Устройство для герметизации горизонтальных экспериментальных каналов исследовательского ядерного реактора

Полезная модель относится к техническим средствам для остановки потока из труб и может быть применена для герметизации горизонтальных экспериментальных (ГЭК) каналов исследовательского ядерного реактора (ИЯР).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство для герметизации ГЭК ИЯР, содержащее штангу с валом внутри и приводом вращения вала и узел уплотнения, который выполнен из трех стальных втулок, две из которых образуют резьбовое соединение «винт-гайка», при этом втулка - «гайка» соединена с валом и на ее внешней поверхности выполнена проточка, в которую установлено кольцо из материала с коэффициентом трения, меньшим, чем у стальной втулки - «винт», а третья втулка неподвижно соединена со штангой и кольцом с образованием зазора между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью втулки «гайка», причем между втулкой «винт» и третьей втулкой установлено уплотнительное кольцо из радиационно стойкого материала с обеспечением контакта с поверхностями втулок. (RU169663, G21C 19/00, 28.03.2017).
Недостатком известного технического решения является отсутствие контроля целостности уплотнительного кольца и канала, в результате чего происходит утечка радиационного теплоносителя, что существенно снижает радиационную и ядерную безопасность реактора.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и безопасности ядерного реактора.
Техническим результатом является обеспечение ограничения течи канала в случае его разгерметизации и контроля целостности уплотнительного кольца и канала.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для герметизации ГЭК ИЯР, содержащее штангу с валом внутри и приводом вращения вала и узел уплотнения, который выполнен из трех стальных втулок, две из которых образуют резьбовое соединение «винт-гайка», при этом втулка - «гайка» соединена с валом и на ее внешней поверхности выполнена проточка, в которую установлено кольцо из материала с коэффициентом трения, меньшим, чем у стальной втулки - «винт», а третья втулка неподвижно соединена со штангой и кольцом с образованием зазора между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью втулки «гайка», причем между втулкой - «винт» и третьей втулкой установлено уплотнительное кольцо из радиационно стойкого материала с обеспечением контакта с поверхностями втулок, так же устройство дополнительно снабжено вторым уплотнительным кольцом, причем между уплотнительными кольцами установлена шайба с отверстием.
Использование в устройстве двух уплотнительных колец, одно из которых, первое, выполнено с меньшим наружный диаметром, чем второе, образуя тем самым зазор между поверхностью кольца и внутренней поверхностью канала, через который идет направленный поток воды на сигнализатор протечек, а также установленной между уплотнительными кольцами подвижной шайбой, в которой выполнено отверстие, для направленного вывода потока, позволяет контролировать целостность ГЭК и первого уплотнительного кольца. Также шайба обеспечивает равномерное распределение усилия между уплотнительными кольцами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство для герметизации ГЭК ИЯР (продольный разрез), на фиг. 2 показан узел уплотнения (продольный разрез).
Устройство для герметизации ГЭК ИЯР состоит из узла уплотнения 1, штанги 2 с фланцем 3 для крепления устройства, вала 4 с приводом для вращения вала 4 и набора защитных колец 5 и защитных блоков 6, расположенных снаружи штанги 2 и внутри вала 4 соответственно.
Узел уплотнения 1 выполнен из набора стальных втулок 7, 8, 9, уплотнительных колец 10 и 11 и подвижной шайбы 12 между ними. Втулки 7 и 8 образуют резьбовую пару «винт-гайка». Втулка - «гайка» 8 свободным от зацепления с втулкой - «винт» 7 концом соединена с валом 4, и на ее внешней поверхности выполнена кольцевая проточка, в которую установлено кольцо 13, выполненное из материала с коэффициентом трения меньшим, чем коэффициент трения у стальной втулки - «винт», например, бронзы. С кольцом 13 одним концом неподвижно соединена втулка 9, обращенная вторым концом в сторону втулки 7. При этом между внутренней поверхностью втулки 9 и внешней поверхностью втулки 8 образован зазор. Между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями втулок 7 и 9 расположены уплотнительные кольца 10 и 11, между которыми установлена подвижная шайба 12.
Для работоспособности в агрессивных условиях уплотнительные кольца 10 и 11 изготовлены из радиационно стойкого материала, например, радиационно стойкой резины или графитового материала «Графлеке».
Кроме одного неподвижного соединения с кольцом 13 втулка 9 имеет второе неподвижное соединение со штангой 2, которое может быть осуществлено разными способами, например, за счет промежуточного между ними элемента - переходной втулки 14.
Пространство в помещении выхода ГЭК может быть ограничено, в то время как не исключена необходимость установки узла уплотнения 1 глубоко внутрь ГЭК. С этой целью штанга 2 и вал 4 могут быть выполнены составными.
Для снижения ионизирующего излучения, проходящего от активной зоны сквозь устройство герметизации ГЭК, узел уплотнения 1 выполнен с радиальными габаритами, максимально приближенными к габаритам канала, а штангу 2 и вал 4 - с переменными диаметрами. Снаружи штанги 2 и внутри вала 4 установлены защитные кольца 5 и блоки 6, выполненные, например, из стали, железобетона или полиэтилена.
При монтаже в канал крупногабаритного узла уплотнения 1 возможно образование перекоса, что затруднит его передвижение по каналу. Для исключения перекоса на узле уплотнения 1 установлены ролики 15.
После установки устройства фланец 3 штанги 2 закрепляется на неподвижной поверхности, например, крепится анкерами к поверхности шибера.
Устройство может работать в двух режимах следующим образом. 1) В случае герметизации ГЭК с выявленным нарушением его целостности устройство обеспечивает герметичный контакт узла уплотнения 1 с поверхностью ГЭК.
Собранное устройство поднимают, например, на тележке до уровня ГЭК. Затем устройство начинают перемещать на необходимую глубину канала. Достигнув заданной точки внутри канала, устройство закрепляют в помещении выхода ГЭК, например, к поверхности шиберу. При этом защитные кольца 5 могут быть установлены как перед монтажом, так в процессе монтажа устройства в канал.
Посредством привода начинают вращать вал 4, вследствие чего вращательное движение от вала 4 передается втулке - «гайка» 8, которая за счет резьбового соединения с втулкой - «винт» 7 накручивается на нее, приближая втулку - «винт» 7 к втулке 9, сдавливая, тем самым, уплотнительные кольца 10 и 11. Таким образом, происходит деформирование колец 10 и 11 в радиальном направлении до полной герметизации канала.
При отказе уплотнительного кольца 10 среда поступает в отверстие, выполненное в шайбе 12, и, двигаясь по внутренней полости узла уплотнения 1 и в зазорах между валом 4 и защитными блоками 6, либо в пазах защитных блоков 6, попадает на сигнализатор протечек системы контроля протечек и далее в систему сбора протечек ГЭК.
2) В случае герметизации ГЭК, целостность которого не нарушена, устройство выполняет функцию «ограничителя течи» для исключения запроектной аварии при разрыве ГЭК и функцию контроля герметичности ГЭК.
Собранное устройство поднимают, например, на тележке до уровня ГЭК. Затем устройство начинают перемещать на необходимую глубину канала. Достигнув заданной точки внутри канала, устройство закрепляют в помещении выхода ГЭК.
Устройство устанавливается без затяжки, при этом уплотнительное кольцо 10 подбирается номинального размера таким образом, чтобы образовать зазор, обеспечивающий поступление протечки в отверстие шайбы 12 и далее в систему сбора протечек ГЭК. Уплотнительное кольцо 12 устанавливается без зазора, но в отсутствие затяжки обеспечивает сообщение газовой полости ГЭК с системой вентиляции.
При обнаружении протечки производится затяжка - вращением вала 4 уплотнительные кольца 10 и 11 поджимаются, либо трубка отвода протечек перекрывается арматурой для минимизации протечки. После подтверждения факта протечки узел уплотнения 1 затягивают нужным усилием и принимают решение о необходимости дополнительных мероприятиях работы с ГЭК.