ПЕНАЛ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕСУЩИХ ТРУБ И/ИЛИ ШТАНГ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
PENAL FOR STORAGE OF CARRYING PIPES AND/OR STANDS OF HEAT EXCHANGES OF WORKED NUCLEAR FUEL

Изобретение относится к области хранения радиоактивных отходов, в частности к пеналам для хранения несущих элементов тепловыделяющих сборок отработавшего ядерного топлива, и может быть использовано на атомных станциях, в хранилищах отработавшего ядерного топлива.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является пенал для хранения несущих штанг тепловыделяющих сборок отработавшего ядерного топлива (патент РФ на полезную модель №101573 от 20.01.2011, МПК G21F 9/36), содержащий цилиндрический корпус, в котором установлена сборка из тандемно соединенных каркасов, включающих основания, дистанционирующие решетки и центральные стержни с элементами крепления на концах.
Однако в известном техническом решении при загрузке каркасной сборки, из-за затирания оснований и дистанционирующих решеток сборок о стенки пенала, в местах соединения каркасов происходит изгиб центрального стержня и обрыв дистанционирующих решеток. Конструкция каркаса обеспечивает транспортировку только несущих штанг рабочей тепловыделяющей сборки (далее - ТВС), исключая возможность загрузки несущих труб рабочих ТВС (гамма-камерных), из-за наличия выступов на их поверхности. Так, при попытке установить две несущие трубы в одну сборку, их выступающие элементы суммарно превосходят внутренний диаметр пенала, таким образом, препятствуя загрузке и хранению несущих труб в пенале.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности каркасной сборки при использовании пеналов для хранения несущих элементов, а также расширение функциональных возможностей.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности, ввиду предотвращения изгиба центрального элемента сборок с помощью самоцентрирующейся конической обечайки и направляющей обечайки, и улучшения крепления тандемной установки каркасов, а также в возможности хранения несущих труб рабочих ТВС за счет ступенчатого расположения последних и наличия продольного отверстия, позволяющего производить установку несущих труб рабочих ТВС в сборке, при этом одновременном увеличении скорости установки каркасов в пенал.
Указанный технический результат достигается за счет того, что пенал для хранения несущих труб и/или штанг тепловыделяющих сборок отработавшего ядерного топлива содержит корпус с дном, в котором установлена сборка из тандемно соединенных каркасов, на концах которых имеются элементы крепления, каждый каркас включает в себя центральное ребро с конической обечайкой, имеющей ступенчатое дно, и по меньшей мере одной направляющей обечайкой, при этом центральное ребро выполнено разделяющим обечайки на две части и имеет продольное отверстие в зоне направляющей обечайки.
Преимущественно корпус может иметь цилиндрическую поверхность.
Кроме того, нижний элемент крепления может привариваться ко дну нижней обечайки.
Снизу дна конической обечайки может быть расположен нижний элемент крепления, выполненный в виде по меньшей мере одной вилки с крюком и фиксатором, в котором изменение положения крюка может осуществляться с помощью фиксатора, передающего движение крюку посредством установленного на фиксаторе ролика, а механизм контроля положения фиксатора может быть выполнен в виде подпружиненного шарика.
В зоне направляющей обечайки может быть расположен верхний элемент крепления, образованный в виде по меньшей мере одного выреза в центральном ребре.
Преимущественно, нижний элемент крепления одного каркаса входит в зацепление с верхним элементом крепления другого каркаса.
При этом в дне конической обечайки может быть выполнено сливное отверстие.
Использование каркасов для несущих элементов тепловыделяющих сборок отработавшего ядерного топлива позволяет повысить коэффициент использования пенала для загрузки несущих труб и/или штанг облученных ТВС (далее - ОТВС).
Заявляемое устройство в одном из вариантов выполнения проиллюстрировано графическим материалом, где на фиг. 1 показан пенал с каркасами, заполненными несущими элементами, на фиг. 2 - каркас, на фиг. 3 изображен верхний элемент крепления каркаса, на фиг. 4 - нижний элемент крепления каркаса, на фиг. 5 представлена часть нижнего элемента крепления каркаса - вилка, на фиг. 6 изображено положение фиксатора крюков «открыто», на фиг. 7 изображено положение фиксатора крюков «закрыто».
Пенал состоит из цилиндрического корпуса 1 с дном 2 и фланцем 3, в котором размещены тандемно соединенные каркасы, состоящие из конических обечаек 4 с дном, направляющих обечаек 5 и центральных ребер 6 с нижним 7 и верхним 8 элементами крепления на концах.
Предложенный каркас представляет собой конструкцию для установки несущих труб и/или штанг ОТВС (показаны на фиг. 1) в пеналы для дальнейшего перемещения их к месту временного хранения. В верхней части каркаса приварена направляющая обечайка 5, позволяющая центрировать несущие трубы и/или штанги в каркасе. Центральное ребро 6 проходит через обечайки 4 и 5 и делит каркас на две камеры. В камеры помещаются несущие трубы и/или штанги ОТВС по две в любом сочетании. В нижней части каркаса приварена коническая обечайка 4 с дном, в которой предусмотрена ступень 9, обеспечивающая разность высот при установке, с целью обеспечения возможности помещения двух несущих трубы и/или штанги ОТВС в каркасе (фиг. 4).
В верхней части каркаса (фиг. 2, 3) в центральном ребре 6 посередине имеется продольное отверстие 10 такой ширины и высоты, чтобы обеспечить свободное перемещение юбки (выступающего элемента) на несущей трубе ОТВС. Нижний элемент 7 крепления выполнен в виде по крайней мере одной вилки. Для зацепления нижнего элемента 7 крепления одного каркаса с верхним элементом 8 крепления другого каркаса при сборке в верхнем элементе крепления предусмотрен по крайней мере один вырез 11. В представленном варианте выполнения используются две вилки и, соответственно, два выреза 11, что повышает надежность работы устройства.
В нижней части каркаса расположен нижний элемент 7 крепления, выполненный в виде вилки (фиг. 5-7), предназначенный для скрепления сборки из по крайней мере двух каркасов, которые привариваются к дну нижней обечайки 4 каркаса (показана на фиг. 1, 2, 4). Конструкция вилок позволяет производить одновременный поворот крюков 12 для зацепления каркасов с помощью рычага 13 с осью 14, на которой они закреплены. Движение рычагу 13 придает или выступ или, в представленном варианте устройства, ролик 15, который установлен на фиксаторе 16. При подъеме фиксатора 16 происходит поворот рычага 13, который через ось 14 передает вращательное движение крюкам 12. В верхнем положении фиксатор 16 фиксируется подпружиненным шариком 17. При повороте крюков 12 образуются щели 18, в которые вставляется центральное ребро другого каркаса с отверстиями 11, после чего фиксатор 16 возвращается в исходное положение, задвигая и фиксируя крюки 12. Соединение каркаса с каркасом определятся по опущенному фиксатору 16 до упорной скобы 19 и закрытому рычагу 13. На фиг.6 изображено положение крюков 12, при котором фиксатор 16 поднят, на фиг. 7 изображено положение крюков 12, при котором фиксатор 16 опущен. Каркасы центрируются в пенале посредством нижней конической обечайки 4. В нижней части каркаса выполнено отверстие 20 для удаления воды.
Представленное изобретение обеспечивает возможность загрузки в каркасы несущих труб и штанг ОТВС, повышает надежность при обращении с каркасной сборкой, а именно:
применение элемента - центрального ребра 6 в конструкции каркаса позволяет исключить смещение или изгиб каркасной сборки при загрузке ее в пенал;
применение конических обечаек 4 с дном и направляющих обечаек 5 в верхней и нижней частях каркаса исключают возможность зацепления каркасной сборки при загрузке в пенал;
использование нижних элементов 7 крепления в виде вилок с рычагом 12 и дополнительным фиксатором 16 обеспечивает надежную сцепку каркасов между собой, а также увеличивает скорость сцепки;
использование продольного отверстия 10 в верхней части каркаса и ступени 9 в нижней части каркаса гарантирует загрузку в каркасы несущих труб ОТВС с выступающими элементами.