ПРИВОД РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к исполнительным механизмам органов воздействия на реактивность, а именно - к приводу системы управления и защиты ядерных реакторов с водой под давлением (водо-водяных энергетических ядерных реакторов).
Известен привод регулирующего органа ядерного реактора патент RU 2241267, включающий в себя кожух, работающий под давлением теплоносителя первого контура, механизм перемещения, штангу, присоединяемую к регулирующему органу, датчик контроля положения регулирующего органа, содержащий фланец корпуса датчика для установки датчика контроля положения регулирующего органа в привод, затвор кожуха, герметизирующий кожух посредством уплотнительного устройства затвора кожуха и нажимного устройства затвора кожуха, при этом уплотнительное устройство затвора кожуха содержит опорную втулку, установленную на бурт кожуха, прокладку сальникового типа, расположенную между торцевым выступом упомянутой втулки, внутренней поверхностью кожуха, торцевой и цилиндрической поверхностями фланца корпуса датчика.
Утверждается, что данная конструкция затвора кожуха позволяет компенсировать возможные вибрационные нагрузки механизма перемещения за счет упругой деформации прокладки и гарантировать нераскрытие стыка между втулкой опорной и буртом кожуха.
Недостатком данного привода является невозможность полной компенсации вибрационных нагрузок, возникающих в механизме перемещения при его работе и передающихся на устройство уплотнения кожуха, обеспечивающее герметичность привода, работающего под давлением первого контура, только за счет упругой деформации одной прокладки, используемой как для герметизации, так и для поглощения вибрации. Ввиду того, что собственные ударные динамические нагрузки распространяются в механизме перемещения в осевом направлении и имеют знакопеременный характер, так как движущиеся части совершают возвратно-поступательные перемещения и соударяются, то образующиеся при этом нагрузки имеют вид противоположно направленного силового воздействия, т.е. как по направлению к прокладке, так и от нее. Указанные перемещения происходят циклически при каждом шаге привода. Таким образом, нагрузки, направленные вверх, воздействуют на прокладку в осевом направлении и только частично поглощаются ею, как демпфером. При этом указанные нагрузки через прокладку передаются на фланец корпуса датчика, кольцо опорное, болты, нажимную втулку и кожух. При обратном воздействии (при нагрузках, направленных вниз) демпфирования прокладкой не происходит вовсе, так как ударная нагрузка передается от втулки опорной на бурт кожуха и от кожуха на нажимную втулку (с байонетным захватом), затем на болты, кольцо опорное и фланец датчика, который в свою очередь, взаимодействует с прокладкой. Такая схема взаимодействия механизма перемещения с элементами устройства уплотнения, находящимися под высоким давлением первого контура и обеспечивающими герметичность, ненадежна, так как при длительной работе привода в режиме перемещения вибрация механизма перемещения передается на нажимную втулку и болты и способна привести к ослаблению усилия затяга болтов и их вывинчиванию. Вибрация способна передаваться по стенкам кожухов также на крышку реактора и далее другому оборудованию, например, на фланцевые соединения оборудования системы внутриреакторного контроля, сборок внутриреакторных детекторов, что может негативно отразиться на их работе. При внесении определенной частотной составляющей колебаний от соседних механизмов перемещения возможно ускорение процесса ослабления усилия затяга болтов и разгерметизация устройства уплотнения кожуха привода и, как следствие, выход радиоактивного теплоносителя за пределы первого контура.
Дополнительную вибрацию механизма перемещения вызывает циркуляция теплоносителя внутри реактора. Особенно воздействию потока теплоносителя механизм перемещения подвержен в нижней его части, расположенной под крышкой реактора.
Задача полезной модели - повышение надежности и эксплуатационных свойств привода органа регулирования и реактора за счет снижения (исключения) воздействия знакопеременных динамических нагрузок и вибрации, возникающих в механизме перемещения, на элементы устройства уплотнения затвора кожуха, находящиеся под давлением первого контура и обеспечивающие герметичность, снижение вибрационных воздействий механизма перемещения привода на другое оборудование реактора, а также снижение вибрации, вызванной воздействием циркуляции потока теплоносителя на механизм перемещения привода.
Технический результат полезной модели:
- снижение вероятности течи теплоносителя первого контура реакторной установки;
- снижение ударных нагрузок на устройство уплотнения затвора кожуха и стенку самого кожуха, снижение воздействия вибрации от механизма перемещения на другое оборудование реактора и, как следствие, повышение надежности привода и реактора.
Технический результат достигается путем снабжения конструкции привода демпфирующими устройствами. Верхнее демпфирующее устройство, расположенное между уплотнительным устройством и механизмом перемещения, поглощает вибрационные нагрузки механизма перемещения, исключая их передачу на элементы уплотнения и бурт кожуха. Кожух в нижней части также соединен с механизмом перемещения через нижнее демпфирующее устройство, с помощью которого поглощаются как собственные вибрационные нагрузки механизма перемещения, так и вибрации, вызванные воздействием циркуляции потока теплоносителя. Таким образом, механизм перемещения соединяется с кожухом через демпфирующие устройства, расположенные в верхней и нижней частях кожуха.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
- на фиг.1 показан общий вид привода регулирующего органа ядерного реактора.
- на фиг.2 показаны узлы соединения механизма перемещения с устройством уплотнения затвора кожуха (вверху) и с самим кожухом (внизу) через демпфирующие устройства.
Привод (фиг.1) регулирующего органа включает в себя кожух 1, находящийся под давлением теплоносителя первого контура, датчик контроля положения регулирующего органа 2, содержащий фланец 3 для установки датчика в привод, блок электромагнитов 4, установленный снаружи кожуха, механизм перемещения 5, установленный внутри кожуха и соединенный с ним через верхнее демпфирующее устройство 6 и нижнее демпфирующее устройство 7, а также штангу 8. Кожух смонтирован на крышке ядерного реактора 9 и испытывает давление теплоносителя первого контура вместе с корпусом датчика и устройством уплотнения затвора кожуха. Штанга соединена с регулирующим органом 10.
Узлы соединения механизма перемещения с устройством уплотнения затвора кожуха и с самим кожухом (фиг.2) включают в себя кожух 1, фланец 3 корпуса датчика контроля положения регулирующего органа 2, прокладку 11, опорную втулку 12, соединенную с верхним демпфирующим устройством 6, нижнее демпфирующее устройство 7, кольцо опорное 13, нажимную втулку 14 с байонетным захватом для фиксации ее на кожухе, болты 15.
Монтаж составных частей привода и затвора кожуха с демпфирующими устройствами производят следующим образом. На кожух 1 (фиг.1) устанавливают блок электромагнитов, взаимодействующий с механизмом перемещения через стенку кожуха посредством электромагнитного поля. В кожух 1 (фиг.1) на демпфирующие устройства 6 и 7 устанавливается механизм перемещения. Опорная втулка 12 (фиг.2), соединенная с демпфирующим устройством 6, устанавливается на верхний бурт кожуха, при этом демпфирующее устройство 7 устанавливается на нижний бурт кожуха. В механизм перемещения заводят штангу 8 (фиг.1). На торец опорной втулки 12 (фиг.2) устанавливают прокладку 11, нижнюю часть датчика контроля положения регулирующего органа заводят в механизм перемещения и в штангу, фланец 3 датчика устанавливают на прокладку, на фланец кольцо опорное 13, и разъем уплотняют с помощью нажимной втулки 14 и болтов 15.
Предлагаемая конструкция привода с демпфирующими устройствами позволяет исключить передачу вибрационных нагрузок механизма перемещения на элементы устройства уплотнения затвора кожуха и стенки кожуха за счет упругих свойств демпфирующих элементов, поглощающих динамические воздействия механизма перемещения.
Полезная модель может быть применена в приводе регулирующего органа ядерных реакторов.