Устройство для отрезки концевых деталей отработавших тепловыделяющих сборок атомных реакторов

 

Изобретение относится к атомной технике и предназначено для использования в области регенерации ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов АЭС, а также к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для резки труб или другого профиля коробчатого типа, и может быть использовано в электротехнической, авиационной, судостроительной и других отраслях промышленности. Устройство содержит основание, прижимы и верхний нож. Упомянутый нож выполнен плоским с боковым скосом в нижней части, угол которого α = 45^o. Устройство снабжено опорой, ограничивающей ход ножа внизу в заданном положении. Кроме того, верхний нож может иметь дополнительный уклон вдоль своей плоскости. Технической задачей изобретения является улучшение условий труда и технической безопасности и разработка устройства для безотходной механической отрезки концевых деталей ТВС. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к атомной технике и предназначено для использования а области регенерации ядерного топлива отработавших тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов АЭС, а также к обработке металлов давлением, в частности, к устройствам для резки труб или другого профиля коробчатого типа, и может быть использовано в электротехнической, автомобильной, судостроительной, авиационной и других отраслях промышленности.

Известны устройства для отрезки концевых деталей отработавших ТВС, используемые как в России, так и за рубежом, в которых резка осуществляется пилами с вращающимися дисками (механическая пила), электродами, абразивами или плазменными резками, лазером и т.п. (см. Землянухин В.И., Ильенко Е.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 50-52).

Основной недостаток данных устройств заключается в образовании в процессе их работы большого количества радиоактивных мелких частиц металла и аэрозолей, вдобавок чаще всего высокотемпературных.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение условий труда и техники безопасности и разработка устройства для безотходной механической отрезки концевых деталей ТВС с сохранением формы средней (активной) части этой сборки.

Сущность изобретения состоит в том, что, в отличие от известного устройства, содержащего основание, прижимы и верхний нож, согласно изобретению верхний нож выполнен плоским с боковым скосом в нижней части, при этом устройство имеет по крайней мере одну специальную опору или другое средство для ограничения хода ножа вниз в заданном положении. Кроме того, упомянутый нож может быть выполнен с уклоном вдоль своей плоскости, что дополнительно способствует достижению искомого технического результата за счет уменьшения усилия реза.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в улучшении условий труда и техники безопасности и создании устройства для безотходной механической отрезки труб ТВС с сохранением формы средней (активной) части, передаваемой затем на дальнейшее измельчение.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - поперечное сечение ТВС с зажимами в месте резки; на фиг. 3 - общий вид верхнего ножа; на фиг. 4 (а, б) представлены схемы, на которых показано: а - начальное и б - конечное положение реза; на фиг. 5 (а, б) представлены: а - вид сборки с чехлом после отрезки головной части, б - отрезанная головная часть; на фиг. 6 (а, б) представлены: а - вид имитатора после отрезки от него хвостовика, б - вид хвостовика, извлеченного из устройства после его отрезки.

Устройство содержит профилированное основание, состоящее из двух частей 1 и 2 (место соединения этих частей 1 и 2 на чертеже не показано), на котором размещена ТВС 3 с целью отрезки ее концевой детали 4. Сверху ТВС 3 прижата двумя профилированными прижимами 5. Верхний плоский нож 6 имеет в нижней части боковой скос под углом α (см. фиг. 1).

Кроме того, нож 6 может иметь небольшой уклон вдоль своей плоскости под углом β (см. фиг. 3), 7 - кожух ТВС, 8 - трубы каналов (или ребра), 9 - решетка средней части ТВС со стороны хвостовика (или пробки ТВС средней части со стороны головки). Устройство имеет также специальные опоры, ограничивающие ход ножa внизу в заданном положении (на чертежах не показаны).

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Сборка 3 прижимается к основанию (1 и 2) с некоторым усилием прижимами 5. В паз, образующийся между частями основания 1 и 2 и прижимами 5, опускается верхний нож 6.

При резке верхней части кожуха 7 ТВС и труб каналов (или ребер) 8 ответным ножом является решетка 9 средней части ТВС со стороны хвостовика (или пробки тепловыделяющих элементов средней части со стороны головки), а при резке нижней части кожуха нижним ножом является основание 1 (см. фиг. 4а).

Резка продолжается до тех пор, пока верхний нож 6 не достигнет специальных ограничителей (опор) (на чертежах не показаны) и не займет такое положение (см. фиг. 4б), когда нижняя кромка ножа 6 M опускается ниже линии основания 1, а верхняя кромка этого ножа N - не доходит до упомянутой линии, по крайней мере на толщину кожуха ТВС. Угол скоса ножа α определяется шириной паза между составными частями основания. В этом случае резка идет без отходов, т.к. отрезаемые чехол и трубы каналов (или ребра) отжимаются к концевой детали (см. фиг. 4б). Это хорошо видно из результатов опытной резки (см. фиг. 5, 6) ТВС ВВЭР-1000. На фиг. 5-6 видно, что формa средней (активной) части ТВС практически не изменилась. Угол α в данном случае составлял ≈ 45^o.

Для дополнительного повышения положительного эффекта за счет уменьшения усилия реза нож 6 может иметь дополнительный уклон вдоль своей плоскости под углом β, величина которого определяется толщиной кожуха ТВС и может быть ≈ 5-10^o.

Применение изобретения в атомной энергетике позволит существенно улучшить условия труда и техники безопасности и осуществить безотходную механическую отрезку концевых деталей ТВС с сохранением формы средней (активной) части этой сборки. Эксперименты на натурных необлученных ТВС показали отсутствие отходов в виде кусков и частиц металла; деформации ТВС также не наблюдалось. Заявляемое устройство может быть также применено для отрезки других ТВС АЭС и для резки сборки РБМК на две части.

Формула изобретения

1. Устройство для отрезки концевых деталей тепловыделяющих сборок атомных реакторов, содержащее основание, прижимы и верхний нож, отличающееся тем, что верхний нож выполнен плоским и имеет скос в нижней части, угол которого α = 45^o, при этом устройство имеет по крайней мере одно средство для ограничения хода ножа вниз в заданном положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний нож дополнительно имеет уклон вдоль своей плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6