховик 86, в результате чего рычаг 62 перемещается на заранее заданный угол. Далее гнездо 94, предназначенное для пневматической заглушки, располагают по вертикали непосредственно под подвешенной пневматической заглушкой. Далее пневматическую заглушку опускают вниз и располагают в гнезде 94.
Пневматическая заглушка остается в гнезде 94 все время при заполнении ячеек контейнера.
Оператор располагает рычаг 62 и рычаг 60 в положении фиксации как и раньше с помощью расположения стержней в отверстиях соответствующих канавок.
На этапе г) для извлечения заглушки из первой ячейки А1 и расположения ее в гнезде 76 второго рычага 62 с помощью средства 150 захвата оператор повторяет предыдущие операции с использованием соответствующих отверстий и канавок.
Предпочтительно, чтобы после этапа г) было предусмотрено расположение раструба на контуре отверстия ячейки для облегчения вставки тепловыделяющей сборки.
На этапе д) оператор подносит тепловыделяющую сборку с помощью погрузочно-разгрузочного моста под прямыми углами к отверстию крышки, соответствующему первой ячейке, и к отверстию первой ячейки, а затем оператор передвигает тепловыделяющую сборку вниз в ячейку до тех пор, пока она не будет опираться о низ первой ячейки.
На этапе е) оператор возвращает обратно заглушку первой ячейки, чтобы герметично закрыть первую ячейку и закрыть тепловыделяющую сборку, загруженную в ячейку. Для этого он/она перемещает первый, а затем второй рычаги с помощью расположения стержней в отверстиях и канавках, соответствующих этой операции, что необходимо для расположения гнезда 76 над первой ячейкой. С помощью захватывающего приспособления он/она ловит заглушку, расположенную в гнезде 76, и поднимает ее относительно гнезда 76, не вынося ее из крышки. Далее оператор перемещает первый и второй рычаги в исходное положение.
Далее он/она перемещают заглушку вниз до тех пор, пока она не будет расположена в верхнем конце первой ячейки.
На этапе ж), который проводят только в случае необходимости загрузки более одной тепловыделяющей сборки, оператор выполняет этапы от г) до е) для всех ячеек или для их части.
На этапе з), когда тепловыделяющие сборки расположены на местах и ячейки уплотнены, для того, чтобы лишить тепловыделяющие сборки подвижности в ячейках применяют башмаки.
Оператор отсоединяет пневматический инструмент и с помощью перемещения первого и второго рычагов возвращает обратно пневматическую заглушку, что было описано выше.
На этапе и) отсоединяют средство динамического предотвращения распространения радиоактивности.
Контейнер разгерметизируют.
На этапе к) крышку поднимают с контейнера и располагают в приемном устройстве.
Далее контейнер готов для загрузки, например, на грузовик с целью транспортировки на атомную электростанцию.
Предпочтительно, перед снятием крышки с контейнера предусмотреть этап очистки, например, с помощью всасывания.
Для показанной крышки предусмотрено отсоединение пневматического инструмента до загрузки первой камеры А1 и далее возвращение пневматического инструмента обратно. На самом деле в показанном варианте осуществления изобретения не предусмотрены комбинации положений обоих рычагов для восьми положении без необходимости удаления пневматического инструмента.