УСТАНОВКА ВСКРЫТИЯ ПЕНАЛА ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности, к средствам для хранения отработавших ядерных топливных элементов реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000 и предназначены для использования в сухом хранилище отработавшего ядерного топлива.
7
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) реактора РБМК-1000 в виде пучков твэлов, помещаемых на АЭС в ампулы, поступает в сухое хранилище в защитном контейнере. Также в сухое хранилище ОЯТ реактора ВВЭР-1000 поступает в виде отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) из «мокрого» хранилища. Далее в камерах комплектации пеналов (ККП) сухого хранилища ампулы и ОТВС перегружаются в корпуса пеналов (см. патенты №№2435239 и 2510087 МПК G21C 19/06), размещенные в поворотных шахтах, и герметизируются сваркой крышек с корпусами. Там же пеналы заполняются через клапаны азотно-гелиевой смесью под избыточным давлением, после чего осуществляется контроль герметичности сварного соединения крышки с корпусом пенала гелиевым течеискателем. При обнаружении протечек гелия на соединение накладывается второй сварной шов, и, в случае негерметичности сварного соединения после наложения второго шва, пенал подлежит вскрытию для перегрузки ОЯТ в другой пенал.
Известна установленная в ККП установка вскрытия пеналов (чертеж 1694-12-0002 разработки Центрального конструкторского бюро машиностроения, г. Санкт-Петербург) представляющая собой стационарное устройство, в которое входят поворотная шахта с приводом вращения, механизм установки и удержания крышки пенала, устройство для срезания сварного шва и проходки с трансмиссиями, соединяющими приводы с исполнительными органами установки вскрытия.
Поворотная шахта, предназначенная для вращения установленного в ней пенала, содержит поворотный корпус, зажимные устройства для центрирования и фиксации пенала в нем, привод для передачи вращения поворотному корпусу, дистанционные передачи, проходящие через проходки с трансмиссией и конические редукторы.
Также около поворотной шахты установлены установки сварки корпуса пенала с его крышкой, заполнения пенала азотно-гелиевой смесью и контроля герметичности сварного шва.
В настоящее время механизм установки и удержания крышки пенала выполнен по патенту №2518159, в соответствии с которым зацепление крышки проводится захватом электромеханического некопирующего мостового манипулятора за втулку с внутренним буртом. Втулка в верхней части идентична по форме и размерам крышке ампулы. Для удержания крышки используется подставка.
Устройство для срезания сварного шва представляет собой фрезерный станок, выполненный по проекту 1694-31-0003 и установленный стационарно на плиту вблизи поворотной шахты. Фрезерный станок включает в себя стойку, состоящую из двух вертикальных направляющих, по которым перемещается сборный корпус со встроенными в него горизонтальными направляющими.
Внутри направляющих расположены вал, передающий вращение шпинделю фрезерной головки, и винтовые пары вертикального и горизонтального перемещений фрезерной головки.
Исполнительные механизмы станка имеют следующие движения:
- вращение шпинделя с инструментом;
- горизонтальное перемещение фрезерной головки;
- вертикальное перемещение фрезерной головки.
Для передачи движений исполнительным механизмам, находящимся в ККП, от приводов, установленных в обслуживаемой зоне, собраны кинематические цепи, состоящие из распределительных и конических редукторов, валов с шарнирными муфтами, проходящих через проходки в защитных стенах с уплотнениями.
Приводы представляют собой редукторы с электромагнитными муфтами, причем выбор движения осуществляется включением соответствующих электромагнитных муфт.
Известная установка вскрытия пеналов работает следующим образом.
Фреза с помощью исполнительных механизмов станка, обеспечивающих вертикальное и горизонтальное перемещение фрезерной головки, располагается над срезаемым сварным швом. Корпус поворотной шахты с установленным в него пеналом приводится во вращение. Приводом вертикального перемещения фрезерной головки осуществляется врезание фрезы в сварной шов и основной металл корпуса и крышки пенала. После проведения нескольких оборотов корпуса поворотной шахты сварной шов срезается, и фрезерная головка отводится в сторону. Далее механизмом установки и удержания крышки пенала открывается замок, крышка снимается с корпуса пенала и ОЯТ перегружается в другой пенал. На порожний корпус пенала вновь устанавливается крышка, и пенал транспортируется на дезактивацию. Как показала практика, продолжительность срезания сварного шва фрезерным станком составляет 6-8 час.
К недостаткам известной установки вскрытия пеналов относится то, что во время срезания сварного шва поворотная шахта не может использоваться для загрузки ампул в пеналы.
В то же время в ККП имеются и неповоротные шахты, служащие для временного хранения не полностью загруженного ампулами пенала до прибытия следующего рейса.
Полезная модель направлена на получение технического результата, заключающегося в создании возможности вскрытия пенала в неповоротной шахте.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке вскрытия, включающей механизм установки и удержания крышки пенала и устройство для срезания сварного шва, вскрываемый пенал размещен в неповоротной шахте, а устройство для срезания сварного шва снабжено приводом поворота режущего инструмента вокруг пенала.
В частном случае исполнения привод поворота режущего инструмента содержит установленные на оси с возможностью вращения вокруг пенала режущий инструмент и привод вращения, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом, установленным на корпусе устройства.
В другом частном случае исполнения привод вращения выполнен реверсивным с регулируемой частотой вращения.
Размещение вскрываемого негерметичного пенала в неповоротной шахте позволяет одновременно с его вскрытием осуществлять загрузку ампул с ОЯТ в пенал, установленный в поворотной шахте, и, тем самым, сократить продолжительность перегрузки ампул.
Включение в устройство для срезания сварного шва привода поворота режущего инструмента вокруг пенала позволяет осуществлять осуществить срезание сварного шва по периметру пенала и вскрытие неподвижного пенала в неповоротной шахте.
Установка на оси с возможностью вращения вокруг пенала режущего инструмента и привода вращения, на выходном валу которого установлена шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом, установленным на корпусе устройства, позволяет при вращении шестерни, за счет ее обкатывания по зубчатому венцу, получить поворотное движение привода вращения и режущего инструмента вокруг пенала, создавая тем самым возможность срезания сварного шва по периметру неподвижного пенала, установленного в неповоротной шахте.
Выполнение привода вращения реверсивным позволяет после полного оборота режущего инструмента вокруг пенала возвращать режущий инструмент в исходное положение для выполнения следующего прохода, не допуская перекручивания питающих кабелей и рукавов.
Выполнение привода вращения с регулируемой частотой вращения позволяет подобрать оптимальную скорость подачи инструмента в зависимости от глубины врезания
На чертеже представлен общий вид установки в разрезе.
Предлагаемая установка вскрытия содержит неповоротную шахту 1, механизм установки и удержания крышки пенала (на чертежах не показан) и устройство 2 для срезания негерметичного сварного шва 3, соединяющего крышку 4 с корпусом 5 пенала 6, установленного в неповоротную шахту 1. Устройство 2 содержит корпус 7, устанавливаемый своим фланцем 8 на крышку 4 и фиксируемый на ней. К корпусу 7 прикреплен зубчатый венец 9. По центральной оси фланца 8 установлена ось 10. На оси 10 с возможностью вращения установлена втулка 11, к которой присоединены реверсивный привод 12, на выходном валу которого установлена шестерня 13, входящая в зацепление с зубчатым венцом 9, и режущий инструмент 14, в качестве которого используется шлифовальная машина 15 с отрезным кругом 16 и кожухом 17 для отвода продуктов резки.
Предлагаемая установка снабжена дистанционным пультом управления и питающим кабелем, рукавом для отсоса продуктов резки, а также рукавом подачи сжатого воздуха (на чертежах не показаны) при применении пневматической шлифовальной машины 15.
Предлагаемая установка работает следующим образом. Негерметичный пенал 6 переводится в неповоротную шахту 1, освобождая поворотную шахту для продолжения перегрузки ОЯТ. Устройство 2 для срезания устанавливается на крышку 4 и фиксируется на ней. Копирующим манипулятором осуществляется подключение шлифовальной машины 15 к рукавам подачи сжатого воздуха и отсоса продуктов резки, реверсивного привода 12 к питающему кабелю и подведение отрезного круга 16 к сварному шву 3. На шлифовальную машину 15 подают сжатый воздух и осуществляют врезание отрезного круга 16 в корень сварного шва 3 на требуемую глубину. Включают реверсивный привод 12. При вращении шестерня 13, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом 9, обкатывается по нему, поворачивая реверсивный привод 12 и прикрепленную к нему втулку 15 вокруг оси 10. При этом прикрепленная к втулке шлифовальная машина 15 также поворачивается вокруг неподвижного пенала 3, осуществляя срезание сварного шва 3 по периметру пенала 6. В зависимости от глубины врезания отрезного круга 16 срезание сварного шва 3 может осуществляться в несколько проходов с возвращением отрезного круга 16 в исходное положение изменением направления вращения реверсивного привода 12. После срезания сварного шва 3 отключают реверсивный привод 12 и подачу сжатого воздуха на шлифовальную машину 15, копирующим манипулятором отсоединяют их от рукавов подачи сжатого воздуха и отсоса продуктов резки и от питающего кабеля и снимают устройство 2 с пенала 6. Далее механизмом установки и удержания крышки пенала крышка 4 может быть снята с корпуса, а ампулы могут быть перегружены в другой пенал.