УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ВЫБУРИВАНИЯ УЧАСТКОВ ГРАФИТОВЫХ КОЛОНН КЛАДКИ РЕАКТОРА
DEVICE FOR LOCAL DRILLING OF REACTOR SETTING GRAPHITE COLUMN TRACTS

Изобретение относится устройствам для отвода радиоактивных объектов или материалов из загрузочной зоны реактора и может быть использовано для удаления высокоактивных фрагментов графитовой кладки при выводе из эксплуатации канальных уран-графитовых ядерных реакторов.
Известно устройство для обработки отверстий при проведении капитального и профилактического ремонта уран-графитовых реакторов [RU 2022725 С1, МПК B23B41/00 (2006.01), опубл. 15.11.1994], выбранное в качестве аналога, содержащее штангу, на одном из концов которой размещена инструментальная головка, в которой расположен высокоскоростной планетарный редуктор, а другой конец соединен с приводом вращения. При этом редуктор расположен соосно не менее двум направляющим по обе стороны относительно головки. Редуктор и инструментальная головка кинематически связаны с узлом отсоса отходов обработки. При этом инструментальная головка установлена с возможностью поворота относительно оси штанги, а направляющие выполнены в виде цанговых стаканов, на наружной поверхности которых выполнены утолщения диаметром, не превышающим диаметр инструментальной головки.
Работа известного устройства возможна лишь в вертикальном направлении по оси канала графитовой колонны, что снижает его эффективность при глубоком загрязнении графитового блока продуктами деления и активационными радионуклидами.
Известно устройство для дробления дефектных графитовых блоков кладки ядерного уран-графитового реактора [RU 2027234 С1, МПК G21C19/00, B23D43/02 (2006.01), опубл. 20.01.1995], выбранное в качестве аналога, состоящее из обсадной трубы, в которой размещается штанга с закрепленным шарнирно рабочим инструментом и привод, и копира, установленного в верхней части штанги. Рабочий инструмент выполнен в виде скалывающего пневмоударника со сменным рабочим органом и соединен с копиром. Ось крепления корпуса пневмоударника смещена относительно продольной оси штанги.
Недостатком данного устройства является использование пневмоударника для послойного удаления графита, которое ведет к растрескиванию графитовых блоков, что может привести к трудностям дальнейшего извлечения графитовых фрагментов из ограниченного пространства ячейки при выводе реактора из эксплуатации.
Известно устройство горизонтального выбуривания кернов из стенок скважин или каналов [RU 2454536 С2, МПК E21B49/06, E21B49/00 (2006.01), опубл. 27.06.2012], выбранное в качестве прототипа, содержащее несущую штангу, снабженную приводом вращения и штурвалом подачи, ведомый вал, буровую головку, имеющую канальное отверстие, выполненное в верхней части параллельно ее оси, а в нижней - под углом α в диапазоне 5÷35° относительно ее оси. Ведомый вал связан с трубчатой фрезой, связанной системой каналов с отсосом и содержащей выламыватель кернов. Механизм вращения и одновременной подачи трубчатой фрезы состоит из штурвала подачи по крайней мере двух передаточных втулок и ведомого полого вала, связанных между собой посредством шарнирной передачи, содержащей полые шарниры с углублениями на шарообразной головке, в которых расположены фиксаторы, закрепленные гайкой.
Это устройство имеет следующие недостатки:
- выбуривание графита ограничено углом в 5÷35° градусов относительно оси буровой головки, что создает трудности при бурении графита в горизонтальном направлении;
- использование трубчатой фрезы накладывает ограничения на количество выбуриваемого графита за одну проходку устройства по каналу уран-графитового реактора;
- при использовании полых шарниров в подвижных узлах устройства бурение ограничивается только в одном направлении.
Задачей изобретения является разработка устройства для выбуривания участков графитовой кладки, загрязненных продуктами деления и просыпями ядерного топлива, способного непрерывно удалять слои графита в любых областях графитового блока без его разрушения на фрагменты.
o
Поставленная задача решается за счет того, что устройство выполнено из несущей штанги, снабженной приводом вращения, и отклоняющейся фрезерной головки цилиндрической формы. Фрезерная головка состоит из корпуса, трех конических колес, одно из которых, выполненное заодно с валом, закреплено в корпусе на подшипниках. Второе коническое колесо находится в зацеплении с первым и установлено на оси перпендикулярно оси первого колеса. Третье коническое колесо установлено на игольчатых роликах на оси, имеющей возможность шарнирно отклоняться от оси штанги на угол 90, и сцеплено со вторым колесом. На нем с помощью резьбы закреплена сменная цилиндрическая фреза. На корпусе отклоняющегося конического колеса установлен подшипник с защитными шайбами, с помощью которого нагрузка передается на корпус фрезерной головки. Отклоняющаяся ось с помощью серьги шарнирно связана с тягой, перемещаемой вдоль оси штанги парой винт-гайка.
Положительный эффект достигается за счет того, что используется система из трех конических колес, обеспечивающих движение конической фрезы в трех плоскостях при непрерывном ее вращении. Передача крутящего момента на фрезу осуществляется наборным валом, состоящим из нескольких удлинителей, расположенных на оси штанги. Для передачи вращения используется клиноременная передача, соединяющая электродвигатель и наборный вал штанги. При этом корпус штанги является несущей конструкцией, в которой размещена фрезерная головка, тяга с винтом для отклонения фрезы и внутренний вал. Для выбуривания участков графита на любой высоте графитовой кладки корпус штанги наращивается до необходимой длины наружными удлинителями с помощью байонетных соединений.
На фиг. 1 представлен чертеж устройства в разрезе для локального выбуривания участков графита графитовых колонн кладки реактора.
На фиг. 2 показан внешний вид цилиндрической отклоняющейся фрезы.
На фиг. 3 приведена схема выбуривания участков графитовой колонн канального уран-графитового реактора.
Устройство (фиг. 1) содержит несущую штангу 1, снабженную приводом вращения 2 (фиг. 3), и фрезерную головку 3 (фиг. 2).
Несущая штанга 1 состоит из корпуса 4 с отклоняющей фрезой 5, внутренних 6, средних 7 и наружных 8 удлинителей для наращивания корпуса 4 с помощью байонетных соединений. Корпус штанги 4 является несущей конструкцией, в которой размещена фрезерная головка 3, тяга 9 с винтом отклонения фрезы 10 и внутренний вал 11.
o
Фрезерная головка 3 состоит из корпуса и трех конических колес 12, 13, 14. Первое коническое колесо 12 выполнено заодно с валом 11 и закреплено в корпусе на подшипниках 15. Второе коническое колесо 13 находится в зацеплении с первым коническим колесом 12 и установлено на оси перпендикулярно оси колеса 12. Третье коническое колесо 14 расположено на игольчатых роликах 16 на оси, имеющей возможность шарнирно отклоняться от оси несущей штанги 1 на угол 90. Колесо 14 сцеплено со колесом 13 и на нем с помощью резьбы закреплена сменная фреза 5.
Корпус штанги 4 закреплен в патроне станка 17, расположенного в верхней части устройства, и связан с электродвигателем 18 через клиноременную передачу. В корпусе станка расположен маховик 19, который через средние удлинители 7 сообщается с тягой 9.
Устройство работает следующем образом.
o
После определения областей загрязнения графитовой кладки 20 уран-графитового реактора продуктами деления и просыпями ядерного топлива штанга 1 с фрезерной головкой 3 опускается на заданную глубину технологической ячейки (фиг. 3). Включается электродвигатель 18 и вращение через клиноременную передачу передается на привод вращения 2 несущей штанги 1. Крутящий момент передается на фрезу 5 через наборный вал 11, состоящий из нескольких внутренних удлинителей 6, 7, 8, и систему конических колес 12, 13, 14. Коническое колесо 12, вращающееся вместе с валом 11, приводит в движение коническое колесо 14, в результате чего происходит вращение фрезерной головки 3 вместе с фрезой 5. Путем поворота маховика 19 происходит отклонение фрезерной головки 3 в вертикальном положении на угол до 90 по средствам тяги 9, которая движется вместе со средним удлинителем 7. Круговое движение устройства в горизонтальном положении для выбуривания участков графитовых колонн цилиндрической формы осуществляется при вращении станка вместе с патроном 17 вокруг своей оси.
Для возвращения фрезерной головки 3 вместе с фрезой 5 в исходное положение проводят вращение маховика 19 в обратном направлении. Выбуривание других участков графитовой 20 кладки в выбранной технологической ячейки осуществляется путем изменения длины наборного вала 11 с помощью удлинителей 6, 7, 8 на байонетных соединениях.
Для исключения выхода радиоактивной графитовой пыли из технологического канала, в котором осуществляется локальное бурение, возможна установка дополнительной системы отсоса и фильтрации, расположенной в верхней части предлагаемого устройства на выходе из технологической ячейки. Для улавливания крупнодисперсных осколков в нижней части устанавливается специальный рукав, соединенный с контейнером для хранения радиоактивных отходов.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет проводить локальное выбуривание участков графитовых колонн, загрязненных радиоактивными продуктами деления и просыпями ядерного топлива, исключающее ударное воздействие на графитовую кладку. При этом бурение проводится в любых направлениях на любой глубине выбранной технологической ячейки. Поэтому достигается уменьшение активности графитовых блоков в процессе демонтажа графитовой кладки при выводе реактора из эксплуатации без их разрушения на фрагменты.