КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
CHAMBER FOR CRUSHING LONG RADIOACTIVE ELEMENTS

Данное изобретение относится к области ядерных технологий и может быть использовано на атомных электростанциях или спецкомбинатах для утилизации отработавших и не пригодных к последующему применению длинномерных радиоактивных элементов, например подвесок топливных сборок, систем управления защитой, дополнительных поглотителей, корпусов технологических каналов и т.п. изделий ядерных (атомных) реакторов.
Длинномерные радиоактивные элементы ядерных реакторов, не пригодные к повторному использованию, подлежат утилизации с использованием устройства их измельчения. Учитывая требования радиационной безопасности, наиболее приемлемым способом измельчения длинномерных радиоактивных элементов является способ рубки с использованием втулочных ножей, при котором отсутствует стружка. В процессе работы режущий инструмент изнашивается, и его необходимо периодически заменять. Операции по замене режущего инструмента проводятся в радиационно-опасных условиях камеры измельчения длинномерных радиоактивных элементов и поэтому подлежат проведению в кратчайшие сроки и требуют удобства доступа к агрегату рубки измельчения для проведения обслуживания. Кроме того, необходимо учесть предотвращение разноса радиоактивных загрязнений, обусловленного использованием дезактивирующих растворов.
Известен агрегат для измельчения длинномерных радиоактивных элементов (патент RU №2216800, G21C 19/36, опубл. 2003 г.), согласно которому механизм резки и гидропривод жестко закреплены в опорно-поворотной защитной стенке, установленной в корпусе с возможностью поворота и представляющей собой плиту, при этом гидропривод трубопроводами соединен с гидростанцией.
Недостатком известного агрегата являются сложность конструкции, в частности при замене режущего инструмента жестко закрепленные механизм резки и гидропривод необходимо повернуть вместе с защитной стенкой, что связано с необходимостью отсоединения трубопроводов от гидропривода и последующего присоединения их к гидроприводу и уплотнения, при этом высока вероятность протечки рабочей жидкости. Сложность соединения маслопроводов с гидроцилиндром приводит к увеличению времени обслуживания и возможным протечкам масла из маслопроводов при их отсоединении от механизма. Агрегат имеет большие габариты и при работе вызывает большую нагрузку от ударов на стену помещения.
Известна камера измельчения длинномерных радиоактивных элементов (патент RU №2276414, G21C 19/36, опубл. 2006 г.), в которой размещен агрегат рубки для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, содержащий смонтированные на основании силовой цилиндр и блок ножей, выполненный в виде неподвижной режущей втулки, установленной на корпусе силового цилиндра, и подвижной режущей втулки, установленной в поршне силового цилиндра, кроме того, камера снабжена съемным средством для удаления и установки режущих втулок, размещаемым на базовой поверхности корпуса силового цилиндра.
Недостатком указанного агрегата рубки для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, размещенного в известной камере, является то, что он установлен на неподвижном основании, тем самым затруднен доступ к средствам перекрытия каналов загрузки и приема и направляющей трубе при проведении дезактивации оборудования, и, кроме того, при проведении работ, связанных с ремонтом и обслуживанием средств перекрытия каналов загрузки и направляющей трубы, требует демонтажа и удаления из камеры как агрегата рубки для измельчения, так и его основания. Наличие относительно больших зазоров между направляющей трубой и средством перекрытия канала загрузки измельчаемых длинномерных радиоактивных элементов, а также между направляющей трубой и агрегатом рубки для их измельчения ведет к загрязнению помещения и оборудования продуктами измельчаемых длинномерных радиоактивных элементов, содержащих пылящие наполнители (в том числе и графит). Наличие относительно большого зазора между выпускным патрубком агрегата рубки для измельчения и средством перекрытия канала приема может привести к попаданию мелких продуктов измельчения на пол камеры для измельчения. Кроме того, консольное расположение неподвижной режущей втулки в корпусе агрегата рубки значительно снижает стойкость втулки при рубке.
В случае ошибок обслуживающего персонала направляющая труба и средства перекрытия канала загрузки и приема могут быть не приведены в рабочее положение до начала подачи длинномерных радиоактивных элементов на измельчение, что может привести к авариям, поломке оборудования и дополнительному радиационному загрязнению камеры для измельчения.
Технической задачей изобретения является разработка камеры для измельчения длинномерных радиоактивных элементов, обеспечивающей уменьшение загрязнения продуктами измельчения при утилизации отработавших длинномерных радиоактивных элементов ядерных реакторов, предотвращение протечек рабочей жидкости на пол камеры, упрощение обслуживания и ремонта оборудования, повышение безопасности работы и стойкости режущих втулок.
Указанная задача решается тем, что:
камера для измельчения длинномерных радиоактивных элементов содержит агрегат рубки для измельчения их на части, удобные для переработки, соединяемый с помощью направляющей трубы с камерой загрузки длинномерных радиоактивных элементов и с помощью канала выгрузки - с камерой приема измельченных радиоактивных элементов, с силовым цилиндром и блоком ножей из неподвижной режущей втулки, установленной в корпусе силового цилиндра, и подвижной режущей втулки, установленной в поршне силового цилиндра, снабжена средствами ее перекрытия с камерами загрузки и приема, установленными соответственно в канале загрузки и канале приема, снабжена направляющей трубой, установленной с возможностью ее поворота в горизонтальной плоскости согласно изобретению,
корпус агрегата рубки жестко установлен на тележке с возможностью ее перемещения в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом тележка снабжена элементами фиксации ее в рабочем и ремонтном положениях, поддоном для сбора рабочей жидкости при протечках и устройством для стыковки тележки со средством перекрытия канала приема и слива рабочей жидкости из поддона, расположенным в нижней части поддона,
камера для измельчения снабжена устройством сигнализации стыковки направляющей трубы с агрегатом рубки и средством перекрытия канала загрузки, что позволяет блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке направляющей трубы с агрегатом рубки и средством перекрытия канала загрузки,
камера для измельчения снабжена устройством сигнализации стыковки тележки со средством перекрытия канала приема, что позволяет блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке тележки со средством перекрытия канала приема,
неподвижная режущая втулка агрегата рубки для измельчения установлена в корпусе при помощи переходной втулки и нажимного фланца,
направляющая труба снабжена вертикально перемещающимися втулками с возможностью проведения стыковки трубы с агрегатом рубки и каналом загрузки.
Целесообразно подвод рабочей жидкости к силовому цилиндру производить при помощи гибких рукавов, снабженных быстродействующими самозапирающимися разъемами.
Желательно камеру для измельчения снабдить устройством сигнализации, взаимодействующим с поверхностью упора при установке тележки в рабочее положение с возможностью блокировки процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов, связанной с положением тележки.
Предпочтительно элементы фиксации тележки снабдить устройствами сигнализации с возможностью блокировки процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов при отсутствии фиксации тележки.
Целесообразно направляющую трубу снабдить устройством отвода пыли.
При использовании предлагаемого изобретения могут проявиться, в частности, следующие технические результаты:
- уменьшение габаритов;
- упрощение формы и улучшение работы неподвижного (опорного) ножа;
- предотвращение протечек рабочей жидкости на пол камеры;
- упрощение присоединения рукавов для подвода масла к гидроцилиндру;
- уменьшение времени обслуживания персоналом;
- повышение безопасности работы.
Технический результат достигается тем, что:
использование переходной детали для установки опорного втулочного ножа в корпусе и нажимного фланца для его фиксирования обеспечивает: упрощение формы ножа, уменьшение времени на его установку в связи с отсутствием необходимости в определенной ориентации ножа, более рациональное использование режущей кромки за счет возможности установки в рабочее положение неизношенного участка режущей кромки путем поворота ножа, повышение прочности ножа за счет устранения крепежных отверстий во фланце ножа, предотвращение повреждения корпуса в случае вырывания шпилек, предназначенных для крепления ножа, в связи с разницей диаметров шпилек, крепящих нож через фланец и переходную втулку, снижение изгибающей нагрузки на шпильки при затяжке за счет применения сферических шайб, устранение консольной установки ножа в корпусе агрегата рубки, что повышает стойкость ножа при рубке;
установка агрегата рубки длинномерных радиоактивных элементов на тележку для перемещения в свободную зону при проведении ремонтных работ обслуживающим персоналом и снабжение тележки элементами фиксации в рабочем и ремонтном положениях обеспечивают уменьшение габаритов конструкции с учетом стесненных размеров помещения (камеры для измельчения);
снабжение камеры для измельчения устройством сигнализации нахождении тележки в рабочем положении обеспечивает блокировку процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нахождении тележки в положении, отличном от рабочего, и повышает безопасность работы;
снабжение камеры для измельчения устройствами сигнализации фиксации тележки обеспечивает блокировку процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов при отсутствии фиксации тележки и повышает безопасность работы;
снабжение тележки поддоном для сбора рабочей жидкости и устройством слива рабочей жидкости из поддона предотвращает протечки рабочей жидкости на пол камеры;
установка гибких рукавов для подвода масла к гидроцилиндру, снабженных быстродействующими самозапирающимися разъемами, позволяет упростить процесс присоединения маслопроводов, сократить время работы на присоединение маслопроводов и минимизировать протечки масла из маслопроводов при отсоединениях их от механизма;
снабжение направляющей трубы вертикально перемещающимися втулками с возможностью уменьшения зазоров между направляющей трубой и средством перекрытия канала загрузки измельчаемых длинномерных радиоактивных элементов, а также между направляющей трубой и агрегатом рубки при проведения стыковки трубы с агрегатом рубки и со средством перекрытия канала загрузки и снабжение направляющей трубы устройством отвода пыли повышает безопасность работы;
снабжение камеры для измельчения устройством сигнализации стыковки тележки со средством перекрытия канала приема обеспечивает блокировку процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке тележки со средством перекрытия канала приема и повышает безопасность работы;
снабжение камеры для измельчения устройством сигнализации стыковки направляющей трубы со средством перекрытия канала загрузки и с агрегатом рубки обеспечивает блокировку процесса измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке направляющей трубы со средством перекрытия канала загрузки и с агрегатом рубки и повышает безопасность работы.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-11:
фиг.1 - общий вид камеры для измельчения длинномерных радиоактивных элементов;
фиг.2 - элемент А (фиг.1);
фиг.3 - элемент Б (фиг.1);
фиг.4 - разрез В-В (фиг.1);
фиг.5 - вид Г (фиг.1);
фиг.6 - элемент Д (фиг.1);
фиг.7 - разрез Е-Е (фиг.1);
фиг.8 - разрез Ж-Ж (фиг.1);
фиг.9 - разрез направляющей трубы;
фиг.10 - общий вид элемента фиксации тележки;
фиг.11 - вид З (фиг.10).
Камера для измельчения 1 (фиг.1) длинномерных радиоактивных элементов содержит агрегат рубки 2 для измельчения их на части, удобные для переработки. Агрегат рубки 2 соединен с помощью направляющей трубы 3 и канала загрузки 4 (фиг.2) с камерой загрузки 5 длинномерных радиоактивных элементов и с помощью канала приема 6 (фиг.3) - с камерой приема 7 измельчения радиоактивных элементов. Канал загрузки 4 снабжен средством его перекрытия 8 (фиг.2), а канал приема - средством его перекрытия 9 (фиг.3). Кроме того, камера измельчения снабжена съемным средством для удаления и установки режущих втулок (не показано).
Агрегат рубки 2 для измельчения длинномерных радиоактивных элементов содержит тележку 10 (фиг.1) с возможностью перемещения по рельсам 11 в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, в свободную зону при проведении ремонтных работ. На тележке 10 смонтирован силовой цилиндр 12 с блоком ножей 13 (фиг.4).
Блок ножей 13 (фиг.4) включает неподвижную (опорную) режущую втулку 14 и подвижную режущую втулку 15.
Неподвижная (опорная) режущая втулка 14 (фиг.4) установлена в переходной втулке 16 и закреплена при помощи нажимного фланца. Переходная втулка 16 установлена в корпусе 18 силового цилиндра 12 для устранения консоли неподвижной режущей втулки 14 и предохранения корпуса 18 от повреждения в случае разрушения переходной (неподвижной режущей) втулки 16.
Подвижная режущая втулка 15 (фиг.4) установлена в поршне 19 силового цилиндра 12.
Тележка 10 представляет собой рамную конструкцию и снабжена поддоном 20 (фиг.6) для сбора рабочей жидкости при возможных протечках гидропривода, устройством 21 (фиг.1) для стыковки тележки с каналом приема 6 и слива рабочей жидкости из поддона 20, расположенным в нижней части поддона, и элементами фиксации тележки в рабочем и ремонтном положениях 22, 23.
Тележка 10 снабжена устройством сигнализации 51 (фиг.5) нахождения ее в рабочем положении, взаимодействующим с поверхностью 52 упора 53 при установке тележки 10 в рабочее положение и позволяющим блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нахождении тележки в положении, отличном от рабочего.
Устройство 21 состоит из вваренного в поддон 20 (фиг.6) гнезда 24, в котором установлена с возможностью вращения втулка 25, снабженная винтовым пазом 30 и рукояткой 28 (фиг.1). Соосно втулке 25 с возможностью вертикального перемещения установлена втулка 26 с закрепленным в ней пальцем 27, взаимодействующим с винтовым пазом 30 втулки 25 и вертикальным пазом 29 гнезда 24 (фиг.6).
Для предотвращения перетекания рабочей жидкости в зазор между гнездом 24 и втулкой 26 в канавке гнезда 24 установлено уплотнение 35.
Устройства фиксации 22 и 23 тележки 10 (фиг.10) выполнены в виде клиновых механизмов, состоящих из основании 39, в которых на подшипниках скольжения 40 установлены винты 41. На наклонной поверхности 42 основания 39 расположен ползун 43 с выполненным в нем окном 44 и установленной в окне 44 гайкой 45, имеющей возможность перемещения по винту 41. Кроме того, ползун 43 снабжен рычагом 83 с установленным на нем устройством сигнализации 48 фиксации тележки, позволяющим блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при отсутствии фиксации тележки 10.
Подвод рабочей жидкости к силовому цилиндру 12 агрегата рубки 2 осуществляют при помощи гибких рукавов 54 (фиг.5), позволяющих при проведении ремонтных работ осуществлять перемещение агрегата рубки 2 на тележке 10 без отсоединения рукавов.
Кроме того, с целью уменьшения времени присоединения к агрегату рубки и предотвращения загрязнения камеры для измельчения 1 рабочей жидкостью гибкие рукава 54 снабжены быстродействующими самозапирающимися разъемами (не показаны), посредством которых осуществляется присоединение рукавов к агрегату рубки 2.
Направляющая труба 3 (фиг.1) предназначена для соединения агрегата рубки 2 со средствами перекрытия канала загрузки 4 и состоит из закрепленного на стене камеры для измельчения 1 кронштейна 55 (фиг.9), имеющего возможность поворота в горизонтальной плоскости на осях 56, и установленной на кронштейне с возможностью вращения трубы 57, изготовленной с винтовыми пазами, например двумя, 58 и 59, и рукояткой 60 с возможностью ее фиксации в гнездах 61 (фиг.1), установленных на кронштейне.
Направляющая труба 55 (фиг.9) снабжена вертикально перемещающимися верхней 62 и нижней 63 втулками, установленными соосно с трубой 57, с возможностью проведения стыковки трубы с агрегатом рубки 2 и каналом загрузки 4.
В верхней втулке 62 установлен палец 64 с роликами 66 и 68.
В нижней втулке 63 установлен палец 65 с роликами 67 и 69, при этом в нижней части втулки 63 посредством винта 72 и патрубка 73 установлен угольник 74, снабженный уплотнением 75, входящий в угольник 76, с возможностью поворота и вертикального перемещения относительно него (угольника 76).
Направляющая труба 55 снабжена устройством отвода пыли, при этом угольник 76 посредством трубопровода 77 (фиг.1) связан с устройством отвода пыли в виде насоса пылесборника (не показан).
Кроме того, камера для измельчения 1 снабжена устройством сигнализации 82 стыковки направляющей трубы со средством перекрытия канала загрузки и с агрегатом рубки, позволяющим блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке направляющей трубы 55 с агрегатом рубки 2 и средством перекрытия канала загрузки, и устройством сигнализации 38 стыковки тележки со средством перекрытия канала приема, позволяющим блокировать процесс измельчения длинномерных радиоактивных элементов при нестыковке тележки 10 со средством перекрытия канала приема.
Работа устройства для стыковки тележки с каналом приема и слива рабочей жидкости из поддона происходит следующим образом: нормальное состояние устройства 21 - “закрыто” (при этом втулка 26 находится в крайнем верхнем положении). Открытие устройства 21 обеспечивается тем, что при повороте втулки 25 за рукоятку 28 винтовой паз 30 втулки 25 воздействует на палец 27, установленный во втулке 26 и скользящий по пазу 29 гнезда 24, заставляя втулку 26 перемещаться вниз до упора. При этом радиальные отверстия 32 втулки 26 совмещаются с канавкой 33 гнезда 24, снабженной радиальными отверстиями 31, и, таким образом, открывается слив жидкости из поддона 20 тележки 10. При перемещении втулки 26 в нижнее положение она заходит в расточку 35 затвора 36 средства перекрытия канала приема 9, предотвращая попадание продуктов измельчения на пол камеры измельчения 1. При этом поверхность 37 втулки 26 (фиг.7) воздействует на устройство сигнализации 38, подающее сигнал о завершении стыковки тележки 10 и средства перекрытия канала приема 9.
Работа устройств фиксации тележки происходит следующим образом: при вращении винта 41 гайка 45, перемещаясь по нему, заставляет перемещаться ползун 43 по наклонной поверхности 42 основания 39. При перемещении ползуна 43 рычаг 83 прижимается поверхностью 46 к поверхности 47 (фиг.1) головок рельсов 11, фиксируя тележку 10. Одновременно устройство сигнализации 48 (фиг.11), установленное на рычаге 83, взаимодействует с поверхностью 49 упора 50, установленного на винте 41, и подает сигнал о фиксации тележки 10.
Работа механизма направляющей трубы происходит следующим образом: при повороте трубы 57 за рукоятку 60 винтовые пазы 58 и 59, взаимодействуя с роликами 66 и 67, заставляют перемещаться втулки 62 и 63 соответственно вверх и вниз. При этом ролики 68, 69 скользят по пазам 70 и 71 кронштейна, препятствуя повороту втулок 62 и 63. Втулка 63 охватывает горловину 78 прижимного фланца 17 (фиг.4), а втулка 62 входит в расточку 79 затвора 80 (фиг.8) средства перекрытия канала загрузки 8 (фиг.1), при этом кулачок 81 (фиг.8), установленный на трубе 57, воздействует на устройство сигнализации 82, подающее сигнал о завершении стыковки направляющей трубы с агрегатом рубки и средством перекрытия канала загрузки. Узел, состоящий из деталей 72, 73, 74, 75, 76 (фиг.9), позволяет не производить отсоединение трубопровода 77 (фиг.1) при стыковке направляющей трубы с агрегатом рубки 2 и средством перекрытия канала загрузки 4, а также при повороте кронштейна из рабочего положения в ремонтное и обратно.