Система сбора графитовых отходов
GRAPHITE WASTE COLLECTION SYSTEM

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в ядерных реакторах типа РБМК.
В ходе эксплуатации реакторов РБМК было установлено, что при значительных, свыше 30 лет, сроках работы, когда суммарный флюенс нейтронов в активной зоне достигает значений 22·10<sup>21</sup> нейтронов/см<sup>2</sup>, проявляются эффекты формоизменения конструкции активной зоны, обусловленные структурными повреждениями графитовой кладки. Из-за радиационно-термического воздействия увеличиваются в объеме и деформируются блоки, из которых состоят графитовые колонны активной зоны. Горизонтальные технологические зазоры между ними смыкаются, и в результате дальнейшего взаимодействия средние по высоте блоки колонн смещаются в направлении от центра активной зоны к периферии, придавая графитовой кладке бочкообразную форму. Нежелательным следствием такого явления становится искривление каналов, которое в предельном состоянии может привести к нарушению безопасной эксплуатации реактора.
В качестве количественной меры искривления каналов используют значение их горизонтального прогиба (стрелы прогиба). Максимальная величина стрелы прогиба регламентируется. Если искривление каналов оказывается выше регламентируемого значения, дальнейшая эксплуатация реактора не допускается.
Для исключения подобной ситуации в реакторах РБМК предусмотрен комплекс мероприятий, получивший наименование технологии восстановления ресурсных характеристик (ВРХ).
Известен способ восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК, заключающийся в том, что при прогибе колонн, установленных в активной зоне рядами, из них извлекают каналы, графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы, после чего калибруют отверстия колонн и снова размещают в них каналы. Отличительной особенностью известного способа является то, что разрезают блоки колонн, не имеющих смежных граней, установленных, по крайней мере, в рядах от 7-го и до 15-го, считая от центра активной зоны. При этом у блоков колонн выполняют по два или четыре оппозитных реза, а фрагменты смещают пошагово от внутренних рядов к внешним /RU 2563960, G21C 1/06, 2015/. При этом известно, что в процессе операции резки радиоактивную графитовую крошку локализуют и удаляют. Однако не описано оборудование, используемое для удаления радиоактивной графитовой крошки.
Известно оборудование для сбора графитовых отходов /RU2137221, G21C 1/12, 1999/, включающее буровой инструмент и два контейнера, один из которых установлен в подреакторном помещении под дефектной ячейкой, а другой контейнер установлен на плитном настиле. Данное техническое решение принято за прототип. Использование прототипа крайне непроизводительно и сопряжено со значительными дозовыми нагрузками для персонала, осуществляющего ремонт графитовой кладки реактора. Указанный недостаток связан с необходимостью ручной транспортировки радиоактивного графита из подреакторного помещения в транспортный коридор. Эти помещения находятся на значительном удалении друг от друга.
Техническая проблема заключается в создании системы сбора графитовых отходов, полученных после резки и калибровки графитовой кладки реактора РБМК, лишенной указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении производительности проводимых работ и снижении дозовой нагрузки на персонал.
Для решения указанной технической проблемы, а также для достижения заявленного технического результата предлагается система сбора графитовых отходов, полученных после резки и калибровки графитовой кладки реактора РБМК, включающая бункер. Отличительной особенностью предлагаемой системы сбора графитовых отходов является то, что она дополнительно содержит систему пневмотранспорта, состоящую из, по меньшей мере, одного приемного патрубка, трубопроводов,  циклонного фильтра с питателем, по меньшей мере, одного фильтра грубой очистки с питателем, фильтрующей колонны, аспирационной установки, фильтра Петрянова, а также содержит шнековый транспортер с шиберной заслонкой и защитным контейнером. Причем всасывающий патрубок аспирационной установки соединен с фильтром Петрянова, который через систему трубопроводов соединен с фильтрующей колонной, которая в свою очередь через систему трубопроводов соединена с  фильтром грубой очистки.  При этом  фильтр грубой очистки через гибкий трубопровод соединен с циклонным фильтром и, также,  как и циклонный фильтр, через питатель соединен с бункером, причем циклонный фильтр через систему трубопроводов соединен с приёмным патрубком системы сбора.
Дополнительно предлагается трубопроводы выполнить гибкими и/или разборными.
Дополнительно предлагается оснастить шнековый транспортер выравнивающим устройством, предназначенным для выравнивания графитовых отходов, с целью максимального заполнения защитного контейнера. При этом выравнивающее устройство может быть оснащено пневматическим или электрическим приводом.
Дополнительно предлагается защитный контейнер установить на железнодорожной тележке с пневматическим приводом. Полезно, чтобы железнодорожная тележка была выполнена с грузоподъемностью не менее 10 тонн.
Дополнительно предлагается на всасывающем патрубке аспирационной установки установить анемометр, а на фильтрующих колоннах и трубопроводах установить пневмотрубки, подключенные к датчикам перепада давления.
Дополнительно предлагается систему оборудовать блоком управления, оснащенным вторичными приборами, соединёнными с датчиками перепада давления, датчиками уровня, анемометрами, датчиком шиберной заслонки шнекового транспортера, двигателем шнекового транспортера и удаленно - управляемыми видео камерами. При этом блок управления соединен с персональным компьютером.
Дополнительно предлагается оборудовать систему специальным программным обеспечением, способным работать на персональном компьютере и отслеживать показания всех датчиков системы и управлять электродвигателями шнекового транспортера, питателей и аспирационными установками.
Также дополнительно предлагается фильтр грубой очистки выполнить самоочищающимся.
Выполнение установки сбора графитовых отходов, полученных после резки и калибровки графитовой кладки реактора РБМК с предлагаемыми существенными признаками позволяет производить автоматический сбор и транспортировку графитовых отходов с минимальным участием персонала на расстояние до 200 метров. Таким образом, достигается технический результат.
На фиг. 1 представлен схематический вид сбоку на установку, где 1 - бункер, 2 - приемный патрубок, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9- трубопроводы, 10 - защитный контейнер, 11 - циклонный фильтр с питателем 12, 13 - самоочищающийся фильтр грубой очистки  с питателем 14, 15 - фильтрующая колонна, 16 - аспирационная установка, 17 - фильтр Петрянова, 18 - шнековый транспортер с шиберной заслонкой 19, 20 — выравнивающее устройство, 21 - железнодорожная тележка, 22 - анемометр, 23 — пневмотрубки, 24 - датчики перепада давления, 25 — датчик уровня бункера, 26 — датчик шиберной заслонки, 27 - видеокамеры, 28 - блок управления, 29 - персональный компьютер, 30 – датчик уровня защитного контейнера, 31 — система пневмотранспорта.
Система работает следующим образом. Перед началом процедуры сборки графитовых отходов, оператор, управляющий системой с помощью программного обеспечения, установленного на персональном компьютере 29, либо с помощью блока управления 28, запускает питатели 12, 14 и аспирационные установки 16. Далее приемные патрубки 2 располагают под ячейками, подлежащими резке/калибровке. Затем, после выхода аспирационных установок 16 на необходимую мощность, (контролируется по параметрам рабочей частоты частотных преобразователей, расположенных в блоке управления 28, и по скорости воздушного потока, получаемой от анемометров 22) по показаниям датчиков контролируется целостность трубопроводов 3 - 9 и работоспособность фильтров 13, фильтров, содержащихся в фильтровальной колонне 15 и фильтров Петрянова 17, и, если все параметры в норме, выдается разрешение на выполнение операций резки/калибровки. После начала операции резки/калибровки графитовые отходы, под воздействием разряжения, создаваемого аспирационными установками 16, проходят через приемный патрубок системы 2, систему гибких и жестких трубопроводов и попадают в циклонный фильтр 11. В циклонном фильтре 11 значительная часть графитовых отходов попадает в низ фильтра, откуда через питатель 14 ссыпается в бункер 1, соединенный со шнековым транспортером 18. Из циклонного фильтра 11 воздух, содержащий графитовую пыль попадает в систему самоочищающихся фильтров грубой очистки 13. В самоочищающемся фильтре грубой очистки воздух с графитовой пылью проходит очередную стадию очистки, осевшая в фильтре графитовая пыль ссыпается вниз фильтра и через питатель 14 попадает в бункер 1. Далее воздух, с графитовой пылью под воздействием разряжения, создаваемого аспирационными установками 16, через систему трубопроводов проходит через фильтрующие колонны 15, через фильтры Петрянова 17, через электродвигатели аспирационных установок 16 и сбрасывается в спецвентиляцию.
В случае, когда срабатывает датчик уровня 25 бункера 1, оператор, управляющий системой включает шнековый транспортер 18, который перемещает графит из бункера 1 в защитный контейнер 10, установленный на железнодорожной тележке 21. В случае, когда срабатывает датчик уровня защитного контейнера 30, необходимо переставить сброс шнекового транспортера 18 на другой защитный контейнер, предварительно, во избежание просыпки графита, закрыв шиберную заслонку 19. После установки сброса шнекового транспортера на новый защитный контейнер шиберную заслонку 19 необходимо открыть. При попытке включить шнековый транспортер 18 с закрытой шиберной заслонкой 19 блок управления 28 запретит эту операцию. Заполненный защитный контейнер 10, после отключения от него сброса шнекового транспортера 18 необходимо закрыть крышками и на железнодорожной тележке выкатить к воротам транспортного коридора, откуда его заберет погрузчик.  В случае, когда срабатывает датчик перепада давления 24 одного из фильтров необходимо выполнить замену данного фильтра.
Принцип работы самоочищающегося фильтра грубой очистки.
Самоочищающийся фильтр грубой очистки 13 состоит из металлического корпуса и фильтрующего элемента, помещенного внутрь корпуса. Под воздействием разряжения, создаваемого аспирационными установками 16, воздух, попав в самоочищающийся фильтр грубой очистки через входной патрубок, проходит через фильтрующий элемент внутри корпуса и пыль, содержащаяся в воздухе, остается на стенках фильтрующего элемента. Воздух, пройдя через фильтрующий элемент, следует в выходной патрубок и далее по системе. Далее с заданным периодом внутрь фильтрующего элемента осуществляется кратковременный впрыск воздуха с избыточным давлением. При впрыске воздуха пыль, осевшая на стенках фильтрующего элемента, сбрасывается вниз корпуса, откуда с помощью питателя 14 сбрасывается в бункер 1.