Барабан отработавших сборок ядерного реактора
Сущность изобретения: устройство позволяет повысить безопасность путем уменьшения выхода теплоносителя из корпуса в виде паров и брызг. Барабан отработавших сборок ядерного реактора состоит из корпуса 1, ротора 2 с гнездами 3 для отработавших сборок 4, крышки 5 с отверстиями 6 для перегрузки и напорного патрубка 10. В корпусе выполнены по крайней мере два напорных патрубка 10, подсоединенных к кессону 11, верхняя часть которого прикреплена к крышке 5, а нижняя размещена под уровнем теплоносителя 7, при этом патрубок 10 подсоединен к кессону 11 через уплотнение 12. Уплотнение обеспечивает связь по газу полости кессона 11 с полостью 8 корпуса 1. Уплотнение может быть снабжено отбойным элементом 14, размещенным в камере 15 с каналом 17 для отвода протечек под уровень теплоносителя. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.
Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано при хранении отработавших сборок ядерных реакторов, преимущественно на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Известен барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий, заполненный теплоносителем со свободным уровнем и закрытый крышкой с отверстиями для перегрузки сборок, корпус, внутри которого размещен ротор с гнездами для сборок, и один напорный патрубок, проходящий через днище корпуса и расположенный вблизи уровня теплоносителя внутри полого, заглушенного сверху, вала ротора, имеющего в боковой стенке отверстие для связи внутренней полости вала ротора с полостью корпуса, расположенное под уровнем теплоносителя. Такое выполнение барабана исключает возможность выхода теплоносителя из корпуса в виде паров, активно образующихся при истечении теплоносителя из напорного патрубка, через отверстия крышки в помещение перегрузочного механизма, а также и в виде брызг, образующихся при его истечении из напорного патрубка, которые могут попадать на захватное устройство, опускающееся в корпус в процессе перегрузки, т.е. достоинством известного барабана является исключение возможности выхода теплоносителя (в том числе и содержащего радиоактивные продукты деления вышедшие из негерметичных отработавших сборок) из корпуса в виде паров и брызг, образующихся при его истечении из напорного патрубка в помещение перегрузочного механизма в процессе эксплуатации барабана, вследствие того, что они локализованы во внутренней полости вала ротора. Недостатками известного барабана являются закрепление напорного патрубка в днище корпуса и выполнение отверстия в стенке вала ротора ниже уровня теплоносителя в корпусе. Первый недостаток может привести, в случае обрыва напорного патрубка в месте соединения его с корпусом, например, из-за концентрации напряжений, возникающих в процессе сварки и вибрации, к полному выходу (утечке) теплоносителя из корпуса, а второй в случае обрыва напорного трубопровода, за пределами корпуса, к выходу части теплоносителя, находящегося выше отверстия в стенке вала ротора, из-за повышенного давления в корпусе по сравнению с давлением в шахте барабана, которое поддерживается в процессе эксплуатации во избежание попадания воздуха в корпус барабана. Кроме того, имеющиеся недостатки, как следствие исключают возможность повышения безопасности барабана путем резервирования напорного патрубка известным способом, а именно путем увеличения количества, т.к. увеличение количества сварных швов в днище корпуса увеличивает возможность его разрушения в этом месте, а при обрыве напорного трубопровода за пределами корпуса будет происходить постоянная утечка теплоносителя в шахту барабана из разорванного трубопровода, вследствие насыщенного давления в корпусе и того, что отверстие в стенке вала ротора расположено ниже уровня теплоносителя. Известен другой барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий заполненный теплоносителем со свободным уровнем и закрытый крышкой с отверстиями для перегрузки сборок, корпус, внутри которого размещен ротор с гнездами для сборок, и один напорный патрубок, проходящий через корпус над уровнем теплоносителя, сливной конец которого размещен под уровнем теплоносителя. Достоинством известного барабана, как и в предыдущем случае, является исключение возможности выхода теплоносителя в виде паров и брызг в помещение перегрузочного механизма, ввиду размещения сливного конца напорного патрубка под уровнем теплоносителя. Кроме того, размещение напорного патрубка в корпусе над уровнем теплоносителя позволяет избежать полного выхода теплоносителя из корпуса при его обрыве в месте прохода через корпус. Недостатком этого барабана является то, что при обрыве напорного трубопровода за пределами корпуса, как и в первом известном барабане, часть теплоносителя, находящаяся выше нижнего торца напорного патрубка выйдет из корпуса в шахту барабана, вследствие наличия в корпусе избыточного давления. Указанный недостаток также не позволяет выполнить резервирование напорного патрубка из-за постоянной утечки теплоносителя в шахту барабана. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий заполненный теплоносителем со свободным уровнем и закрытый крышкой с отверстиями для перегрузки сборок корпус, внутри которого размещен ротор с гнездами для сборок, и, по крайней мере, один напорный патрубок, расположенный в корпусе над уровнем теплоносителя. Такое выполнение барабана позволяет исключить выход теплоносителя из корпуса, находящегося ниже его уровня, как при обрыве напорного патрубка в месте его прохода через корпус, так и при обрыве напорного трубопровода за пределами корпуса. Кроме того, такое выполнение позволяет повысить безопасность барабана путем резервирования напорного патрубка. Недостатком этого барабана является то, что он не исключает возможности выхода теплоносителя в виде паров и брызг, образующихся при его истечении из напорного патрубка на зеркало теплоносителя, через отверстия крышки в помещение перегрузочного механизма, а кроме того и то, что при обрыве напорного трубопровода за пределами корпуса выход теплоносителя в шахту барабана в виде паров будет довольно значительным, т.к. будет происходить через полное сечение патрубка. Целью изобретения является повышение безопасности барабана отработавших сборок ядерного реактора путем уменьшения выхода теплоносителя из корпуса в виде паров и брызг. Поставленная цель достигается тем, что в барабане отработавших сборок ядерного реактора, содержащем заполненный теплоносителем со свободным уровнем и закрытый крышкой с отверстиями для перегрузки сборок корпус, внутри которого размещен ротор с гнездами для сборок, и, по крайней мере, один напорный патрубок, расположенный в корпусе над уровнем теплоносителя, напорный патрубок подсоединен к установленному в корпусе кессону, верхняя часть которого прикреплена к крышке, а нижняя размещена под уровнем теплоносителя, причем патрубок подсоединен к кессону через уплотнение, обеспечивающее связь по газу внутренней полости кессона с полостью корпуса, при этом уплотнение выполнено лабиринтным и снабжено отбойным элементом, размещенным в расширительной камере с каналом для отвода протечек под уровень теплоносителя. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен общий вид барабана отработавших сборок ядерного реактора, продольный разрез; на фиг.2 схематически изображено уплотнение напорного патрубка с кессоном по варианту изобретения. Барабан отработавших сборок ядерного реактора состоит из корпуса 1, ротора 2 с гнездами 3 для отработавших сборок 4 и крышки 5 с отверстиями 6 для перегрузки сборок. Корпус заполнен теплоносителем 7 со свободным уровнем, над которым расположена полость 8, заполненная инертным газом. Отвод теплоносителя из корпуса 1 осуществляется через сливные патрубки 9. Подвод теплоносителя осуществляется через напорные патрубки 10. Количество сливных и напорных патрубков определяется условиями резервирования, но не менее одного. Каждый напорный патрубок 10 подсоединен к кессону 11, верхняя часть которого прикреплена к крышке 5, а нижняя размещена под уровнем теплоносителя. Соединение напорного патрубка с кессоном выполнено посредством уплотнения 12, которое для обеспечения связи по газу внутренней полости кессона с полостью корпуса целесообразно выполнить щелевым или лабиринтным. В данном случае уплотнение 12 выполнено щелевым и образовано наружной поверхностью напорного патрубка и внутренней поверхностью втулки 13, закрепленной на кессоне. Для исключения прямого "прострела" брызг теплоносителя через зазор щелевого уплотнения оно, по варианту изобретения (см. фиг.2), выполнено лабиринтным и снабжено отбойным элементом 14, размещенным в расширительной камере 15, закрепленной на кессоне. Удаление протечек теплоносителя, которые могут попасть в камеру через зазор 16, осуществляется через канал 17 под уровень теплоносителя в корпусе. Площадь сечения внутренней полости кессона выбрана таким образом, что уровень теплоносителя в кессоне всегда находится ниже соединения кессона с напорным патрубком. Циркуляция теплоносителя 7 при работе барабана осуществляется следующим образом. "Холодный" теплоноситель через напорный патрубок 10 подается во внутреннюю полость кессона 11, прикрепленного к крышке 5, откуда поступает во внутреннюю полость ротора 2 под уровень теплоносителя. Затем теплоноситель через отверстия 18 и 19 поступает в нижнюю часть корпуса 1, откуда через зазор 20 поступает на охлаждение сборок 4, размещенных в гнездах 3. "Горячий" теплоноситель сливается самотеком через сливой патрубок 9. Подача теплоносителя в корпус может производиться как через один напорный патрубок, так и через несколько патрубков одновременно. Подача через один патрубок при наличии резервных патрубков возможна благодаря наличию газовой связи между внутренней полостью кессона и полостью барабана, поскольку обеспечивает выравнивание давления в этих полостях, тем самым исключая возможность самодренирования теплоносителя из корпуса через неработающие напорные патрубки. А это означает, что циркуляция теплоносителя через корпус возможна и при обрыве части напорных патрубков, причем наличие уплотнения позволяет при этом снизить выход теплоносителя из корпуса в виде паров через разорванный трубопровод до минимума, и тем самым обеспечить работу барабана в течение времени, необходимого для удаления отработавших сборок из корпуса, не допуская их перегрева. Кроме того, наличие кессона и соединение кессона с напорным патрубком через уплотнение позволяют локализовать пары и брызги теплоносителя, образующиеся при его истечении из напорного патрубка, во внутренней полости кессона и тем самым исключить их выход через отверстия в крышке 5 в помещение перегрузочного механизма непосредственно или при попадании на захватное устройство (на рисунке не показано), опускающееся во время перегрузки в корпус 1. По сравнению с прототипом изобретение позволяет повысить безопасность барабана путем сведения до минимума выхода теплоносителя из корпуса барабана в виде паров и брызг как при нормальной эксплуатации в помещение перегрузочного механизма, так и при обрыве напорного трубопровода в шахту барабана, что позволяет улучшить в указанных помещениях противопожарную (поскольку для быстрых реакторов в качестве теплоносителя используется натрий) и радиационную (поскольку в теплоносителе могут находиться продукты деления, вышедшие из негерметичных отработавших сборок) обстановку, а значит и условия работы обслуживающего персонала, а также снизить объем работ по дезактивации этих помещений и находящегося в них оборудования. Значительное уменьшение выхода теплоносителя при обрыве напорного трубопровода, кроме того, позволяет обеспечить резервирование напорного патрубка (делает его целесообразным), а следовательно, и напорного трубопровода, являющихся наиболее напряженными звеньями в системе охлаждения барабана, вследствие того, что они находятся под большим давлением и подвержены большим вибрационным нагрузкам, а следовательно имеют большую вероятность выхода из строя, что также в итоге повышает безопасность барабана.
Формула изобретения
1. Барабан отработавших сборок ядерного реактора, содержащий заполненный теплоносителем со свободным уровнем и закрытый крышкой с отверстиями для перегрузки сборок корпус, внутри которого размещен ротор с гнездами для сборок, и по крайней мере один напорный патрубок, расположенный в корпусе над уровнем теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности путем уменьшения выхода теплоносителя из корпуса в виде паров и брызг, напорный патрубок подсоединен к установленному в корпусе кессону, верхняя часть которого прикреплена к крышке, а нижняя размещена под уровнем теплоносителя, причем патрубок подсоединен к кессону через уплотнение, обеспечивающее связь по газу внутренней полости кессона с полостью корпуса. 2. Барабан по п. 1, отличающийся тем, что уплотнение выполнено лабиринтным и снабжено отбойным элементом, размещенным в расширительной камере с каналом для отвода протечек под уровень теплоносителя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
