УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ЧЕХЛОВ С ОТРАБОТАВШИМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ
DEVICE FOR TRANSFERRING COVERS WITH SPENT NUCLEAR FUEL

Изобретение относится к области ядерной энергетики, к основному технологическому оборудованию для транспортно-технологических операций обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом, в частности к устройствам для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом.
К оборудованию обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом предъявляются следующие требования:
- все операции выполняются в специально оборудованной защитной камере.
- применяются специальные грузоподъемные приспособления, исключающие самопроизвольное расцепление с изделиями, содержащими отработавшее ядерное топливо.
Известна система для перегрузки и консервации ядерного топлива, в состав которой входят: промежуточный бокс с конвейерным устройством, вертикальные каналы, средства герметизации. Канал для перемещения предназначен для передачи топливных сборок от транспортного контейнера реакторного отделения в защитную камеру. Защитная камера служит для связи канала для перемещения с экранированной камерой и содержит устройства для герметизации канала для перемещения, соединения с контейнерами конвейерного устройства, снятия и обратной установки крышек с контейнеров. В конвейерном устройстве размещены водонепроницаемые контейнеры с крышками, предназначенные для установки в них топливных сборок и отражательных элементов. Конвейерное устройство осуществляет перемещение контейнеров с установленными в них топливными сборками между каналом для перемещения и транспортным каналом. Через транспортный канал контейнеры с установленными в них топливными сборками перемещаются в зону хранения.
(Патент Великобритании №2023911, МПК G21C 17/06; G21C 19/06; G21C 19/32, опубликовано 03.01.1980).
Защитная камера содержит большое количество механизмов, обеспечивающих работу системы, доступ к которым затруднен, что приводит к снижению надежности и ремонтопригодности.
Известно устройство для опускания и подъема тепловыделяющих элементов, включающее подвешенный на блоках захват, расположенный в защитной камере, предназначенное для загрузки и выгрузки тепловыделяющих сборок в транспортный контейнер (WO 2009135900, МПК G21C 19/32, опубликовано 12.11.2009).
Известно устройство для перегрузки капсулы с отработавшим ядерным топливом, содержащее транспортную трубу для перегрузки капсулы, грузовой канат кранового механизма с закрепленным на нем захватом. С целью предотвращения падения капсулы при обрыве грузового каната кранового механизма или при аварийном раскрытии захвата транспортная труба оборудована подвижной опорой, снабженной откидными двуплечими рычагами, перекрывающими центральное отверстие опоры и взаимодействующими с капсулой и стенками транспортной трубы, цилиндрическая поверхность которой переходит в коническую, а подвижная опора гибкими связями через систему неподвижных и подвижных блоков, каждый из которых оборудован пружиной, барабаном, оборудованным тормозом, и противовесы соединены с механизмом включения тормоза, снабженным пружиной, причем пружины имеют возможность взаимодействия с конечными выключателями при увеличении усилия в гибких связях, а масса противовесов больше массы подвижной опоры (А.С. №1235387, МПК G21C 19/32, приоритет 06.09.1984).
Известно устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок, включающее радиационно-защитный агрегат, грузоподъемный механизм, наводящее устройство с приемной воронкой, расположенное над камерой разделки отработанных тепловыделяющих сборок, в которой находится контейнер-накопитель отработанных тепловыделяющих сборок. Радиационно-защитный агрегат снабжен захватами для их стыковки с отработанных тепловыделяющих сборок и их загрузки в контейнер железнодорожной платформы.
(Патент РФ №2094863, МПК G21C 19/00, опубликовано 1997.10.27).
Недостатком данных устройств является то, что они не обеспечивают достаточную биологическую защиту, так как возможно попадание отработавшего ядерного топлива из упаковки во внешнюю среду.
Известно устройство для перегрузки капсулы с отработавшим ядерным топливом, содержащее транспортную трубу, предназначенную для перегрузки капсулы, грузовой канат кранового механизма с закрепленным на нем захватом и механизм удержания капсулы от падения, причем последний включает захват, взаимодействующий с капсулой посредством строповочного приспособления, установленного на торцевой поверхности капсулы, и через систему гибких связей, соединен с механизмом включения тормоза, взаимодействующим с конечными выключателями кранового механизма. (Патент РФ №2066488, МПК G21C 19/00, G21C 19/32, опубликовано 10.09.1996).
Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для перегрузки капсулы в одноместный контейнер, таким образом, оно не может быть использовано для перегрузки капсул с отработавшим ядерным топливом в многоместный контейнер.
Известно устройство для обращения с отработавшим ядерным топливом в защитной камере в виде крана, содержащего захват, механизмы подъема груза, механизм управления захватом, при этом для перемещения грузового захвата используются два независимых грузовых каната, проходящих через два направляющих блока, установленных под углом один над другим на грузовой тележке, при этом линия пересечения плоскостей, проходящих через центры канавок блоков, совпадает с вертикальной осью захвата с возможностью исключения смещения центра масс груза при обрыве одного из грузовых канатов, на грузовой тележке размещаются направляющие блоки канатов основного и аварийного механизмов перемещения и управления захватом и привод перемещения тележки, тросовые барабаны основного и аварийного приводов перемещения и управления захватом, установленные стационарно, например, на противоположных сторонах внутри защитной камеры, приводятся в движение с помощью валов, проходящих сквозь закладные, установленные в потолочном перекрытии защитной камеры, и приводов, расположенных вне защитной камеры в «чистых» помещениях, управляемый грузовой захват подвешен на блоковом подвесе, выполненном в виде рамы, на осях которой установлены коромысла с блоками для двух основных силовых канатов (Патент РФ №2352516, МПК В66С 17/00, опубликовано 20.04.2009).
Недостатком данного устройства является недостаточная биологическая защита, большая часть механизмов находится в защитной камере, что затрудняет доступ для обслуживания оборудования.
Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и радиационной безопасности работы для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом, содержащем захватное устройство, подвешенное на двух независимых канатах на сдвоенных блоках внутри защитной камеры, блоки подъемной лебедки, тросовые барабаны, установленные стационарно на перекрытии, в сквозном отверстии перекрытия установлен защитный корпус, на верхнем торце защитного корпуса выполнена выемка, в которую установлена защитная плита, с возможностью регулирования ее положения, зазоры между защитным корпусом и защитной плитой заполнены биологической защитой, блоки подъемной лебедки установлены на защитной плите и состоят из трех групп парных блоков.
Кроме того, три группы парных блоков включают парные уравнительные блоки, расположенные один над другим, оси которых ориентированы под углом по отношению друг к другу, парные отклоняющие направляющие блоки, оси которых расположены под углом друг к другу, и парные соосные направляющие блоки.
Кроме того, для регулирования положения защитной плиты в двух перпендикулярных горизонтальных направлениях вручную на каждой ее стороне симметрично боковым сторонам установлены регулировочные винты. Кроме того, в качестве биологической защиты в зазоры между защитным корпусом и защитной плитой засыпана свинцовая дробь.
Кроме того, для предотвращения перекоса защитной плиты в процессе эксплуатации с двух сторон плиты установлены прижимы.
Кроме того, в защитной плите выполнены отверстия для прохода двух независимых грузовых канатов, для уменьшения диаметров отверстий с целью уменьшения радиоактивного воздействия, ручьи последовательно соединенных независимыми канатами уравнительных блоков, направляющих блоков и ручьи расположенных под ними блоков захватного устройства выполнены совпадающими.
Кроме того, в крайнем верхнем расположении захватное устройство расположено в сквозном отверстии защитного корпуса.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - общий вид устройства для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом.
Фиг.2 - общий вид устройства для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом в плане.
Фиг.3 - расположение блоков на защитной плите устройства для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом.
Фиг.4 - защитная плита с расположенным под ней захватным устройством.
Фиг.5 - схема расположения блоков захватного устройства.
Фиг.6 - схема запасовки грузовых канатов.
Устройство для перегрузки чехлов с отработавшим ядерным топливом включает в себя установленный в сквозном отверстии перекрытия 1, предназначенном для защиты от облучения, защитный корпус 2, ниже перекрытия 1 расположена защитная камера 3 комплектации чехлов, на верхнем торце защитного корпуса 2 выполнена выемка, в которую установлена защитная плита 4, на которой установлены три группы парных блоков подъемной лебедки со встроенными датчиками (на фиг. не обозначены), включающие парные уравнительные блоки 5, расположенные один над другим, оси которых ориентированы под углом по отношению друг к другу, а с двух сторон от уравнительных блоков 5 расположены парные отклоняющие направляющие блоки 6, оси которых расположены под углом друг к другу на одном уровне по высоте, и парные соосные направляющие блоки 7.
На перекрытии 1 камеры 3 комплектации чехлов с одной стороны от защитной плиты 4 расположены тросовые барабаны 8 и 9, установленные стационарно на рамах 10 и 11, расположенные на разном уровне по высоте.
На перекрытии 1 расположены основные редукторы 12 приводов перемещения захватным устройством 13, расположенным в защитной камере 3 комплектации чехлов, размещенным на блоковом подвесе 14 в виде рамы с установленными на ней сдвоенными блоками 15, подвешенными на двух независимых грузовых канатах 16 и 17. Захватное устройство 13 снабжено системой управления с микровыключателями (на фиг. не показана).
Тросовые барабаны 8 и 9 выполнены с правой и левой нарезкой для навивки на каждый двух ветвей грузовых канатов 16 и 17. и снабжены датчиками положения захватного устройства (на фиг. не показаны).
Расположение направляющих блоков 6 под углом друг к другу вызвано необходимостью выдерживать допустимый угол отклонения канатов 16 и 17 на барабанах 8 и 9, а характеристики канатов: минимальное усилие натяжения, угол отклонения каната, количество витков, профиль ручьев определяются расчетным путем. Барабаны по краям должны иметь бордюры с обеих сторон для предотвращения сваливания канатов с барабана.
Схема запасовки грузовых канатов приведена на фиг.6.
Канат 16, идущий от барабана 8, огибающий последовательно сверху отклоняющий направляющий блок 6, затем снизу блок 15 захватного устройства, сверху верхний уравнительный блок 5, снизу блок 15, расположенный по диагонали к предыдущему блоку 15 захватного устройства, сверху направляющий блок 7, крепится на барабане 9. Канат 17, идущий от барабана 8, огибающий последовательно сверху отклоняющий направляющий блок 6, затем снизу блок 15 захватного устройства, сверху нижний уравнительный блок 5, снизу блок 15, расположенный по диагонали к предыдущему блоку 15 захватного устройства, сверху направляющий блок 7, крепится на барабане 9.
При этом ручьи последовательно соединенных независимыми канатами 16 и канатами 17 уравнительных блоков 5, направляющих блоков 6, направляющих блоков 7 и ручьи расположенных под ними блоков 15 захватного устройства 13 выполнены совпадающими.
Для прохода грузовых канатов 16 и 17 в защитной плите 4 выполнены отверстия 18, а совпадающие ручьи блоков позволяют уменьшить диаметр данных отверстий и тем самым снизить радиоактивное воздействие.
В крайнем верхнем расположении захватное устройство 13 расположено в сквозном отверстии защитного корпуса 2.
Защитная плита 4 установлена в выемке защитного корпуса 2 с возможностью регулирования ее положения для точного наведения захватного устройства 13 на грибок 19 чехла с отработавшим ядерным топливом, наведение производится в двух перпендикулярных горизонтальных направлениях вручную, с помощью регулировочных винтов 20, расположенных на каждой стороне защитной плиты 4 симметрично ее боковым сторонам, зазоры между защитным корпусом 2 и защитной плитой 4 заполнены биологической защитой, например, в виде свинцовой дроби 21.
Для предотвращения перекоса плиты в процессе эксплуатации с двух противоположных сторон плиты установлены прижимы 22.
Устройство работает следующим образом.
Система управления открывает захватное устройство 13. При этом срабатывает микровыключатель, на приводе управления захватным устройством, который подает сигнал на пульт оператора «захват открыт». С помощью грузовых канатов 16 и 17, разматывающихся с тросовых барабанов 8 и 9, захватное устройство 13 опускается.
При достижении определенного расстояния до грибка чехла по сигналу датчика положения захватного устройства производится переход на малую скорость. Захват опускается на грибок чехла, размещенного в транспортном контейнере.
При появлении «слабины» грузовых канатов 16 и 17 по сигналам датчиков, встроенных в блоки, происходит отключение привода перемещения захвата и отключение вращения тросовых барабанов 8 и 9. Система управления закрывает захватное устройство. При этом срабатывает микровыключатель на приводе управления захватом, который подает сигнал на пульт оператора «захват закрыт».
Захват с чехлом поднимается. При подъеме чехла на заданную высоту по сигналу датчика положения захватного устройства происходит отключение привода перемещения.
Под чехол подается технологическая тележка (на фиг. не показана). Захватное устройство 13 с чехлом опускается на тележку. При появлении «слабины» грузовых канатов по сигналам датчиков происходит отключение привода перемещения захвата. Система управления открывает захват. При этом срабатывает микровыключатель на приводе управления, который подает сигнал на пульт оператора «захват открыт».
Захват поднимается на заданную высоту. С помощью технологических средств защитной камеры осуществляется извлечение отработавшего топлива из чехла. Установка чехла в транспортный контейнер происходит в обратном порядке.
Кинематическая схема запасовки обеспечивает синхронное вращение барабанов в одну сторону, при этом ветви канатов 16 и ветви канатов 17 связаны с разными барабанами, но благодаря их вращению в одну сторону обеспечивается перемещение всех ветвей канатов в одну сторону.
Данное конструктивное решение исключает перекос и разворот захвата в процессе работы, обеспечивает вертикальность подъема груза и равномерность распределения нагрузок на тросовые барабаны.