РЕШЕТКА ПЕНАЛА ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности, к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к перегрузке ампул с кондиционными и некондиционными пучками тепловыделяющих элементов реактора РБМК-1000 из транспортного чехла в пеналы сухого хранилища.
Известен способ обращения с отработавшим ядерным топливом (патент №2491665, Кл. G21F 19/06), включающий размещение на АЭС пучков тепловыделяющих элементов (твэлов) в ампулах, загрузку части ампул с пучками твэлов в решетки пеналов, размещенные в гнездах транспортного чехла, а части ампул - в ячейки чехла, размещенные между гнездами. В сухом хранилище краном-манипулятором грузоподъемностью 4000 кг загруженные ампулами решетки поочередно извлекаются из гнезд транспортного чехла и устанавливаются в корпуса пеналов, а ампулы из ячеек чехла перегружаются в корпус пенала с помощью электромеханического манипулятора грузоподъемностью 500 кг.
После установки решеток с ампулами в корпуса пеналов и заполнения решетки пенала ампулами из ячеек транспортного чехла на корпуса пеналов устанавливают крышки, соединяют их с корпусами на сварке, осуществляют через клапаны крышек вакуумирование и заполнение пеналов азотно-гелиевой смесью с избыточным давлением, после чего герметизируют клапаны сваркой. Транспортировку загруженных пеналов в гнезда хранения осуществляют краном-манипулятором грузоподъемностью 4000 кг.
Известна решетка герметичного пенала хранения отработавшего ядерного топлива реактора РБМК-1000 по патенту №2491665.
Решетка выполнена с возможностью извлечения из корпуса пенала и установки в гнездо транспортного чехла. Решетка снабжена основанием с присоединенными к нему вертикальными стойками и центральной трубой, и ячейками для размещения ампул с пучками твэлов. Ячейки выполнены в несколько соосных ярусов, состоящих из трубчатых гильз, соединенных с центральной трубой, вертикальными стойками и между собой пластинами с образованием круглых и треугольных ячеек. Оси симметрии ячеек располагаются в вершинах равносторонних треугольников, причем диаметр вписанной окружности треугольных ячеек равен внутреннему диаметру круглых ячеек. Торцы пластин, расположенных между вертикальными стойками, выполнены V-образной формы. В основании выполнены отверстия, соосные с осями симметрии ячеек.
Известная решетка принята заявителем в качестве прототипа.
Некоторая часть двухпучковых топливных сборок после нахождения в ядерном реакторе и длительного хранения в пристанционном хранилище имеет значительные отклонения от прямолинейности и выпуклости циркониевых топливных трубок между дистанционирующими решетками, увеличивающие наружный диаметр пучка твэлов, не позволяющие разместить их в ампулах, устанавливаемых в ячейки известных решеток. Исходя из этого, для загрузки таких некондиционных пучков твэлов требуется применение ампул с увеличенным внутренним диаметром, что, в свою очередь, потребует увеличения, как диаметра ячеек решетки, так и шага между ними.
Внутренний диаметр корпуса пенала, определяемый конструкцией гнезд уже построенного сухого хранилища, не может быть увеличен. Таким образом, для обеспечения размещения в корпусе пенала решетки, загруженной некондиционными пучками твэлов, увеличение диаметров ячеек и ампул возможно только за счет сокращения их количества в решетке. Проведенные на АЭС измерения некондиционных пучков твэлов показали, что для их гарантированного размещения в ампулах необходимо увеличить внутренний диаметр ампул до 98 мм. При толщине стенки ампулы 2 мм, необходимо выполнять ячейки с внутренним диаметром 104 мм, обеспечивающим необходимый зазор между ячейкой и ампулой для свободной установки ампул в ячейки.
Исходя из соотношения кондиционных и некондиционных пучков твэлов, максимальная загрузка транспортного чехла при реализации способа по патенту №2491665 обеспечивается размещением ампул с кондиционными пучками твэлов в съемных решетках, устанавливаемых в гнездах транспортного чехла, а ампул с некондиционными пучками твэлов в ячейках чехла, размещенных между гнездами. При этом в ячейки чехла догружаются и ампулы с кондиционными пучками твэлов.
В сухом хранилище для отдельного хранения ампул с некондиционными пучками твэлов, необходимо иметь решетки, размещенные в корпусах пеналов, с внутренним диаметром ячеек, как минимум 104 мм, при этом максимальная вместимость такой решетки составит всего 19 ампул.
Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой решетки, заключается в повышении ее вместимости за счет смешанного размещения в ней ампул с некондиционными и кондиционными пучками твэлов.
Указанный технический результат достигается тем, что в решетке, включающей вертикальные стойки и ячейки для размещения ампул, выполненные в несколько соосных ярусов, состоящих из трубчатых гильз, соединенных с вертикальными стойками и между собой пластинами с образованием круглых и треугольных ячеек, оси симметрии которых располагаются в вершинах равносторонних треугольников, причем диаметр вписанной окружности треугольных ячеек равен внутреннему диаметру круглых ячеек и периферийные ячейки, расположенные между вертикальными стойками, круглые и треугольные ячейки выполнены с возможностью установки в них ампул с некондиционными пучками твэлов, а периферийные ячейки, расположенные между вертикальными стойками, с возможностью установки в них ампул с кондиционными пучками твэлов.
Выполнение круглых и треугольных ячеек с возможностью установки в них ампул с некондиционными пучками твэлов, а периферийных ячеек с возможностью установки ампул с кондиционными пучками твэлов, позволяет разместить по сечению решетки 25 ячеек и, тем самым, повысить вместимость решетки.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируются чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - предлагаемая решетка в разрезе, установленная в корпусе пенала;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
Предлагаемая решетка 1 (см. фиг. 1 и 2) установлена в корпусе пенала 2 и содержит вертикальные стойки 3, соединенные в нижней части кольцом 4. В верхней части к вертикальным стойкам 3 присоединены радиусные пластины 5, посредством которых решетка 1 фиксируется в корпусе пенала 2 на сварке. Решетка 1 содержит несколько соосных ярусов 6, состоящих из трубчатых гильз 7, соединенных между собой пластинами 8 с образованием семи круглых 9 и шести треугольных 10 ячеек. При этом диаметры вписанных окружностей треугольных ячеек 10 и внутренние диаметры круглых ячеек 9 выполнены равными 104 мм. Внешние трубчатые гильзы 7 присоединены на сварке к вертикальным стойкам 3 пластинами 11. Образовавшиеся между вертикальными стойками 3 промежутки 12 разделены перегородками 13 с образованием двенадцати ячеек 14, расположенными между корпусом пенала 2, радиусными пластинами 5, перегородками 13 и внешними трубчатыми гильзами 7 с диаметром вписанной окружности 98 мм. Сечение ячеек 8 и 9 решетки 1 позволяет разместить в них ампулы 15 с некондиционными пучками твэлов, а сечение ячеек 14 - ампулы 16 с кондиционными пучками твэлов.
Предлагаемая решетка 1 эксплуатируется следующим образом.
Корпус пенала 2 с решеткой 1 устанавливается в гнездо загрузки камеры комплектации пеналов. Из ячеек доставленного с АЭС транспортного чехла электромеханическим манипулятором (на чертежах не показаны) извлекаются ампулы 15 или 16 с некондиционными и кондиционными пучками твэлов соответственно и устанавливаются в ячейки 9 и 10 или 14. После загрузки на корпус пенала устанавливают штатную крышку и осуществляют приварку крышки к корпусу пенала, заполнение пенала азотно-гелиевой смесью через клапан, герметизацию клапана, контроль герметичности сварных швов, транспортировку и установку пенала в гнездо сухого хранилища.