ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКТ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для проведения на атомных станциях (АС) транспортно-технологических операций с ядерным топливом в виде тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов.
Известен «Транспортный упаковочный комплект для транспортирования и хранения ядерного топлива», патент RU 2241268, G 21 F 5/008, опубл. 2004.11.27. Транспортный упаковочный комплект содержит корпус, образуемый трубами с фланцами и опорными стойками с присоединенными к ним верхними опорами с фиксаторами, нижними опорами с отверстиями под размещение фиксаторов и грузовыми проушинами. Кроме того, он содержит крышки с крепежными деталями, закрепляемые на фланцах труб, пеналы и деревянные вкладыши, устанавливаемые внутри труб и образующие рабочие ячейки для размещения ТВС.На фланцах труб закреплены демпферы, опирающиеся на крышки и имеющие выемки или отверстия для размещения крепежных деталей крышек. К нижним опорам присоединены с помощью амортизаторов опорные листы с отверстиями для размещения фиксаторов. Деревянные вкладыши снабжены выемками, в которых по длине активной зоны ТВС размещены поглощающие поток нейтронов, примыкающие к пеналам стальные пластины.
Известен «Транспортно-упаковочный комплект для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива», патент RU 2127919, G 21 F 5/008, опубл. 1999.03.20, Транспортно-упаковочный комплект содержит чехол, корпус с полостью, крышку, фиксирующие элементы. На чехле, выполненном со съемной крышкой, установлена защитная обечайка, входящая в расточку на внутренней поверхности корпуса. Защитная обечайка имеет диаметр, больший диаметра чехла. При этом на расточке корпуса установлены дополнительные шпонки.
Известен контейнер для длинномерного радиоактивного изделия патент RU 1597000, G 21 F 5/00, опубл. 1995.12.20. Контейнер содержит корпус, установленный вертикально и выполненный из радиационно-защитного материала, с полостью, открытой снизу и предназначенной для размещения изделия с захватной головкой и подвеской в виде стакана, лебедку, трос, захват, закрепленный на конце троса и имеющий корпус 9 цилиндрической формы с нижним торцом и упором, и центрирующее приспособление, включающее в себя кольцо, установленное на упор с возможностью вертикального перемещения вдоль корпуса захвата, рычаги (не менее трех), имеющие два прямолинейных участка с изгибом и закрепленные концом первого прямолинейного
участка с возможностью поворота относительно кольца в плоскости, проходящей через ось корпуса захвата, упоры, расположенные на кольце с возможностью взаимодействия с первыми прямолинейными участками рычагов и колеса, установленные на конце второго прямолинейного участка каждого рычага с возможностью вращения.
Известные технические решения предназначены для транспортирования топлива виде отработавших ТВС, подлежащих извлечению из реактора по тем или иным причинам: наличие дефектов или повреждений, необходимость замены в связи с полным выгоранием и т.п., для последующей утилизации или захоронения. На этапах загрузки в транспортный контейнер и транспортирования отработавших ТВС не предъявляются требования сохранения их целостности с целью обеспечения пригодности ТВС к дальнейшему использованию их в качестве топлива.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является транспортно-технологический комплект для транспортирования ТК-8 (Шведов В.П. и др., Ядерная технология, М.: Атомиздат, 1979 г., стр.157 и 158), предназначенный для транспортирования железнодорожным транспортом отработавших ТВС ядерного реактора типа реактора большой мощности канального (РБМК). Известный транспортно-технологический комплект включает транспортер в виде специального грузового вагона, установленные на транспортере контейнер и устройство кантования контейнера, крышку контейнера и чехол для отработавших ТВС, размещенный в контейнере. Контейнер и специальный грузовой вагон составляют одну конструкцию: вагон - контейнерный агрегат. Вагон конструктивно состоит из железнодорожного транспортера с кузовом и установленными в нем защитным контейнером, тремя опорами контейнера и приводом поворота контейнера. В транспортном положении контейнер расположен горизонтально вдоль оси вагона и закреплен по концам на двух опорах. В средней части контейнера имеются цапфы, ось которых является осью поворота контейнера в вертикальное положение. Поворот контейнера в вертикальное положение осуществляется при загрузке в него топливных сборок на АС и извлечении их на заводе регенерации. Разворот контейнера осуществляется с помощью электропривода и тросовой системы, связывающей барабан привода и два шкива на контейнере. Отработавшие ТВС загружают в контейнер вагона в многоместном транспортном чехле. Загрузку (выгрузку) чехла осуществляют при вертикальном положении контейнера через его горловину.
Контейнер, представляющий собой стальную толстостенную в нижней и тонкостенную в верхней части трубу с днищем, цапфами и крышкой в виде пробки-захвата, является тарой для чехла и биологической защитой. Выполнение верхней части контейнера тонкостенным с целью уменьшения металлоемкости не обеспечивает
надежную биологическую защиту обслуживающего персонала при загрузке (выгрузке) ТВС.
При проведении на АС транспортно-технологических операций облученного топлива ядерных реакторов типа РБМК в активной зоне находятся топливные сборки всего спектра выгораний - от минимального до максимального выгорания. Большая часть сборок в остановленном реакторе одного энергоблока АС имеет значительную ценность, т.к. выгорание топлива в них значительно меньше проектного. Такие облученные сборки можно перегрузить в активную зону работающего реактора другого энергоблока АС и дожечь в нем. Это позволит сократить как количество свежих ТВС, требующихся для работы реактора другого энергоблока, так и полную массу отработавшего ядерного топлива, подлежащего хранению на станции.
С учетом российских и международных норм безопасности при проведении транспортно-технологических операций по транспортированию облученного топлива из одного реактора для дожигания в другом необходимо, как при нормальной эксплуатации, так и в случае аварий исключить механические повреждения перегружаемых облученных ТВС, предотвратить достижения критичности; обеспечить надежную радиационную защиту; предотвратить недопустимый выход радиоактивности; обеспечить пожарную безопасность и физическую безопасность.
Задачей заявляемого изобретения является в радиационно-безопасных условиях транспортировать от одного энергоблока, снимаемого с эксплуатации, для дожигания на другом энергоблоке, включая энергоблок другой АС, топливо в виде облученных ТВС, не израсходовавших свой топливный ресурс.
Технический результат от использования изобретения заключается в сохранении работоспособности и обеспечения пригодности транспортируемых облученных ТВС для использования в качестве топлива на другом энергоблоке на территории АС и за ее пределами.
Указанный технический результат достигается тем, что в транспортно-технологическом комплекте для транспортирования топлива реактора атомной станции, включающем транспортер, установленный на нем с возможностью кантования контейнер, крышку контейнера и чехол, крышка контейнера снабжена прижимным устройством, и установлена с возможностью перемещения на каретке, направляющие которой установлены на несущей раме транспортера с возможностью соосного взаимного расположения крышки с прижимным устройством и торца горловины корпуса контейнера, устройство кантования выполнено в виде по крайней мере одного гидроцилиндра, закрепленного одним концом на несущей раме транспортера, а другим - к
кронштейну на корпусе контейнера, а транспортер дополнительно содержит по крайней мере два гидравлических домкрата, установленных на несущей раме транспортера. При этом транспортно - технологический комплект дополнительно содержит, страховочные выносные опоры, зафиксированные на несущей раме, корпус контейнера выполнен цилиндрическим и равномерно толстостенным, а в верхней части контейнера установлен и зафиксирован демпфер, выполненный в виде полого цилиндра, стенка которого имеет регулярную систему прорезей.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 представлена схематическое изображение транспортно-технологического комплекта для транспортирования ядерного топлива атомной станции, на фигуре 2 - вид А транспортно-технологического комплекта, на фигуре 3 - выносной элемент Б - крышка контейнера с прижимным устройством.
Транспортно-технологический комплект включает (фиг.1) железнодорожный транспортер 1, установленный на нем с возможностью кантования контейнер 2 с расположенным внутри чехлом 3.
Транспортер 1 дополнительно содержит по крайней мере два гидравлических домкрата 4, установленных на несущей раме транспортера 1, обеспечивающих возможность вывешивания с заданной точностью несущей рамы транспортера в транспортных коридорах энергоблоков АС. Вывешивание необходимо для обеспечения сейсмической защиты облученных ТВС при выполнении операций перегрузки топлива (установки чехла 3 с облученными ТВС в контейнер 2 и извлечение из контейнера 2). Тем самым обеспечивается прямая кинематическая связь несущей рамы с полом транспортного коридора, минуя рессорные комплекты серийных ходовых тележек железнодорожного транспортера, которые не обеспечивают необходимую категорию сейсмоустойчивости, предусмотренную, федеральными нормами и правилами. Кроме того, гидравлические домкраты 4 воспринимают ударные нагрузки на транспортер 1 в случае аварийной ситуации: падения чехла в контейнер.
Контейнер 2 предназначен для размещения чехла 3 с облученными ТВС, демпфера 5, защиту от ионизирующего излучения и удержание радионуклидов от выхода за пределы корпуса. Контейнер 2 с чехлом 3 установлен и зафиксирован на несущей раме транспортера 1 с помощью цапфенных опор. Корпус контейнера 2 представляет собой цилиндрический толстостенный сосуд.
Устройство кантования контейнера 2 выполнено в виде по крайней мере двух гидроцилиндров 6, закрепленных одним концом на несущей раме транспортера 1, а
другим - к кронштейну на корпусе контейнера 2, и обеспечивает кантование контейнера 2 в вертикальное положение.
При этом транспортно - технологический комплект дополнительно содержит (фиг.2) по крайней мере две страховочные выносные опоры 7, зафиксированных на несущей раме.
Крышка с прижимным устройством 8 (фиг.3) предназначена для закрывания и уплотнения горловины корпуса контейнера 2, находящегося в горизонтальном положении на транспортере 1. Крышку с прижимным устройством 8 устанавливают на каретке 9, которая, перемещаясь по направляющим, позиционируют крышку с прижимным устройством 8 относительно торца горловины контейнера 2. Каретка 9 и направляющие предназначены для продольного перемещения крышки с прижимным устройством 8 относительно торца горловины контейнера 2. Направляющие каретки 9 устанавливают на несущей раме транспортера 1 и обеспечивают взаимное расположение крышки с прижимным устройством 9 и торца горловины контейнера 2 для их стыковки. Крышка с прижимным устройством 8 является быстросъемной.
В верхней части контейнера 2 установлен и зафиксирован демпфер, 5 который служит опорой для чехла при нормальной эксплуатации, а также обеспечивает снижение динамических нагрузок, возникающих в случае падения чехла с облученными ТВС в корпус контейнера 2 при осуществлении загрузки или выгрузки. Он представляет собой полый цилиндр, вставляемый в корпус контейнера 2 верхней части. Цилиндр по всей длине (высоте) имеет регулярную систему одинаковых прорезей, расположенных в шахматном порядке. В каждом сечении, перпендикулярном оси цилиндра и имеющем прорези, число прорезей равно шести. Прорези одного ряда отделяются друг от друга равными по ширине перемычками сплошного металла. Два соседние ряда прорезей отделяются друг от друга сплошным металлом, образующим сплошной поясок. Расположение прорезей в двух соседних рядах таково, что перемычки одного ряда располагаются над серединами прорезей соседнего ряда и т.д.
Чехол 3 предназначен для размещения в нем отработавших ТВС и устанавливается в корпусе контейнера 2 с соблюдением требований ядерной безопасности.
Транспортирование ядерного топлива в виде облученных ТВС транспортно-технологическим комплектом для может быть осуществлена следующим образом:
Транспортер 1 с контейнером 2 подается на место кантования. При помощи гидравлических домкратов 4 несущую раму транспортера 1 с контейнером 2 вывешивают. После чего выдвигают и фиксируют страховочные выносные опоры 7. Затем разгерметизирют крышку с прижимным устройством 8 и отводят крышку с прижимным устройством 8 от горловины контейнера 2. При помощи гидроцилиндра 6 осуществляют
кантование контейнера 2 в вертикальное положение. После кантования контейнер 2 фиксируют упорами вертикальном положении и извлекают чехол 3 для последующей последовательной загрузки облученных ТВС.
После заполнения всех гнезд чехла 3 последний помещают в контейнер 2, который кантуют из вертикального положения в горизонтальное с помощью гидроцилиндра 6, установленного на транспортере 1. После чего транспортер переводят в транспортное положение и осуществляют его транспортирование на другой энергоблок для дожигания.
Изобретение позволяет в условиях ядерной безопасности, транспортировать облученные ТВС с выгоранием топлива менее проектного, сохраняя их работоспособность и пригодность для дожигания на другом энергоблоке по территории АС и за ее пределами. При этом изобретение позволяет обеспечить надежную радиационную защиту персонала АС при загрузке чехла с облученными ТВС в контейнер, перевозке и выгрузке, исключить выход радионуклидов в окружающую среду, обеспечить рассеивание остаточного тепловыделения облученных ТВС.