СИСТЕМА ОЧИСТКИ РАБОЧИХ КАССЕТ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ТИПА ВВЭР-440

Полезная модель относится к области ядерной энергетики касается способов удаления радиоактивных продуктов коррозии материалов первого контура энергоблоков и может быть использована при решении вопросов обеспечения ядерной и радиационной безопасности реакторов, относящихся к реакторам типа водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР), а именно для проведения работ по обеспечению проектного расхода теплоносителя через рабочие кассеты и снижению перепада давления на активных зонах энергоблоков с реакторами типа ВВЭР.
131
При работе энергоблоков с ядерными реакторами типа ВВЭР через определенное время загрязняются дистанционирующие решетки и оболочки тепловыделяющих элементов (твэл), что приводит к снижению проектного расхода теплоносителя через рабочие кассеты и увеличению перепада давления на активных зонах энергоблоков. Результатом чего может явиться перегрев твэл рабочих кассет с возможной их разгерметизацией и досрочной отбраковкой рабочих кассет (с последующим запретом их дальнейшей эксплуатации по критериям отбраковки по уровню удельной активности I в пробе воды пенала контроля герметичности твэл рабочих кассет) или снижение мощности реакторной установки.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
Технический результат: улучшение технических и эксплуатационных параметров системы очистки рабочих кассет за счет упрощения конструкции элементов системы, процесса сборки системы, не высокая цена системы, повышение проектного расхода теплоносителя через рабочие кассеты и снижение перепада давления на активных зонах ядерных реакторов типа ВВЭР-440, повышение уровня ядерной и радиационной безопасности,
продление срока эксплуатации рабочих кассет до проектного значения и поддержание мощности реакторной установки на номинальном (проектном) уровне.
Технический результат достигается тем, что система очистки рабочих кассет ядерного реактора, отличающаяся тем, что состоит из подводного фильтра для очистки воды бассейна выдержки, подводного всасывающего бустерного насоса, который подключен с помощью шлангового переходника гибким шлангом к узлу подключения подводного всасывающего бустерного насоса, установленного на средней дистанционирующей решетке чехла неплотного тип 12 (смысловое содержание приведенного признака в формуле «чехла неплотного тип 12» следующее: «Чехол неплотный тип 12 предназначен для установки в него рабочих кассет, тепловыделяющих сборок и надставок при перегрузке активной зоны реактора ВВЭР-440» (см. «Чехол неплотный тип 12. 1137.36.02.000. Паспорт»)), причем узел подключения подводного всасывающего бустерного насоса имеет посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты ядерного реактора, цилиндрическую часть для входа хвостовика рабочей кассеты ядерного реактора, конусную часть для соединения узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса через приспособление для подключения гибкого шланга со шланговым переходником подводного всасывающего бустерного насоса.
Улучшение технических и эксплуатационных параметров системы очистки рабочих кассет за счет упрощения конструкции элементов системы, процесса сборки системы осуществляется за счет простых элементов: узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса, впервые смонтированного на средней дистанционирующей решетке чехла неплотного тип 12, шлангового переходника подводного всасывающего бустерного насоса, гибкого шланга, наличию универсального гнезда в контейнерном отсеке бассейна выдержки. В системе достигается взаимосвязь всех элементов - подводного фильтра, подводного всасывающего бустерного насоса, узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса,
впервые смонтированного на средней дистанционирующей решетке чехла неплотного тип 12.
С помощью транспортно-технологического оборудования и наличию универсального гнезда, расположенного в контейнерном отсеке бассейна выдержки легко и быстро устанавливается в него чехол неплотный тип 12, который предназначен для транспортировки свежего ядерного топлива с узла свежего топлива энергоблоков в бассейн выдержки, транспортировки отработавшего ядерного топлива из бассейна выдержки одного энергоблока в бассейн выдержки другого энергоблока и транспортировки отработавшего ядерного топлива из бассейна выдержки энергоблока в шахту ревизии корпуса реактора для отправки их на завод регенерации топлива, впервые дополнительно оборудованный узлом подключения подводного всасывающего бустерного насоса. Система очистки рабочих кассет позволяет с помощью узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса: быстро подключить подводный всасывающий бустерный насос к приспособлению для подключения гибкого шланга, находящегося в нижней части узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса, быстро подключить подводный всасывающий бустерный насос к шланговому переходнику насоса. Сборка (монтаж) системы производится в центральном зале энергоблока («посуху»). Рабочая кассета ядерного реактора с помощью перегрузочной машины своим хвостовиком устанавливается в верхнюю часть узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса - посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты.
Подводный всасывающий бустерный насос работает в комбинации с подводным фильтром. Он всасывает воду, которая, проходя через рабочие кассеты ядерного реактора, смывает с дистанционирующих решеток и оболочек твэл рабочей кассеты загрязнения. Частицы размером до 3 мм всасываются и транспортируются в фильтрующий элемент, частицы размером более 3 мм попадают в приемную камеру подводного всасывающего бустерного насоса и затем удаляются из нее в специальных
контейнерах. Впервые при использовании этой системы очищенная вода возвращается в бассейн выдержки, при этом химический состав воды не меняется, что подтверждает обеспечение ядерной и радиационной безопасности при работе системы для очистки рабочих кассет. Впервые с использованием системы очистки рабочих кассет одновременно с очисткой рабочей кассеты ядерного реактора очищается вода бассейна выдержки, снижается уровень дозы облучения персонала, минимизируется уровень радиационного загрязнения стен бассейна выдержки и самих рабочих кассет, повышается уровень ядерной и радиационной безопасности.
Невысокая цена системы очистки рабочих кассет обусловлена тем, что подводный фильтр для очистки воды в бассейне выдержки энергоблока, подводный всасывающий бустерный насос со шланговым переходником, чехол неплотный тип 12 известны (см. «Руководство по эксплуатации подводного фильтра UWS-4») используются на ряде атомных станций для очистки воды бассейнов выдержки и не требуют вложения средств на их приобретение, но они используются только для очистки воды самого бассейна выдержки. Поэтому не требуются дополнительные вложения средств на их приобретение. Узел подключения подводного всасывающего бустерного насоса не дорогостоящий, изготовлен он из нержавеющей стали, процесс его изготовления не сложен.
В результате использования заявляемой системы удаляются загрязнения с дистанционирующих решеток и оболочек твэл рабочей кассеты ядерного реактора, повышается проектный расход теплоносителя через рабочую кассету, снижается перепад давления на активных зонах ядерных реакторов типа ВВЭР-440. В результате чего обеспечивается продление срока эксплуатации рабочей кассеты до проектного значения и поддержание мощности реакторной установки на номинальном (проектном) уровне.
Все отличительные признаки заявляемого технического решения являются существенными, т.к. влияют на достижение технического результата и находятся в причинно-следственной связи с указанным
техническим результатом, а именно с помощью заявляемой полезной модели обеспечивается улучшение технических и эксплуатационных параметров системы очистки рабочих кассет за счет упрощения конструкции элементов системы, процесса сборки системы, не высокая цена системы, повышение проектного расхода теплоносителя через рабочие кассеты и снижение перепада давления на активных зонах ядерных реакторов типа ВВЭР-440, повышение уровня ядерной и радиационной безопасности, продление срока эксплуатации рабочих кассет до проектного значения и поддержание мощности реакторной установки на номинальном (проектном) уровне. Заявляемое техническое решение может быть использовано на атомных станциях с реакторами типа ВВЭР-440.
Одновременно необходимо отметить, что все вышеперечисленные признаки заявляемой полезной модели при проведении патентного и информационного поиска в уровне техники не обнаружены, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условиям патентоспособности, предусмотренной ст.4 Патентного закона РФ.
Предлагаемое устройство проиллюстрировано графическими материалами. На чертежах (схемах) представлена принципиальная схема очистки рабочих кассет ядерного реактора и воды бассейна выдержки.
Фиг.1 - схема системы очистки рабочих кассет;
Фиг.2 - чехол неплотный тип 12 с узлом подключения подводного всасывающего бустерного насоса;
Фиг.3 - узел подключения подводного всасывающего бустерного насоса;
Фиг.4 - посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты;
Фиг.5 - цилиндрическая часть для входа хвостовика рабочей кассеты;
Фиг.6 - конусная часть для соединения узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса через приспособление для подключения гибкого шланга со шланговым переходником подводного всасывающего бустерного насоса с помощью гибкого шланга;
Фиг.7 - приспособление для подключения гибкого шланга к узлу подключения подводного всасывающего бустерного насоса.
Сущность изобретения
Система очистки рабочих кассет ядерного реактора, состоит из подводного фильтра 1 для очистки воды бассейна выдержки 2 энергоблока, подводного всасывающего бустерного насоса 3 со шланговым переходником 21 чехла неплотный, тип 12 4, оборудованного узлом подключения подводного всасывающего бустерного насоса 5. Чехол неплотный тип 12 4 является одним из элементов системы перегрузки и транспортировки ядерного топлива. Для обеспечения процедуры очистки рабочих кассет 6 в бассейне выдержки 2 предусмотрен контейнерный отсек 7 с универсальным гнездом 8, позволяющим устанавливать в него чехол неплотный тип 12 4 для транспортировки ядерного топлива. Чехол неплотный тип 12 4 состоит из цилиндрической обечайки с основанием 9, центральной трубы 10 с байонетным захватом и трех рядов дистанционирующих решеток чехла неплотного тип 12 11, 12, 13. В верхней дистанционирующей решетке 11 выполнено 30 шестигранных отверстий 19, в средней дистанционирующей решетке 12-30 круглых отверстий 20, в нижней дистанционирующей решетке 13 выполнены отверстия для поступления и слива воды (на чертеже не показаны). Шаг размещения ядерного топлива в чехле неплотном тип 12 4 исключает возникновение самоподдерживающей цепной ядерной реакции, как в воздушной среде, так и в среде химобессоленной воды без поглотителя нейтронов. Узел подключения подводного всасывающего бустерного насоса 5 позволяет подключить к нему подводный всасывающий бустерный насос 3 с помощью гибкого шланга 18 через приспособление для подключения гибкого шланга подводного всасывающего бустерного насоса 17. Рабочая кассета ядерного реактора 6 своим хвостовиком устанавливается в посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты 14 узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса.
Узел подключения подводного всасывающего бустерного насоса 5 имеет посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты 14, цилиндрическую часть для входа хвостовика рабочей кассеты 15, конусную часть узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса со шланговым переходником подводного всасывающего бустерного насоса 16, приспособление для подключения гибкого шланга подводного всасывающего бустерного насоса 17 для соединения узла подключения подводного всасывающего бустерного насоса 5 со шланговым переходником подводного всасывающего бустерного насоса.
Работа системы очистки рабочих кассет ядерного реактора.
Система очистки рабочих кассет ядерного реактора монтируется до начала работ по перегрузке ядерного топлива во время проведения планово-предупредительного ремонта энергоблока. Подводный всасывающий бустерный насос 3 работает в комбинации с подводным фильтром 1. Подводный фильтр 1 включается в работу при заполнении водой бассейна выдержки 2 для проведения транспортно-технологических операций с ядерным топливом. Система очистки рабочих кассет работает периодически во время проведения работ по перегрузке отработавшего ядерного топлива после установки рабочей кассеты 6 в узел подключения бустерного насоса 5, смонтированного на средней дистанционирующей решетке 12 чехла неплотного тип 12 4.
В универсальное гнездо 8 контейнерного отсека 7 бассейна выдержки 2 устанавливается чехол неплотный тип 12 4, впервые дооборудованный узлом подключения бустерного насоса 5. В контейнерный отсек 7 бассейна выдержки 2 устанавливается подводный фильтр 1 и подводный всасывающий бустерный насос 3, который гибким шлангом 18 через отверстия чехла неплотного тип 12 4 соединен с узлом подключения подводного всасывающего бустерного насоса 5. Перегрузочной машиной рабочая кассета 6 своим хвостовиком устанавливается в посадочное гнездо для хвостовика рабочей кассеты 14. Подводный всасывающий бустерный
насос 3 всасывает воду, которая проходя через рабочую кассету 6 смывает с дистанционирующих решеток и оболочек твэл рабочей кассеты загрязнения. Частицы размером до 3 мм всасываются и транспортируются в фильтрующий элемент, частицы размером более 3 мм попадают в приемную камеру подводного всасывающего бустерного насоса 3 и затем удаляются из него в специальных контейнерах. Очищенная вода возвращается в бассейн выдержки 2, при этом химический состав воды не меняется, что подтверждает обеспечение ядерной и радиационной безопасности при работе системы очистки рабочих кассет. Кроме этого с помощью подводного фильтра 1 очищается вода самого бассейна выдержки 2.
Использование заявляемой полезной модели по очистке рабочих кассет на АЭС с реакторами типа ВВЭР-440, простой по конструкции и по процессу сборки. Его использование позволит:
- повысить проектный расход теплоносителя через рабочие кассеты;
- снизить перепад давления на активных зонах реакторов типа ВВЭР-440;
- повысить уровень ядерной и радиационной безопасности:
- продлить срок эксплуатации рабочих кассет ядерного реактора до проектного значения из-за исключения досрочной выбраковки (выгрузки) по технологическим и радиационным параметрам:
- поддержать мощность реакторной установки на номинальном (проектном) уровне.