Шлюз транспортный для проемов реакторного здания АЭС

Заявляемый в качестве полезной модели шлюз транспортный относится к области ядерной энергетики, в частности к устройствам локализующей системы безопасности реакторного блока АЭС и предназначен для герметичного перекрытия проемов в защитных оболочках при перемещении персонала и грузов в герметичную зону реакторного блока и обратно.
Известен герметичный шлюз для защитных оболочек здания ядерного реактора, включающий корпус, настил и герметичные двери с запирающим механизмом, кинематически связанным с системой управления шлюзом и уравнительными клапанами, в котором настил выполнен составным из неподвижной и подвижной в вертикальном направлении частей, причем подвижная часть установлена посредством подпружиненных рычагов на опорной раме, прикрепленной к корпусу и снабжена механизмом подъема, выполненным в виде соединенной с рычагами тяги с упором, взаимодействующим с полотном двери, причем подвижная часть снабжена датчиком положения, связанным с запирающим механизмом двери. (Описание к авторскому свидетельству SU №1213767 по кл. Е21Н 9/00, опубликовано 07.10.1990 г.).
Недостатком известного шлюза является крепление настила непосредственно в корпусе, что обеспечивает увеличенные нагрузки на корпус и ограничивает возможности шлюза по массе перемещаемых грузов. Кроме того, установка шлюза непосредственно в оболочках защитного здания создает дополнительные нагрузки на корпус шлюза со стороны оболочек здания реактора при температурных градиентах внутри здания реактора и с наружной его стороны, а отсутствие механизма компенсации перемещений оболочек защитного здания снижает надежность эксплуатации шлюза и защитного здания реактора.
Известен также используемый в качестве портала атомной электростанции смонтированный на наружной боковой поверхности защитной железобетонной оболочки шлюз для подачи контейнера с ядерным топливом (Описание к патенту на изобретение RU№2404464, опубликовано 20.11.2010). В портале расположены эстакада с рельсовым путем для транспортной тележки и сформирован транспортный проем для прохода траверсы крана, установленного посредством опор на опорной площадке. Эстакада с рельсовым путем жестко закреплена на боковой поверхности защитной железобетонной оболочки и на перекладине П-образной опоры портала. Между опорами портала под транспортным проемом вмонтирована амортизирующая емкость, предназначенная для смягчения ударной нагрузки на перегружаемый контейнер в случае его падения.
Недостатком портала является жесткость крепления эстакады с рельсовым путем на защитной железобетонной оболочке и на перекладине П-образной опоры портала, не учитывающее возможность температурных перемещений защитной оболочки относительно элементов портала, которые могут создать дисбаланс положений рельсового пути портала и соединяемого с ним рельсового пути герметичной зоны реакторного здания.
Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому шлюзу герметичному является шлюз транспортный для герметичного перекрытия проемов в защитной оболочке реакторного здания АЭС, содержащий жестко закрепленный в закладной детали проема внутренней оболочки здания реактора и консольно установленный в закладной детали проема наружной оболочки реакторного здания корпус, на фланцах которого установлены герметизируемые и поочередно открываемые ворота. (Описание к патенту на изобретение RU №2192677, опубликовано 10.11.2002 г. - Прототип.).
В корпусе на опорной балке размещен рельсовый путь с откидными мостиками. Шлюз снабжен механизмом компенсации перемещения наружной оболочки относительно внутренней, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, который представлен двумя кронштейнами на наружной оболочке и опорами на корпусе, соединенными с кронштейном гибкой тягой, к середине которой прикреплен трос с противовесом с образованием угла а между тягой и вертикалью. Трос перекинут через блок, закрепленный на наружной оболочке напротив середины тяги. Вес противовеса выбран из расчета, чтобы нагрузка от веса шлюза равномерно распределялась посредством гибкой тяги примерно в равных пропорциях на наружную и внутреннюю оболочки за счет натяжения тяги с образованием угла а между гибкой тягой и вертикалью.
Выполнение механизма компенсации перемещения наружной оболочки относительно внутренней в виде подвешенной на гибкой тяге консольной части шлюза при наличии уравновешивающего противовеса не соответствует требованиям безопасной эксплуатации реакторного блока. При перемещении наружной оболочки относительно внутренней происходит бесконтрольное перемещение многотонных элементов механизма, а возврат их в исходное положение требует непосредственного участия оперативного персонала, дополнительного времени, что, в случае необходимости восстановления исходного состояния оболочек здания реактора, может привести к большим временным и трудовым затратам. Кроме того, крепление опорной балки рельсового пути непосредственно на корпусе шлюза накладывает ограничения по массе перемещаемых грузов, создающих нагрузки на корпус шлюза и внутреннюю оболочку защитного здания реактора, а также дополнительные нагрузки на механизм компенсации перемещений оболочек защитного здания, которые могут осложнить процедуру восстановления равновесного положения последних и вызвать дисбаланс в положениях стыкуемого рельсового пути между шлюзом и герметичной зоной, что усложняет транспортировку грузов через шлюз и снижает надежность его эксплуатации.
Технической задачей, решаемой при усовершенствовании шлюза транспортного, является повышение надежности эксплуатации шлюза транспортного и обеспечение стабильности нагрузок на оболочки защитного здания реактора.
Техническим результатом от использования шлюза транспортного является обеспечение стабильности положения корпуса шлюза в проемах оболочек защитного здания реактора и снижение нагрузок на его внутреннюю оболочку.
Поставленная задача решается тем, что в транспортном шлюзе, содержащем жестко закрепленный в закладной детали проема внутренней оболочки здания реактора и консольно установленный в закладной детали проема наружной оболочки реакторного здания корпус с фланцами и установлеными на последних герметизируемыми и поочередно открываемыми воротами, и с размещенной в его полости опорной балкой с рельсовым путем, снабженный механизмом компенсации перемещений оболочек здания реактора, согласно полезной модели механизм компенсации перемещений защитных оболочек представлен комплектом стоек, шарнирно соединяющих опорную балку рельсового пути с поверхностями проемов в наружной и внутренней защитных оболочках и пропущенных через герметичные патрубки, выполненные в корпусе шлюза и снабженные сильфонами, при этом комплект стоек механизма компенсации перемещений в зоне наружной оболочки защитного здания включает вертикальные и наклонные стойки.
Выполнение механизма компенсации перемещений защитных оболочек реакторного здания в виде комплекта стоек, шарнирно соединяющих опорную балку рельсового пути с поверхностями проемов в наружной и внутренней защитных оболочках и пропущенных через герметичные патрубки, выполненные в корпусе шлюза обеспечивает разгрузку корпуса шлюза от нагрузок, создаваемых перемещаемыми грузами. Нагрузка на рельсовый путь передается шарнирно закрепленными на опорной балке рельсового пути стойками на поверхности проемов внутренней и наружной оболочек защитного здания реактора, к которым стойки также прикреплены шарнирно, что обуславливает разгрузку корпуса шлюза от воздействия массы перемещаемого груза,. Наличие в механизме компенсации перемещений наклонных стоек и выполнение креплений стоек к опорной балке рельсового пути и к поверхности проемов в оболочках защитного здания шарнирными обеспечивает независимое перемещение опорной балки рельсового пути от корпуса шлюза, жестко закрепленного в закладной детали проема внутренней защитной оболочки реакторного здания, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Разгрузка жестко закрепленного во внутренней защитной оболочке здания реактора корпуса шлюза от массы транспортируемых через него грузов обеспечивает стабильную нагрузку на внутреннюю защитную оболочку, что способствует повышению безопасности эксплуатации шлюза и защитного реакторного здания.
Пример выполнения заявленного шлюза транспортного поясняется чертежами.
На фиг. 1 дан эскиз общего вида шлюза в разрезе,
На фиг 2 показан разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 показан комплект стоек механизма компенсации перемещений в зоне наружной оболочки защитного здания.
Шлюз транспортный для герметичного перекрытия транспортных проемов защитного здания АЭС, представленного внутренней оболочкой 1 и наружной оболочкой 2, включает корпус 3, выполненный из двух обечаек 3а и 36, при этом диаметр обечайки 3а превышает диаметр обечайки 3б, диаметр которой определен габаритами провозимых грузов. Обечайка 3б жестко закреплена в закладной детали 4 внутренней оболочки 1 реакторного здания, а обечайка 3а установлена с зазором в проеме оболочки 2, перекрываемым разделительным устройством 5, предназначенным для герметизации межоболочечного пространства от негерметичной зоны. На фланце 6 обечайки 3а корпуса снаружи установлены внутренние ворота 7, герметизирующие шлюз со стороны герметичной зоны реакторного здания, а со стороны негерметичной зоны реакторного здания внутри обечайки 3б установлены наружные ворота 8, которые герметизируют корпус шлюза с внутренней стороны фланца 9. Ворота 7 и 8 снабжены механизмами герметизации и блокировки и приводными механизмами перемещения с электрифицированным гидроприводом (на чертежах не обозначены), при этом ворота 7 выполнены откатными, а ворота 8 - подъемно поворотными.
Для перемещения грузов через шлюз посредством транспортной тележки (на чертеже не показана) в корпусе шлюза предусмотрен установленный на опорной балке 10 рельсовый путь 11 с установленными в корпусе откидными мостиками 12 и 13. Опорная балка 10 установлена посредством комплекта стоек 14 и 15, шарнирно закрепленных на опорной балке и на поверхности 16 транспортного проема наружной оболочки 2 здания реактора и стоек 17, шарнирно закрепленных на поверхности опорной балки 10 и поверхности 18 транспортного проема внутренней оболочки 1 здания реактора. Стойки 14, 15 и 17 пропущены через герметичные патрубки 19 корпуса 3, которые выполнены с сильфонными элементами 20. Корпус шлюза снабжен также клапанами выравнивания давления (на чертежах не показаны), приводные механизмы которых, как и приводные механизмы герметизации и блокировки, и приводные механизмы перемещения (на чертежах не обозначены) ворот 7 и 8, управляются с пультов системы управления (на чертежах не показаны).
Шлюз транспортный работает следующим образом.
В нерабочем состоянии проемы корпуса 3 закрыты прижатыми воротами 7 и 8 к фланцам 6 и 9 соответственно и загерметизированы запирающими механизмами.
При необходимости провоза груза через шлюз, например, из негерметичной зоны в герметичную зону защитного здания реактора, производят выравнивание давления в шлюзе с давлением в негерметичной зоне реакторного здания клапаном с приводом (на чертежах не показаны). Одновременно осуществляется блокирование ворот 7. Затем происходит открывание наружных ворот 8 подъемно-поворотным механизмом, производящим последовательно открывание запирающего механизма и разгерметизацию ворот. Откидной мостик 12 опускается для стыковки рельсового пути 11 с наружным рельсовым путем и тележка с перевозимым грузом ввозится в полость корпуса шлюза. Ворота 8 опускаются на фланец 9, герметизируются, запираются и блокируются, после чего проводится разблокирование, разгерметизация и открывание ворот 7, откатываемых от фланца 6. При этом нагрузки на рельсовый путь 11 от транспортной тележки с грузом передаются с опорной балки 10 стойками 14, 15 и 17, проходящими через патрубки 19 корпуса 3, на основания 16 и 18 транспортных проемов в оболочках 1 и 2 здания реактора, не нагружая корпус шлюза.
При перемещениях внутренней и наружной оболочек 1 и 2 здания реактора относительно друг друга, вызываемых температурными или иными расширениями, срабатывает механизм компенсации перемещений, реализованный шарнирными соединениями стоек 14, 15 и 17 с основаниями 16 и 18 транспортных проемов в здании реактора и с опорной балкой 10 рельсового пути и наличием в патрубках 19 сильфонных элементов 20, которые стабилизируют положение опорной балки 10 рельсового пути 11 при перемещении наружной оболочки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Выполнение шлюза транспортного с механизмом компенсации перемещений оболочек защитного здания реактора в виде комплекта герметизированных и шарнирно соединяющих опорную балку рельсового пути с основаниями проемов стоек обеспечивает разгрузку корпуса шлюза и внутренней оболочки защитного здания, что повышает их эксплуатационную надежность.