СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГИЛЬЗ (ТРУБ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
METHOD OF PIPES EXTRACTION AND ASSOCIATED DEVICE

Изобретение относится к атомной технике и преимущественно может быть применено для объектов использования атомной энергии, в частности к способу извлечения гильз (труб) при замене отдельных элементов во время перегрузки ядерного реактора, в частности, на судах с атомной паропроизводящей установкой (АППУ). Кроме того, данное изобретение касается конструкции устройства, с помощью которого осуществляют извлечение гильз (труб).
При выполнении операции по выгрузке гильз и труб, в частности гильз стержней аварийной защиты (A3), нештатных датчиков (НД), термометров сопротивления (ТС), труб подпитки и проливки (ПП), расположенных на крышке реактора на судах с АППУ, например ледоколах, используют несколько видов пробок, направляющих стержней, резьбовых домкратов и переходников. Вышеуказанная операция включает выполнение таких этапов работы, как установка пробок после удаления стержней A3, НД, ТС и т.п., срезка швов, подрыв гильз (труб) и их выгрузка. При этом на каждый из этапов работы спроектированы свои индивидуальные пробки (для обеспечения биологической защиты), направляющие стержни (для направления инструмента при срезке сварных швов), домкраты для подрыва и переходники для извлечения, поочередно устанавливаемые и вынимаемые, а также приспособления, которыми проводят работу. Кроме того, операции по выгрузке гильз (труб) являются крайне радиационно-опасными, так как связаны с самой первой разгерметизацией первого контура и поэтому подлежат проведению в кратчайшие сроки и с наименьшими переустановками.
Известен способ демонтажа дефектных отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) (RU №2253158, G21C 19/33, G21C 19/34, публ. 2005 г.), в котором удаляют защитную пробку загрузочного отверстия поворотной плиты, совмещенного с одним из концентрически расположенных в трубной доске рядов ячеек со сборками, определяют все дефектные сборки, находящиеся в этом ряду, затем, вращая поворотную плиту, центрируют это загрузочное отверстие относительно головки пенала с дефектной сборкой и через него вырезают в теле трубной доски кольцеобразную проточку, после этого выполняют подрыв пенала с дефектной сборкой, на цилиндрическую поверхность пенала надевают технологическое разъемное пружинное кольцо и опускают пенал обратно в ту же ячейку трубной доски. Далее загрузочное отверстие поворотной плиты устанавливают над каждым пеналом с дефектной сборкой в этом ряду и повторяют все вышеуказанные операции. По окончании этих операций через загрузочное отверстие поочередно извлекают все подорванные пеналы с втулками и технологическими разъемными пружинными кольцами.
Особенностью вышеуказанного способа является то, что он осуществляется на плавучей или береговой технической базе, то есть не связан с разгерметизацией первого контура. Недостатком способа является то, что в процессе выполнения всех технологических операций: удаление защитной пробки, вырезка в теле трубной доски кольцеобразной проточки, подрыв пенала с дефектной сборкой, извлечение всех подорванных пеналов используют свои индивидуальные пробки, поочередно устанавливаемые и вынимаемые переходники и приспособления, с помощью которых проводят работу, увеличивается количество переустановок пробок, используется значительное количество оборудования и увеличивается время технологического процесса.
Известно устройство для извлечения технологического канала из ступенчатого тракта ядерного реактора (SU 1674654, G21C 19/26, публ. 1990 г.), которое содержит механизм захвата канала в виде корпуса с торцевым охватом и установленный на корпусе с автономным приводом вращения орган срезки кольцевого шва между каналом и его трактом в виде режущей головки с симметричными торцевыми резцами, причем режущая головка установлена на корпусе механизма захвата с эксцентриситетом относительно его оси.
Недостатком устройства является то, что установка режущей головки, с помощью которой производят срезку кольцевого сварного шва между каналом и трактом для извлечения каждого технологического канала из тракта атомного реактора, требует эксцентриситета, а значение ее диаметра выбирают расчетным путем исходя из требований к качеству срезки сварного шва, что приводит к увеличению трудоемкости технологического процесса.
Известно устройство для вырезки пеналов с дефектными отработавшими тепловыделяющими сборками (RU №2220465, 7 G21C 19/33, G21F 5/008, публ. 2003 г.), выполненное из двух соосно расположенных частей: неподвижного основания и поворотной платформы, причем на неподвижном основании выполнено одно отверстие для центровки устройства и ввода режущего инструмента в виде сверлильной головки, а на поворотной платформе расположен вертикально-сверлильный станок, закрепленный на двух стойках, и выполнены два радиально расположенных под углом 90° отверстия, одно из которых предназначено для центровки устройства, а другое - для ввода режущего инструмента.
Недостатком устройства является то, что для удаления пеналов и чехлов с дефектными ОТВС необходимо обеспечить точность центровки режущей головки и вырезку кольцеобразной проточки режущим инструментом в месте сварки пенала с трубной доской, что приводит к увеличению времени на выполнение операции технологического процесса и соответственно увеличению вредного воздействия излучения на обслуживающий персонал. Замена штатных пробок гнезд в поворотной плите хранилища на съемные пробки снижает радиационную безопасность обслуживающего персонала.
Задача, решаемая изобретением, заключается в выполнении всех технологических операций по извлечению гильз (труб) с помощью одной многофункциональной пробки и разработке конструкции устройства для осуществления подрыва и извлечения гильз (труб), что приводит к сокращению вспомогательного оборудования, сокращению времени на выполнение операций, расширению технологических возможностей, повышению радиационной безопасности.
При использовании предлагаемого изобретения могут быть получены, в частности, следующие технические результаты:
- снижение длительности технологического процесса;
- уменьшение количества оборудования;
- понижение дозовых нагрузок на обслуживающий оборудование персонал;
- уменьшение выхода радионуклидов в окружающую среду при демонтаже гильз (труб).
Указанная задача решается тем, что в способе извлечения гильз (труб), включающем глушение отверстия в гильзе (трубе) после демонтажа штатных элементов, срезку сварного шва, которым гильза (труба) приварена к стойке, подрыв гильзы (трубы) со стойки на достаточную величину, извлечение гильзы (трубы) из стойки, согласно изобретению установку многофункциональной пробки производят однократно без переустановки при выполнении всех операций по демонтажу отработавшей гильзы (трубы) посредством вворачивания цилиндрической поверхности с резьбой в отработавшую гильзу (трубу) с возможностью обеспечения механического крепления пробки к извлекаемой гильзе (трубе), центрируют зенкер посредством дополнительной цилиндрической поверхности пробки и производят зенкерование сварного шва, соединяющего извлекаемую гильзу (трубу) со стойкой, устанавливают устройство для подрыва с цанговым захватом на стойке и осуществляют подрыв извлекаемой гильзы (трубы) за захватную головку, расположенную в верхней части пробки, извлекают отработавшую гильзу (трубу) из стойки захватом с шариковым фиксатором за вышеупомянутую захватную головку многофункциональной пробки.
Целесообразно отправлять отработавшую гильзу (трубу) на захоронение вместе с многофункциональной пробкой.
Задача решается также тем, что устройство для осуществления способа извлечения гильз (труб) выполнено в виде пробки, согласно изобретению пробка изготовлена многофункциональной в виде цилиндрического стержня, верхняя часть которого выполнена с захватной головкой для подрыва и последующего извлечения отработавшей гильзы (трубы), с дополнительной цилиндрической поверхностью в виде пояска для центрирования зенкера, с цилиндрической поверхностью с резьбой для механического крепления пробки к извлекаемой отработавшей гильзе (трубе) и создания резьбой лабиринтного уплотнения с возможностью обеспечения уменьшения выхода радионуклидов в окружающую среду, нижняя часть пробки выполнена в виде цилиндра необходимой длины, расположенного внутри извлекаемой отработавшей гильзы (трубы) и обеспечивающего радиационную защиту обслуживающего оборудование персонала.
Технический результат заключается в том, что при работе с каждым из демонтируемых элементов, расположенных на крышке реактора, в частности судна с АППУ, во время перегрузки используют одну конструкцию пробки вместо спроектированных индивидуальных под каждый процесс пробок, тем самым сокращается длительность технологического процесса и уменьшается количество оборудования, а также уменьшается количество вскрытий первого контура во время технологического процесса над каждым из элементов.
Выполнение в конструкции пробки цилиндрической поверхности с резьбой позволяет производить вворачивание ее в извлекаемую отработавшую гильзу (трубу), что в отличие от простой установки обеспечивает биологическую защиту и уменьшение выхода радионуклидов через резьбу в окружающую среду при демонтаже отработавших гильз (труб).
Выполнение нижней части пробки в виде цилиндра необходимой длины обеспечивает снижение дозовых нагрузок на обслуживающий оборудование персонал.
При подрыве и последующем извлечении отработавшей гильзы (трубы) пробка выполняет функцию захватной головки, при срезке швов пробка выполняет функцию центрирования зенкера по дополнительной цилиндрической поверхности, при установке пробка выполняет функцию биологической защиты и механического крепления к гильзе цилиндрической поверхностью с резьбой, которая выполняет функцию лабиринтного уплотнения, что свидетельствует, в частности, о ее многофункциональности и тем самым о расширении ее технологических возможностей.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-4:
фиг.1 - общий вид установленной многофункциональной пробки в извлекаемую гильзу (трубу);
фиг.2 - общий вид при проведении зенкерования сварного шва с использованием многофункциональной пробки для центрирования зенкера;
фиг.3 - общий вид при проведении подрыва гильзы (трубы) с использованием многофункциональной пробки в качестве захватного и тягового элемента;
фиг.4 - общий вид при выгрузке гильзы (трубы) вместе с многофункциональной пробкой при помощи захвата.
Устройство для извлечения гильз (труб) представляет собой многофункциональную пробку 1 (далее пробку), выполненную в виде цилиндрического стержня, верхняя часть пробки 1 содержит захватную головку 2, обеспечивающую подрыв и последующее извлечение отработавшей гильзы (трубы) 3, дополнительную цилиндрическую поверхность 4 в виде пояска с возможностью центрирования зенкера 5, цилиндрическую поверхность с резьбой 6 для механического крепления к извлекаемой отработавшей гильзе (трубе) 3 и создания лабиринтного уплотнения с возможностью обеспечения уменьшения выхода радионуклидов в окружающую среду во время выполнения операций с гильзой (трубой) 3.
Нижняя часть пробки 1 выполнена в виде цилиндра 7 необходимой длины, расположенного внутри извлекаемой гильзы (трубы) 3, обеспечивающего защиту от дозовых нагрузок обслуживающий оборудование персонал.
Предлагаемый способ извлечения гильз (труб) может быть осуществлен следующим образом.
Многофункциональные пробки 1 устанавливают однократно без переустановки при отрезке, подрыве и извлечении во все отработавшие гильзы (трубы) на крышке реактора.
В извлекаемую отработавшую гильзу (трубу) 3 (фиг.1), находящуюся в стойке 8 крышки реактора и приваренную к ней, вворачивают пробку 1 посредством цилиндрической поверхности с резьбой 6 для ее механического крепления к извлекаемой гильзе (трубе) 3 и создания лабиринтного уплотнения.
Затем выполняют центрирование зенкера 5 (фиг.2) по дополнительной цилиндрической поверхности (пояску) 4 пробки 1 и производят срезку сварного шва 9 в месте приварки гильзы (трубы) 3 к стойке 8.
Потом с помощью устройства для подрыва 10 (фиг.3), представляющего собой силовое гидравлическое устройство с цанговым захватом (цангой) 11, производят подрыв извлекаемой отработавшей гильзы (трубы) 3 за захватную головку 2 пробки 1. При этом производят подачу через штуцер 12 воды под давлением от насосной станции (на фиг. не показано), перемещая поршень 13 в верхнее положение вместе с цанговым захватом 11. При перемещении цангового захвата 11 в верхнее положение кольцевая втулка 14 сжимает цангу 11, которая в свою очередь обжимает захватную головку 2 пробки 1 и при дальнейшем перемещении происходит подрыв гильзы (трубы) 3 через пробку 1.
В исходное состояние устройство для подрыва 10 возвращают, перемещая поршень 13 в нижнее положение, при этом цанга 11 разжимается, освобождая захватную головку 2 пробки 1. Для каждого типа извлекаемых отработавших гильз (труб) 3 устанавливают на стойку 8 свою сменную опору 15, конструкция которой зависит от конструкции стойки 8.
Далее с помощью захвата 16 (фиг.4) производят демонтаж отработавшей гильзы (трубы) 3 из стойки 8 за захватную головку 2 пробки 1. Захват 16 выполнен шарикового типа. Его срабатывание на поочередное закрытие и открытие происходит от управляющей втулки 17, зафиксированной от самопроизвольного поворота, шариковым фиксатором 18. Управляющая втулка 17 установлена посредством подшипников 19 на внутреннем штоке 20 с возможностью поворота. При утыкании внутреннего штока 20 в захватную головку 2 пробки 1 наружный корпус 21 захвата 16 перемещается вниз и винтом 22, закрепленным на нем, в конце перемещения входит в косой паз 23 управляющей втулки 15 и поворачивает ее на определенный угол. При обратном ходе наружного корпуса 21 захвата 16 наверх винт 22 входит в длинный или короткий пазы 24 управляющей втулки 17, фиксирующие соответственно закрытое или открытое положение захвата 16, и соответственно конус 25 наружного корпуса 21 захвата 16 либо замыкает шарики 26, находящиеся в выточках 27 внутреннего штока 20, либо оставляет шарики разомкнутыми.