СПОСОБ УСТАНОВКИ НА ДЛИТЕЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ И РЕЛЬСОВЫЙ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
INSTALLATION METHOD OF DANGEROUS RADIATION LARGE-SIZED OBJECTS TO BE STORED FOR LONG TIME, AND RAIL LIFT-AND-CARRY DEVICE FOR METHOD'S IMPLEMENTATION

Изобретение относится к ядерной технике и технологии, а конкретно к способу перемещения, транспортирования и установки на длительное береговое хранение и последующее хранение радиационно-опасных объектов (РОО) различных габаритов и массы, в т.ч. сформированных в блок-упаковку реакторных отсеков (РО) атомных подводных лодок (АПЛ), надводных кораблей (НК) с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ), хранилищ отработанного ядерного топлива (ОЯТ) судов атомно-технологического обеспечения (АТО), плавучих энергоблоков (ПЭБ) атомных электростанций.
Известен способ формирования блок-упаковок радиационно-опасных объектов для установки на длительное береговое хранение по патенту РФ №2293386. Согласно этому способу блок-упаковку транспортируют по воде на транспортно-передаточном доке, пристыковывают к причалу открытой наземной площадки длительного хранения (ПДХ), а затем с помощью трансбордера, а также отдельных автономных транспортирующих и подъемных устройств блок-упаковку по рельсовым путям перемещают к определенному месту хранения.
Согласно этому способу для операций по перемещению и установке, а также при хранении блок-упаковок требуется использование такой достаточно крупногабаритной и дорогостоящей конструкции, как трансбордер, эксплуатация которого на ПДХ требует значительных финансовых и материальных затрат. Кроме того, трансбордер постоянно занимает значительную часть специально оборудованной территории ПДХ, которую можно использовать для хранения дополнительных блок-упаковок.
Наиболее близким из аналогов и в качестве прототипа выбирается способ транспортирования и постановки на длительное хранение блок-упаковок РО утилизируемых АПЛ на объекте №2I8-E-218, участок "Восток-200" (США, штат Вашингтон, Хемфорд), описанный в Материалах международного научного семинара в Москве 19-22.06.95, изд. ИБРАЭ, Москва, 1999 г., стр.55-66, а также на основе материалов департамента ВМС США "Выведение из эксплуатации, утилизация и захоронение атомных подводных лодок ВМС США", опубл. 09.93 г.
Согласно этому способу на берегу создается специализированная площадка для хранения и обслуживания во время хранения РО АПЛ, сформированных в блок-упаковки и установленных на площадке рядами. Для доставки на ПДХ сформированная в сухом доке на предприятии утилизации (верфи) блок-упаковка с РО АПЛ транспортируется морским путем на барже к береговому причалу. Береговой причал, где производится выгрузка блок-упаковки, оборудован слипом. Баржа с блок-упаковкой помещается в слип, и отсеки баржи заполняют водой в определенной последовательности, чтобы баржа устойчиво опустилась на грунт слипа, а палуба была состыкована с верхней частью перемычки слипа и находилась на одном уровне с ней. Затем отсоединяют связи, удерживающие блок-упаковку от перемещения на барже, и блок-упаковка с помощью домкратов ставится на четыре опорные колонны. После этого на борт баржи заводится транспортное устройство (транспортер-трейлер), ставится под блок-упаковку, и с помощью домкратов, встроенных в транспортере, ее устанавливают на транспортер.
Далее транспортер, загруженный блок-упаковкой, съезжает с баржи и движется к ПДХ, которая находится на некотором расстоянии от причала и выполнена в виде траншеи, где установлены фундаменты в форме тумб, расположенные соответственно опорным поверхностям блок-упаковки. На ПДХ блок-упаковка с помощью транспортера опускается на фундаменты и закрепляется, а транспортер выводится из ПДХ.
Однако указанным способом можно транспортировать только блок-упаковки, сформированные с РО АПЛ. При транспортировке блок-упаковок более крупных утилизируемых объектов, например РО НК с ЯЭУ, хранилищ ОЯТ плавтехбаз или ПЭБ, имеющих конструктивную толщину обшивки в несколько раз меньше, чем толщина обшивки прочного корпуса РО АПЛ, а также большие габариты и массу и загруженных твердыми радиоактивными отходами (ТРО), для обеспечения равномерности передачи нагрузок от такой блок-упаковки на фундаментные опоры потребуется, кроме боковых опор, установка дополнительных опор под средней частью блок-упаковки, что технологически нельзя выполнить при использовании транспортера.
Кроме того, для транспортирования и постановки на хранение на ПДХ блок-упаковок больших габаритов, а также для проведения на ПДХ ремонтно-восстановительных работ придется увеличить расстояние (базу) между боковыми фундаментными опорами с учетом максимальной по ширине блок-упаковки, что повлечет повышение их металлоемкости и массы из-за значительного выноса боковых фундаментных опор за пределы корпусов блок-упаковок.
Известно различное рельсовое и безрельсовое подъемно-транспортное оборудование для технического обслуживания на стапеле, например трансбордеры, судовозные тележки. В качестве прототипа агрегата выбран самоходный рельсовый кильблок, состоящий из судовозных тележек и поперечной балки (см. Альбом судостроительного нестандартного оборудования и транспортных систем, разработанный ГСПИ «СОЮЗПРОЕКТВЕРФЬ», Арх. №106821, т.1, с.11-12, а также Энтин М.Я., Чеклецов Н.А. «Судовозное оборудование». Справочник. Л.: Издательство «Судостроение», 1977, с.42, 133). Такие кильблоки агрегатируют в единую конструкцию в зависимости от габаритов и формы перемещаемого груза. Однако при пересадке грузов с таких агрегатов может возникнуть аварийная ситуация, связанная с потерей устойчивости груза, например, при разрыве напорных трубопроводов гидродомкратов, предотвращение которой важно для РОО.
Задачей настоящего изобретения является создание способа транспортирования и установки на длительное хранение, обеспечивающего компактное размещение радиационно-опасных крупногабаритных объектов, сформированных в блок-упаковки, с различными массогабаритными характеристиками, повышение радиационной и экологической безопасности при длительном хранении объектов блок-упаковок за счет повышения прочности и устойчивости объектов на специализированной наземной открытой площадке длительного хранения (ПДХ), а также создание устройства в виде рельсового подъемно-транспортного агрегата для осуществления способа.
Для решения этой задачи предлагается способ, совокупность существенных признаков которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в увеличении надежности транспортировки и хранения на ПДХ блок-упаковок с радиационно-опасными крупногабаритными объектами. При этом для решения этой задачи предлагается также рельсовый подъемно-транспортный агрегат для осуществления способа, технический результат которого состоит в повышении устойчивости перемещаемых на место хранения радиационно-опасных объектов.
Получение технического результата обеспечивается за счет того, что в способе установки на длительное хранение и хранение радиационно-опасных крупногабаритных объектов, установленных рядами на площадке длительного хранения (ПДХ), объект предварительно формируют в блок-упаковку, на которой выполняют опорные поверхности, и с помощью плавсредства перевозят к месту причала, перегружают на ложементы, установленные на средстве транспортирования, а далее транспортируют к месту хранения на ПДХ, где устанавливают на фундаментных опорах и обеспечивают последующее длительное хранение и техническое обслуживание объекта.
Транспортировку блок-упаковки от места причала до места хранения и по территории ПДХ осуществляют с помощью самоходного рельсового подъемно-транспортного агрегата (РПА), для чего территорию ПДХ от места причала до места хранения блок-упаковок оборудуют рядом продольных (магистральных) и поперечных рельсовых путей, пересекающихся под углом в 90° в месте поворота от продольных путей к каждому ряду хранения блок-упаковок, причем количество продольных путей зависит от максимально возможной ширины блок-упаковки, а количество поперечных путей в каждом ряду хранения - от максимально возможной длины блок-упаковки. Кроме того, опорные поверхности на блок-упаковке выполняют вдоль корпуса объекта в несколько рядов, таким образом, чтобы соответствующие фундаментные опоры в месте хранения объекта на ПДХ располагались в промежутках поперечных рельсовых путей, при этом количество рядов определяется массой и прочностью корпуса объекта.
Транспортировку блок-упаковки от причала осуществляют сначала по продольным путям до соответствующего ряда хранения, затем разворачивают колесную базу РПА на 90°, отсоединяют соединительные штанги от кильблоков и транспортируют блок-упаковку по поперечным путям к месту хранения до совпадения опорных поверхностей на блок-упаковке с заранее установленными фундаментными опорами на ПДХ, после чего с помощью домкратов перегружают блок-упаковку с РПА на фундаментные опоры.
После установки блок-упаковки наносят на ее поверхность наружное защитное покрытие, производят со стороны, противоположной направлению вывода РПА, частичную разборку ложемента и выводят РПА от места хранения блок-упаковки. Введение операции частичной разборки ложемента со стороны, противоположной направлению вывода транспортной системы, позволяет вывести РПА из-под обводов днищевой части объекта без нарушения целостности ложемента.
В частном случае фундаментные опоры, монтируемые на ПДХ, выполняют переносными, что позволяет мобильно расставлять их в месте установки конкретной блок-упаковки, а кроме того, обеспечивает при необходимости возможность их индивидуальной перестановки или замены при техническом обслуживании объекта.
В другом частном случае способа на поверхность фундаментных опор устанавливают регулируемые клиновые опоры, позволяющие выбирать неровности на поверхности блок-упаковки и тем самым обеспечивать их большую надежность при хранении.
В третьем частном случае во время длительного хранения объекта периодически осуществляют восстановление его наружного защитного покрытия, используя в этих целях РПА для перемещения блок-упаковки к месту технологического обслуживания. Периодическое выполнение операций по восстановлению и ремонту наружного радиационно-защитного покрытия объекта (блок-упаковки) необходимо, т.к. при длительном хранении объекта коррозирует и разрушается его внешний иммобилизационный барьер, который препятствует высвобождению радиоактивности и радионуклидов в окружающую природную среду. Таким образом, благодаря работам по восстановлению покрытия повышается радиационная и экологическая безопасность при долговременном хранении объектов (блок-упаковок) на ПДХ.
Для осуществления предлагаемого способа предлагается рельсовый подъемно-транспортный агрегат (РПА), содержащий скрепленные между собой соединительными штангами самоходные кильблоки с поворотной колесной базой, каждый из которых выполнен в виде двух четырехколесных рельсовых (стапельных) тележек с гидроприводами передвижения, соединенных грузонесущей кильблочной балкой коробчатой конструкции из листовой стали, имеющей неподвижную опору в центре симметрии и шарнирно закрепленной на штоках гидродомкратов, установленных на тележках. При этом длина соединительных штанг технологически обеспечивает размещение соседних кильблоков на расстоянии, равном расстоянию между соседними рядами поперечных путей, каждая балка кильблока выполнена с боковыми опорами, снабженными амортизаторами, а все кильблоки агрегата управляются гидросистемой самоходной гидравлической станции.
Сущность изобретения поясняется следующими графическими изображениями:
фиг.1 - общая схема ПДХ и перемещений объектов (блок-упаковок) от причала до места установки их на длительное хранение;
на фиг.2 показан разрез А-А - положение транспортирования объекта РО АПЛ по продольному (магистральному) пути при поднятых балках на РПА;
на фиг.3 показан разрез Б-Б - положение остановки РПА, опускания его балок с упором на стапельную плиту, подъема и разворота колесной базы на 90° и пересадки РПА на поперечные пути;
на фиг.4 показан разрез В-В - положение движения РПА с объектом РО АПЛ по поперечным путям к месту хранения;
на фиг.5 показан выносной узел Г вида сверху перемещения РПА с объектом РО АПЛ к месту хранения;
на фиг.6 показан разрез Д-Д - соответствующие положения РПА на месте хранения объекта до и после посадки блок-упаковки на клиновые опоры;
на фиг.7 показан вид Е - разборка части ложементов и вывод РПА из-под блок-упаковки в месте ее хранения;
на фиг.8 показан выносной узел Ж - установка блок-упаковки опорными поверхностями на клиновые подкладки фундаментных опор;
на фиг.9-14 представлены примеры формирования РПА для транспортирования и установки на место хранения различных объектов (блок-упаковок).
Примечание: на фиг.5-14 боковые опоры балок кильблоков не показаны.
Для осуществления предлагаемого способа установки на длительное хранение и хранение радиационно-опасных крупногабаритных объектов, включающего транспортирование, передачу и установку на хранение РО утилизируемых АПЛ, НК, хранилищ ОЯТ, плавучих энергоблоков (ПЭБ) и других объектов, необходимо оснастить специализированную площадку длительного хранения (ПДХ) следующим образом.
Площадка ПДХ 1 (см. фиг.1) представляет собой стапельную бетонную плиту 2, оборудованную рядом продольных (магистральных) 3 и поперечных 4 рельсовых путей, расположенных заподлицо с ее поверхностью и пересекающихся под углом в 90° в месте поворота от продольных путей к каждому ряду хранения блок-упаковок. Количество продольных путей зависит от максимально возможной ширины блок-упаковки, количество поперечных путей в каждом ряду хранения - от максимально возможной длины блок-упаковки, а расстояние между соседними поперечными путями должно обеспечивать установку в промежутках фундаментных опор.
Площадка имеет основную зону I для размещения на хранение сформированных блок-упаковок, например РО АПЛ 5, РО НК 6, хранилищ ОЯТ 7, блоков ПЭБ 8, а также технологическую зону II, предназначенную для технологического обслуживания выкатываемых с места хранения блок-упаковок, например, для периодического восстановления защитного покрытия наружной поверхности.
Площадка снабжена самоходным рельсовым подъемно-транспортным агрегатом (РПА) 9, выполненным в виде набора поперечных грузонесущих кильблочных балок 10 (см. фиг.2) коробчатой конструкции из листовой стали, каждая из которых шарнирно закреплена на штоках гидродомкратов двух четырехколесных рельсовых (стапельных) тележек 11 с гидроприводами передвижения, представляющих в сборе отдельный самоходный кильблок 12.
Самоходные кильблоки 12 (см. фиг.5) последовательно скреплены между собой соединительными штангами 13, длина которых обеспечивает размещение соседних кильблоков на расстоянии, например, равном расстоянию «В» между соседними рядами поперечных путей 4, и образуют, таким образом, самоходный подъемно-транспортный агрегат 9, управляемый гидросистемой самоходной гидравлической станции 14, передвигающейся по территории ПДХ.
Средняя часть балки 10 имеет внизу в центре симметрии опору - основание 15, а концевые части балки снабжены боковыми опорами 28 с амортизаторами 29, которыми балка опирается на стапельную плиту 2 при регулируемом опускании балки гидродомкратами тележек, обеспечивая тем самым снятие нагрузки с тележек и возможность их подъема над рельсами (плитой), а также разворот рельсовой базы каждой тележки относительно ее оси на 90° (см. фиг.3). Соответственно при подъеме балки 10 нагрузка от нее передается на тележки 11 с образованием между основанием 15 и боковыми опорами 28 со стапельной плитой 2 гарантированного зазора «d» (см. фиг.2), обеспечивающего беспрепятственное передвижение РПА 9. На каждой балке 10 самоходного кильблока 12 закреплены опорные ложементы 16, на которые устанавливается блок-упаковка.
В каждом месте хранения блок-упаковки формируются боковые 17, промежуточные 18 и средние (килевые) 19 фундаментные опоры, представляющие собой переносные одинаковые по высоте стулья, выполненные из стального листового проката. Сверху стульев установлены регулируемые по высоте клиновые подкладки 20, представляющие собой в сборе со стульями клиновые фундаментные опоры, предназначенные для установки на них блок-упаковки своими опорными поверхностями 21.
Предлагаемый способ длительного хранения радиационно-опасных объектов выполняют в следующей последовательности. Буксируемый плавучий передаточный док 22 с полностью подготовленными к хранению объектами 5, 6, 7, 8, установленными и закрепленными на рельсовых путях дока, швартуется к береговому причалу 23 площадки 1.
После установки дока на подводные опоры и проверки соосности рельсовых путей дока с продольными путями 3 с площадки 1 подают РПА 9, заранее сформированное из отдельных самоходных кильблоков 12 и соединенных между собой штангами 13 равной длины.
Расположение между собой однотипных отдельных самоходных кильблоков 12, образующих подъемно-транспортный агрегат 9, может быть выполнено в последовательном, шахматном или параллельном порядке (см. фиг.5, 10, 12) в зависимости от типоразмера, нагрузочных и прочностных параметров корпуса конкретного транспортируемого объекта 5, 6, 7, 8.
Управление подъемно-транспортным агрегатом 9 проводится с пульта управления мобильной гидравлической станции 14, движущейся вдоль рельсовых путей.
Подав давление в гидросистему передвижения тележек 11 и гидродомкратов РПА, осуществляют вначале регулируемый подъем всех кильблочных балок 10 с закрепленными ложементами 16 и посадкой на них объекта, обеспечивая при этом гарантированный зазор «d», равный 60…80 мм, между основанием 15, а также боковыми опорами 28 со стапельной плитой (см. фиг.2) и дальнейшее передвижение РПА 9 по продольным путям 3.
1
По достижении заданного ряда хранения блок-упаковки движение РПА 9 по продольным путям останавливают, используя тормозные башмаки (см. фиг.5), при этом оси самоходных кильблоков 12 (кильблочных балок 10) должны совпасть с осями путей 4 поперечного перемещения. Затем с помощью гидродомкратов выполняют регулируемое опускание всех нагруженных кильблочных балок с упором их оснований 15 и боковых опор 28 на стапельную плиту. После отсоединения быстросъемных соединительных штанг 13 тележки 11 приподнимаются над рельсами на величину d в пределах 50…70 мм (см. фиг.3), что позволяет выполнить свободный разворот вручную колесной базы тележек (вокруг оси гидродомкратов (см. фиг.3). Повернув всю колесную базу РПА на 90°, производят последующую посадку ее на поперечные пути 4 путем опускания тележек с упором ходовых колес на рельсы поперечного пути и вновь подъемом кильблочных балок с образованием гарантированного зазора «d» между основанием 15 и боковыми опорами 28 со стапельной плитой 2. После этого производят поперечное движение РПА 9 к месту соответствующего хранения (см. фиг.4 и 5).
На соответствующем месте хранения до подхода РПА 9 с объектом на стапельной плите должны быть расставлены стулья в промежутках рядов поперечных путей 4 в соответствии с расположением опорных поверхностей 21 соответствующей блок-упаковки. Для этого с помощью, например, автомобильного крана (не показан) расставляют боковые 17, промежуточные 18 и средние (килевые) 19 стулья с установкой сверху каждого из стульев клиновых подкладок 20, затем производят подгонку и проверку общей горизонтальности верхних опорных поверхностей подушек 25 всех клиновых подкладок 20 в заданных пределах (см. фиг.8) с помощью перемещения их клиньев специальным приспособлением (не показано). Для безопасного проезда РПА 9 с объектом к месту хранения производят подъем кильблочных балок, т.е. его опорных поверхностей, над клиновыми подкладками стульев с гарантированным зазором «е» (см. фиг.6, положение 1).
Выполнив остановку РПА 9 тормозными башмаками 24 в заданном положении при совпадении опорных поверхностей 21 блок-упаковки с расположением соответствующих стульев, производят гидродомкратами опускание кильблочных балок таким образом, чтобы опорные поверхности блок-упаковки «сели» на стулья, т.е. на верхнюю опорную поверхность подушек клиновых подкладок 20 (см. фиг.6, положение 2) с одновременным получением гарантированного зазора между основанием 15 и боковыми опорами 28 со стапельной плитой, а также зазора «f» между опорными поверхностями ложементов 16 с кильблочными балками для возможности разборки части ложементов со стороны, препятствующей выводу самоходных кильблоков 12 из-под установленного объекта. После разборки ложементов 16 РПА беспрепятственно выезжает из-под объекта (см. фиг.7), и тем самым завершается установка объекта на место хранения.
При всех вышеперечисленных операциях подъема и опускания с помощью гидродомкратов тележек 11 могут возникать аварийные «нештатные» ситуации, например разрыв напорных трубопроводов гидродомкратов в РПА и, как следствие, неравномерность и несинхронность работы гидродомкратов. В этом случае надежность транспортировки обеспечивается наличием боковых опор 28 с амортизаторами 29, которые гасят ударные динамические нагрузки и повышают устойчивость РОО.
С целью необходимого восстановления и ремонта защитного антикоррозионного наружного покрытия объекта в процессе его долговременного хранения он периодически, по мере износа покрытия направляется в отдельное ремонтно-восстановительное помещение, которым оборудована ПДХ. Для этого РПА 9, базирующийся в помещении его хранения на ПДХ - гараже 27, вышеописанным способом транспортирует поочередно из зоны I в зону II объекты, препятствующие выводу ремонтируемого объекта в помещение 26, с временной установкой их на дополнительные переносные стулья, для чего можно использовать переносные стулья 17, 18, 19 с позиций хранения, и лишь затем транспортируется соответствующий объект в помещение 26.
После восстановления покрытия на ремонтируемом объекте все объекты в обратном порядке возвращаются на свои штатные позиции хранения в зону I ПДХ. (Направления перемещений объектов показаны стрелками на фиг.1.)
Введение в ПДХ отдельного помещения 26 обусловлено локализацией образующихся продуктов очистки и загрязняющих вредных веществ при работах восстановления покрытия, а также исключением необходимости выполнения этих работ непосредственно на позициях хранения на стапельной плите при весьма стесненных условиях и, следовательно, исключением загрязнения поверхности стапельных плит и углублений рельсовых путей продуктами очистки и нанесения нового защитного слоя.
Предлагаемый способ совместно с агрегатом позволяет создать универсальную ПДХ, рассчитанную, например, на климатические условия Северного и Дальневосточного регионов России с периодом хранения на ней объектов от 70 до 100 лет.