Барабан отработавших сборок ядерного реактора

 

1. Барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий корпус, заполненный теплоносителем со свободным уровнем и газом, ротор с полым валом, защитную плиту, снабженную проходной, установленной под отверстием вала ротора, дренажный тракт, состоящий из подъемного канала и опускной трубы, и уплотнительное приспособление для обеспечения дренажа теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы барабана за счет предотвращения утечки теплоносителя из корпуса, опускная труба размещена в верхней части корпуса над уровнем теплоносителя и снабжена обечайкой, соединенной с нижней частью проходки, а подъемный канал выполнен в виде трубы, установленной с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть которой находится в полости вала ротора, а верхняя часть размещена в обечайке и соединение с уплотнительным приспособлением.

2. Барабан реактора по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное приспособление выполнено в виде кольцевого прилива с защитным кожухом и уплотнительной прокладкой, контактирующей при дренировании теплоносителя с кольцевым выступом обечайки, расположенным соосно внутри защитного кожуха. Изобретение относится к области атомного энергомашиностроения и предназначено для использования при хранении отработавших сборок ядерных реакторов, преимущественно на быстрых нейтронах с жидкометаллическим (натриевым) теплоносителем. Известен барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий корпус со свободным уровнем теплоносителя, установленный в защитном помещении, ротор с гнездами для размещения отработавших сборок и патрубки подвода и отвода теплоносителя [1] В известном устройстве дренирование теплоносителя осуществляется через напорный патрубок, расположенный в нижней части корпуса. Недостатком такого барабана является то, что в случае разрыва подводящего трубопровода или прекращения подачи теплоносителя не исключена возможность утечки теплоносителя из корпуса барабана, в результате чего может произойти оголение топливных сборок с последующим их расплавлением. Наиболее близким техническим решением является барабан отработавших сборок ядерного реактора, который содержит корпус, заполненный теплоносителем со свободным уровнем и газом, ротор с полувалом, защитную плиту, снабженную проходкой, установленной над отверстием вала ротора, дренажный тракт, состоящий из подъемного канала и опускной трубы, и уплотнительное приспособление для обеспечения дренажа теплоносителя [2] Дренажный тракт состоит из опускной трубы и подъемного канала. Опускная труба проходит через днище корпуса в полый вал ротора. Верхний конец трубы заканчивается вблизи уровня теплоносителя. Кольцевой зазор между стенкой полого вала ротора и опускной трубой образует подъемный канал дренажного тракта теплоносителя. В верхней части полого вала выше уровня свободной поверхности теплоносителя выполнено отверстие, сообщающее полость вала ротора с газовой полостью барабана. При дренировании теплоносителя в это отверстие через проходку в защитной плите устанавливается уплотнительное приспособление, после чего в корпус барабана подается давление инертного газа, которым теплоноситель передавливается из корпуса через дренажный тракт в сливные емкости, размещенные вне барабана. Однако в случае разрыва опускного трубопровода из барабана может вытечь значительное количество натрия, т.к. он будет вытекать до того момента, пока его уровень не опустится до верхнего торца опускной трубы. Для барабанов отработавших сборок реакторов большой мощности эта утечка может составлять несколько кубических метров теплоносителя, что является недостатком известного устройства. Кроме того, в этом барабане имеется опасность разрушения сварного шва в месте соединения опускной трубы с днищем корпуса из-за концентрации напряжений, возникающих в процессе сварки и вибрации. Недостатком известного барабана является то, что при каждом очередном дренировании теплоносителя необходимо производить разгерметизацию барабана для установки снятие уплотнительного приспособления. Эти недостатки существенно снижают надежность работы барабана и безопасность обслуживающего персонала. Целью изобретения является повышение надежности работы барабана за счет предотвращения утечки теплоносителя из корпуса. Указанная цель достигается тем, что в известном барабане отработавших сборок ядерного реактора, содержащем корпус, заполненный теплоносителем со свободным уровнем и газом, ротор с полым валом, защитную плиту, снабженную проходкой, установленной над отверстием вала ротора, дренажный тракт, состоящий из подъемного канала и опускной трубы, и уплотнительное приспособление для обеспечения дренажа теплоносителя, опускная труба размещена в верхней части корпуса над уровнем теплоносителя и снабжена обечайкой, соединенной с нижней частью проходки, а подъемный канал выполнен в виде трубы, установленной с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть которой находится в полости вала ротора, а верхняя часть размещена в обечайке и соединена с уплотнительным приспособлением. Кроме того, уплотнительное приспособление выполнено в виде кольцевого прилива, снабженного защитным кожухом и уплотнительной прокладкой, контактирующей при дренировании теплоносителя с кольцевым выступом обечайки, расположенным соосно внутри защитного кожуха. На фиг.1 показан барабан отработавших сборок, продольный разрез; на фиг. 2 уплотнительное приспособление дренажного тракта по другому варианту изобретения в увеличенном масштабе. Барабан отработавших сборок состоит из корпуса 1, ротора 2 с гнездами 3 для отработавших сборок и полым валом 4, защитной плиты 5 с проходкой 6, обеспечивающей доступ к валу ротора оборудования для подъема барабана при монтаже и ротора при заклинивании шарового погона 7. Корпус барабана заполнен теплоносителем 8 со свободным уровнем, над которым имеется газовая полость 9, заполненная инертным газом. Для обеспечения циркуляции теплоносителя барабан отработавших сборок снабжен напорным 10 и сливным 11 патрубками, расположенными вблизи уровня теплоносителя в корпусе. Для дренирования теплоносителя барабан снабжен дренажным трактом, состоящим из обечайки 12, герметично закрепленной на нижней части проходки 6, опускной трубы 13, расположенной в газовой полости барабана, и подъемной трубы 14, являющейся подъемным каналом и размещенной в полости вала 4. Обечайка 12 является промежуточным элементом, обеспечивающим сообщение опускной трубы 13, соединенной со сливной емкостью вне барабана (на чертеже не показана), с подъемной трубой 14 для дренирования теплоносителя или с газовой полостью 9 для исключения самопроизвольного дренирования теплоносителя за счет, например, сифонного эффекта в случае разрыва опускной трубы вне барабана. Верхняя часть подъемной трубы расположена в обечайке 12 и снабжена уплотнительным приспособлением, выполненным в виде кольцевого прилива 15, герметично связанного с подъемной трубой ниже сливных окон 16 и снабженного уплотнительной прокладкой 17, контактирующей с обечайкой, ниже места закрепления опускной трубы. Кроме того, подъемная труба снабжена приводом 18, обеспечивающим ее вертикальное дренирование без разгерметизации внутренней полости барабана и размещенным в защитной пробке 19, герметизирующей проходку 6. Связь подъемной трубы с приводом выполнена посредством разъемного соединения, позволяющего при необходимости снимать ее, например, в случае подрезки или замены на более короткую, при невозможности дренирования теплоносителя с нижнего уровня из-за выпадения большого количества окислов теплоносителя в нижней части корпуса. С этой же целью в валу ротора на разных уровнях по высоте выполнены отверстия 20, позволяющие дренирование теплоносителя с разных уровней его в барабане. Для предохранения прокладки 17 уплотнительного приспособления от воздействия теплоносителя она может быть защищена защитным кожухом 21, герметично связанным с кольцевым приливом 15. В этом случае на обечайке должен быть выполнен кольцевой выступ 22 для ее взаимодействия с уплотнительной прокладкой. Предохранение прокладки осуществляется газовой подушкой, образующейся при дренировании теплоносителя в кольцевом зазоре между защитным кожухом и кольцевым выступом обечайки. Дренирование теплоносителя из барабана осуществляется следующим образом. Подъемную трубу 14 с уплотнительным приспособлением опускают в нижнее положение. При этом происходит отсечение по газу подъемной и опускной труб и камеры, образованной обечайкой, уплотнительным приспособлением и защитной пробкой, от газовой полости барабана, чем обеспечивается соединение подъемной и опускной труб в дренажный тракт. После этого в газовую полость барабана подается избыточное давление инертного газа, которым теплоноситель передавливается из корпуса барабана в сливную емкость. После окончания дренирования теплоносителя подъемная труба с уплотнительным приспособлением поднимается в верхнее положение, восстанавливая связь по газу подъемной и опускной труб с газовой полостью барабана, что предотвращает самопроизвольное дренирование теплоносителя из корпуса барабана. Изобретение позволяет по сравнению с прототипом повысить надежность работы барабана за счет исключения патрубка для дренирования теплоносителя с нижней части корпуса, наличие которого может привести в случае его обрыва или разрушения сварного шва в месте его соединения с корпусом из-за сварочных напряжений и вибраций к частичной или полной утечке теплоносителя из корпуса, создавая тем самым опасность расплавления топливных сборок. Кроме того, возможность регулировки зазора между корпусом и нижним торцом подъемной трубы и возможность применения в качестве подъемного канала трубы с небольшим проходным сечением позволяют обеспечить наиболее полное дренирование теплоносителя из барабана, а выполнение в валу ротора отверстий, расположенных на разных уровнях по высоте вала, и подъемного канала в виде съемной трубы позволяют в случае выпадения большого количества окислов теплоносителя в нижней части корпуса производить его дренирование с любого уровня. Возможность вертикального перемещения подъемной трубы с уплотнительным приспособлением без разгерметизации внутренней полости барабана позволяет упростить подготовку барабана к дренированию теплоносителя и повысить безопасность обслуживающего персонала при проведении работ по дренированию. Выполненный по данному изобретению дренажный тракт можно использовать также для аварийного расхолаживания барабана в случае разрыва или повреждения напорного трубопровода системы охлаждения барабана.

Формула изобретения

1. Барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий корпус, заполненный теплоносителем со свободным уровнем и газом, ротор с полым валом, защитную плиту, снабженную проходной, установленной под отверстием вала ротора, дренажный тракт, состоящий из подъемного канала и опускной трубы, и уплотнительное приспособление для обеспечения дренажа теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы барабана за счет предотвращения утечки теплоносителя из корпуса, опускная труба размещена в верхней части корпуса над уровнем теплоносителя и снабжена обечайкой, соединенной с нижней частью проходки, а подъемный канал выполнен в виде трубы, установленной с возможностью вертикального перемещения, нижняя часть которой находится в полости вала ротора, а верхняя часть размещена в обечайке и соединение с уплотнительным приспособлением. 2. Барабан по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное приспособление выполнено в виде кольцевого прилива с защитным кожухом и уплотнительной прокладкой, контактирующей при дренировании теплоносителя с кольцевым выступом обечайки, расположенным соосно внутри защитного кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2