КОЛЬЦО ОПОРНОЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
MULTIFUNCTION CARRIER RING

Изобретение относится к опорно-защитным устройствам на судах с атомной паропроизводящей установкой (АППУ) во время перезарядки ядерного реактора.
Одной из проблем в данной области является использование кольца опорного как опорно-защитного устройства на судах с АППУ, например ледоколах. Так как АППУ является интенсивным источником различных ядерных излучений, то особую важность при перезарядке судовых АППУ приобретает защита обслуживающего персонала от вредного действия излучений.
После снятия крышки реактора требуется размещение специальной защиты, например стальной плиты, для снижения интенсивности излучения до допустимого уровня. Защитную плиту размещают над кольцом опорным, которое установлено на корпусе реактора. Одновременно защитная плита служит для размещения перегрузочного оборудования, предназначенного для выгрузки из реактора отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) и в последующем загрузке свежих (СТВС). Кольцо опорное также возможно использовать в качестве биологической защиты и как базу для установки, центрирование изделий перегрузочного оборудования в горловине корпуса реактора и их крепления. При этом необходимо обеспечить отсос радиоактивных аэрозолей с надреакторного пространства и исключить выброс аэрозолей в аппаратное помещение. Кроме того, необходимо исключить угловое смещение изделий перегрузочного оборудования и обеспечить защиту уплотнительного пояска корпуса реактора от механических повреждений во время проведения работ по перезарядке реактора. Необходимо также обеспечить защиту от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным и обечайкой корпуса реактора.
Известно из конструкции перегрузочного оборудования на атомном ледоколе "Ленин" опорное кольцо (основание), устанавливаемое на корпусе реактора и предназначенное для базирования изделий перегрузочного оборудования (B.C.Алешин, Н.М.Кузнецов, А.А.Саркиров. Судовые ядерные реакторы. - Л.: Судостроение. - 1968 - 349-350 с.).
Известно, что при выполнении перезарядки реактора на судах с АППУ после удаления крышки реактора устанавливают на корпус реактора кольцо опорное, выполненное в виде втулки со сквозным цилиндрическим отверстием, и защитную плиту, на которой монтируют перегрузочное оборудование (под. Ред. Н.М.Синева, И.И.Африкантова, Ф.М.Митенкова. Судовые атомные паропроизводящие установки. - Л.: Судостроение - 1965 - 263-265 с.).
Недостатком известных опорных колец является то, что при использовании основания (кольца опорного) не обеспечивается защита от радиационно-активных аэрозолей и γ-излучений для обслуживающего персонала, не обеспечивается защита от механических повреждений элементов корпуса реактора, в частности уплотнительного пояска, и от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным (основанием) и обечайкой корпуса реактора.
Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение защиты элементов корпуса реактора от механических повреждений, обеспечение базирования и крепления перегрузочного оборудования на время перезарядки реактора и обеспечение радиационной безопасности обслуживающего персонала.
При использовании предлагаемого изобретения могут быть получены, в частности, следующие технические результаты:
- исключение выброса радиоактивных аэрозолей в аппаратное помещение за счет их отсоса с надреакторного пространства;
- обеспечение базы для установки перегрузочного оборудования;
- исключение углового смещения изделий перегрузочного оборудования во время работы;
- обеспечение центрирования и крепления изделий перегрузочного оборудования;
- обеспечение защиты уплотнительного пояска корпуса реактора от механических повреждений;
- обеспечение жесткости кожуха обечайки;
- обеспечение защиты от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным и обечайкой корпуса реактора;
- обеспечение защиты от радиоактивных излучений во время выгрузки отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС);
- снижение дозовых нагрузок на обслуживающий оборудование персонал.
Указанная задача решается тем, что кольцо опорное многофункциональное снабжено корпусом, выполненным в виде втулки со сквозным цилиндрическим отверстием, установленным на корпус реактора и предназначенным для базирования перегрузочного оборудования, и согласно изобретению оно снабжено неподвижно закрепленными к корпусу втулки направляющими платиками для обеспечения центрирования крышки реактора и защитных плит перегрузочного оборудования при установке в горловине корпуса реактора,
в корпусе кольца опорного выполнены отверстия, по меньшей мере два, сквозные для установки его на корпус реактора по направляющим разновысоким конусам, отверстия, по меньшей мере три, для установки гаек и крепления его к корпусу реактора и глухие отверстия по количеству шпилек реактора для размещения их верхних частей и глубиной, предотвращающей повреждение резьбы шпилек,
на наружной поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, закрытая обечайкой кожуха, образующая коллектор, соединенный отверстиями со сквозным цилиндрическим отверстием втулки с возможностью отсоса радиоактивных аэрозолей с надреакторного пространства и исключения выброса аэрозолей в аппаратное помещение,
кожух выполнен по наружному диаметру корпуса втулки,
на нижнем торце втулки выполнена кольцевая канавка для размещения уплотнения, обеспечивающего герметичность стыка кольца опорного с корпусом реактора,
на наружной поверхности корпуса втулки выполнен поясок с V-образной кольцевой канавкой для центрирования и крепления изделий перегрузочного оборудования,
на поверхности пояска выполнено отверстие под установку пальца с возможностью исключения углового смещения изделий перегрузочного оборудования,
на обечайке кожуха приварено кольцо жесткости с возможностью обеспечения его жесткости и защиты от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным и обечайкой корпуса реактора.
Целесообразно в платике, приваренном в обечайке кожуха, и в самой обечайке выполнить совместно сквозное отверстие для соединения посредством рукава с судовой системой спецвентиляции.
Желательно рукав для соединения с судовой системой спецвентиляции выполнить с уплотнительной прокладкой.
Предпочтительно направляющие платики расположить равномерно по окружности, исключая касание уплотнительного пояска корпуса реактора.
Желательно направляющие платики обработать концентрично сквозному цилиндрическому отверстию втулки, несколько больше размера отверстия горловины корпуса реактора.
Целесообразно на верхней части направляющих платиков снять заходную фаску.
Предпочтительно отверстия для соединения коллектора с внутренним диаметром кольца выполнить сквозными, расположенными равномерно по окружности и между сквозными и глухими отверстиями.
Желательно палец выполнить в виде стержня круглой формы.
Технический результат достигается тем, что центрирование и крепление изделий перегрузочного оборудования обеспечиваются за счет пояска с V-образной кольцевой канавкой, выполненного на наружной поверхности в верхней части корпуса втулки.
Центрирование (направление) изделий перегрузочного оборудования в горловине корпуса реактора обеспечивается за счет направляющих платиков, установленных равномерно по окружности, неподвижно закрепленных в нижней части корпуса втулки и образующих кольцевой поясок.
Отсос радиоактивных аэрозолей с надреакторного пространства и исключение выброса аэрозолей в аппаратное помещение обеспечиваются как за счет рукава, закрепленного с уплотнительной прокладкой к платику кожуха и подключенного к судовой спецвентиляции (вентиляции на аэрозольно улавливающие фильтры), так и кольцевой канавки, образующей коллектор и выполненной на наружной поверхности втулки, сообщающейся с внутренним диаметром кольца опорного сквозными горизонтальными отверстиями.
Жесткость кожуха обечайки и защита от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным и обечайкой корпуса реактора обеспечиваются за счет кольца жесткости, неподвижно закрепленного на обечайке кожуха.
Установка, фиксация и исключение углового смещения перегрузочного оборудования с привязкой к координатам расположения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) в реакторе обеспечиваются за счет пальца, выполненного в виде стержня круглой формы, установленного по посадке в отверстие на поверхности пояска кольца опорного.
Защита элементов корпуса реактора, в частности уплотнительного пояска, от механических повреждений обеспечивается за счет направляющих платиков кольца опорного, выполненных из материала с антифрикционными свойствами и нависающих над уплотнительным пояском.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3:
фиг.1 - кольцо опорное многофункциональное в разрезе А-А;
фиг.2 - кольцо опорное многофункциональное, вид в плане Б (фиг.1);
фиг.3 - кольцо опорное многофункциональное в разрезе В-В (фиг.2).
Кольцо опорное многофункциональное 1 содержит (фиг.1, 2) направляющий конус низкий 2 и направляющий конус высокий 3 (разновысокие конусы 2, 3), гайки 4, палец 5, уплотнение 6, рукав 7, уплотнительную прокладку 8.
Кольцо опорное 1 (фиг.1) выполнено в виде сборно-сварной конструкции, снабжено корпусом 9, неподвижно закрепленными к нему направляющими платиками 10 и кожухом 11. Корпус 9 выполнен в виде втулки со сквозным цилиндрическим отверстием 12.
На наружной поверхности в верхней части корпуса 9 (втулки) (фиг.1) выполнен поясок 13 шириной "Г" с V-образной кольцевой канавкой 14 для центрирования и крепления изделий перегрузочного оборудования.
На наружной поверхности 15 корпуса 9 (втулки) (фиг.1) выполнена кольцевая канавка 16 для образования коллектора 41. В нижней части корпуса 9 (втулки) выполнена проточка на высоту "Д" до толщины стенки "Е" для снижения массы корпуса 9.
В нижнем торце 17 (фиг.1) корпуса 9 (втулки) выполнена кольцевая канавка 18 для размещения в ней уплотнения 6.
На поверхности пояска 13 по центру V-образной кольцевой канавки 14 выполнено глухое отверстие 19 под установку пальца 5, предназначенного для фиксации перегрузочного оборудования по углу.
В корпусе 9 (фиг.1, 2) равномерно по окружности выполнены отверстия (по количеству шпилек в корпусе реактора), например 12. Из них отверстия 20, по меньшей мере два, выполнены сквозными для установки кольца опорного 1 на корпус 36 реактора по направляющим разновысоким конусам 2 и 3, отверстия 21, например четыре, выполнены на глубину "Ж", и отверстия 22, например четыре, выполнены сквозными для установки гаек 4 и крепления кольца опорного 1 к корпусу 36 реактора, и отверстия 23, например шесть, выполнены глухими для размещения верхних частей шпилек 37 реактора.
В стенке, ограниченной сквозным цилиндрическим отверстием 12 и кольцевой канавкой 16 (фиг.1), выполнены сквозные отверстия 24, например шесть, которые расположены равномерно по окружности и размещены посредине между сквозными и глухими отверстиями 20, 21, 22 и 23 с возможностью прохода воздуха из сквозного (цилиндрического) отверстия 12 в кольцевую канавку 16.
На верхнем торце наружной поверхности 25 кольца опорного 1 выполнены резьбовые отверстия для крепления перегрузочного оборудования (не показаны).
В нижней части корпуса 9 (фиг.1) к поверхности сквозного цилиндрического отверстия 12 равномерно по окружности установлены и неподвижно закреплены направляющие платики 10, например шесть, которые обработаны совместно с корпусом 9 концентрично сквозному цилиндрическому отверстию 12 в размер "И", равный размеру отверстия 39 горловины корпуса 36 реактора, при этом на верхней части направляющих платиков 10 (фиг.1) снята заходная фаска 26. Таким образом, направляющие платики 10, образуя кольцевой поясок, предназначены для направления (центрирования) изделий перегрузочного оборудования в горловине корпуса 36 реактора и, кроме того, для защиты уплотнительного пояска 38 корпуса 36 реактора от механических повреждений во время проведения работ по перезарядке реактора.
На наружной поверхности 15 корпуса 9 (фиг.1) для образования полости коллектора 41 установлен и приварен к нему кожух 11, перекрывающий кольцевую канавку 16 обечайкой 27.
Для обеспечения жесткости кожуха 11 на обечайке 27 (фиг.1), изготовленной из тонколистовой стали, установлено и приварено кольцо жесткости 28, также изготовленное из тонколистовой стали, которое одновременно обеспечивает защиту от попадания посторонних предметов в зазор между кольцом опорным 1 и обечайкой 40 корпуса 36 реактора.
В обечайке 27 кожуха 11 и в приваренном к ней платике 29 выполнено совместно сквозное отверстие 30 для соединения полости кольцевой канавки 16 через рукав 7 с судовой системой спецвентиляции (вентиляции на аэрозольно улавливающие фильтры).
Направляющий конус низкий 2 (фиг.1) выполнен в виде стержня с внутренним отверстием 31, соответствующим диаметру резьбы шпильки 37 реактора, и глубиной, соответствующей длине резьбы шпильки 37 реактора.
Наружный центрирующий диаметр 32 (фиг.1) направляющего конуса низкого 2 выполнен соответствующим внутреннему диаметру отверстия 20 с небольшим зазором и длиной "Л". Верхняя часть направляющего конуса низкого 2 выполнена с уменьшенным диаметром 33, причем конусная часть выполнена с плавным переходом от размера наружного центрирующего диаметра 32 до размера уменьшенного диаметра 33.
Направляющий конус высокий 3 выполнен аналогично направляющему конусу низкому 2, но с большей высотой. Разность высот вышеуказанных конусов способствует облегчению попадания на них отверстий 20 кольца опорного при его установке, а сами разновысокие конусы 2 и 3 предохраняют резьбу шпилек 37 реактора от повреждений при установке.
Гайки 4 предназначены для крепления кольца опорного 1 к корпусу 36 реактора и для биологической защиты.
В нижней части гайки 4 (фиг.1) выполнена внутренняя резьба 34, соответствующая резьбе шпильки 37 реактора. В верхней части гайки 4 выполнен квадрат 35 для навинчивания гайки 4 на резьбу шпильки 37 реактора. Высота гайки 4 несколько меньше размера "Ж".
Палец 5 (фиг.1), предназначенный для фиксации, исключения углового смещения изделий перегрузочного оборудования и установки перегрузочного оборудования с привязкой к координатам расположения ОТВС в реакторе, изготовлен в виде стержня круглой формы и установлен по посадке в отверстие 19 пояска 13.
Уплотнение 6 (фиг.1, 3) изготовлено в виде шнура круглой формы, стыки которого неподвижно соединены между собой (например, склеены или вулканизированы), и предназначено для обеспечения герметичности стыка кольца опорного 1 с верхним торцом корпуса 36 реактора, предотвращая выброс аэрозолей в помещение.
Рукав 7 (фиг.1, 2), выдерживающий невысокую степень разрежения воздуха, одним концом прикреплен через уплотнительную прокладку 8 к платику 29 кожуха 11, а вторым концом подсоединен к судовой системе спецвентиляции.
На корпусе 36 реактора и на кольце опорном 1 выполнены риски "К" (фиг.2), при совмещении которых обеспечивается ориентирование (соответствие) на координаты расположения ОТВС в реакторе.
Кольцо опорное многофункциональное работает следующим образом.
В исходном положении в кольцо опорное установлены: палец 5 в отверстие 19 и уплотнение 6 в канавку 18.
Затем устанавливают направляющие разновысокие конусы 2 и 3 в соответствии с картограммой на диаметрально противоположные шпильки 37 реактора, координаты которых геометрически связаны с координатами расположения ОТВС в реакторе.
Потом устанавливают кольцо опорное 1 по направляющим разновысоким конусам 2 и 3, совмещая риски К на кольце опорном 1 и корпусе 36 реактора.
Причем при опускании кольца опорного 1 сначала вступят в контакт цилиндрические поверхности сквозных отверстий 20 с цилиндрическими частями направляющих разновысоких конусов 2 и 3, а затем глухие отверстия 23 и сквозные отверстия 22 кольца опорного 1 пройдут с зазором и накроют верхние части шпилек 37 реактора без соприкосновения друг с другом.
Далее устанавливают гайки 4 в отверстия 21 кольца опорного 1, навинчивают их на шпильки 37 реактора и закрепляют кольцо опорное 1 к корпусу 36 реактора.
К платику 29 кожуха 11 кольца опорного 1 подсоединяют рукав 7 с прокладкой уплотнительной 8 одним концом, а вторым - к судовой системе спецвентиляции.
При вскрытом реакторе включается судовая спецвентиляция и производится отсос аэрозолей с надреакторного пространства через отверстия 24 в стенке втулки (кольца опорного 1), коллектор 41 и рукав 7, создавая вакуум в верхней части кольца опорного 1, что исключает выброс аэрозолей в аппаратное помещение.
При выгрузке ОТВС кольцо опорное 1 обеспечивает функцию биологической защиты от радиоактивных излучений. При установке защитных плит перегрузочного оборудования и монтаже крышки реактора в горловину корпуса 36 реактора направляющие платики 10 кольца опорного 1 благодаря антифрикционным свойствам их материала и нависанию над уплотнительным пояском 38 горловины корпуса 36 реактора исключают контакт защитных плит и крышки реактора с уплотнительным пояском 38 и тем самым выполняют функцию защиты уплотнительного пояска от механических повреждений.
Палец 5 обеспечивает установку изделий перегрузочного оборудования с привязкой к координатам расположения ОТВС в реакторе и удерживает от углового смещения во время их работы.
Кольцо жесткости 28 кожуха 11 перекрывает зазор между обечайкой 40 реактора и кольцом опорным 1 и предохраняет от попаданий в этот зазор посторонних предметов.
V-образная кольцевая канавка 14 и резьбовые отверстия на верхнем торце 25 кольца опорного 1, привязанные к координатам расположения ОТВС в реакторе, предназначены для крепления изделий перегрузочного оборудования (отверстия резьбовые не показаны).
Демонтаж кольца опорного многофукционального производится в обратной последовательности.