Устройство для хранения отработавшего ядерного топлива

 

Изобретение относится к области обращения с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения: устройство для хранения отработавшего ядерного топлива в заполненном водой бассейне, содержащее шарнирно установленное на балках щелевого перекрытия двуплечее коромысло, несущее топливные пеналы. Устройство также снабжено страховочным приспособлением, выполненным в виде шарнирного трехзвенного рычажного механизма, одно из звеньев которого представляет собой винтовую стяжку, а на двух других звеньях установлены грузозахватные элементы. Преимущество изобретения заключается в обеспечении безопасных условий перемещения ядерного топлива. 5 ил.

Изобретение относится к технике эксплуатации атомных станций и может быть использовано при обращении с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), в частности, при его перемещении от сборочного стенда по транспортным щелям бассейнов хранилища отработавшего ядерного топлива (ХОЯТ) до установки на позицию длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС).

Известно устройство для хранения отработавшего ядерного топлива для снижения радиоактивности и остаточного тепловыделения в заполненном водой бассейне выдержки, содержащее шарнирно установленное на балках щелевого перекрытия двуплечее коромысло, несущее топливные пеналы (см. патент РФ №2086012, кл. G 21 C 19/06, G 21 F 9/34, опубл. 27.07.1997).

В известном устройстве коромысло имеет соотношение плеч 2:1, и нагрузка от топливных пеналов, установленных на большем плече коромысла, располовинивается между балкой щелевого перекрытия и фундаментной плитой бассейна выдержки. Пеналы на малом плече коромысла находятся в подвешенном состоянии. При статическом равновесии опорная реакция от фундаментной плиты равна половине веса от топливных пеналов на большем плече коромысел. При этом опорная реакция в шарнирном соединении опорного узла, приходящаяся на балку, составляет лишь 1,5 веса всех топливных пеналов, находящихся на обоих плечах коромысла.

После соединения подвески с фланцами топливных пеналов на сборочном стенде устройство стропят на крюк грузового крана зала ХОЯТ, приподнимают на высоту, достаточную для выхода цапф шарнира из опорного узла на верхнем поясе балок щелевого перекрытия, и по транспортным щелям горизонтальным перемещением крана зала ХОЯТ устройство перемещают на позицию длительного хранения ОЯТ. При этом высота подъема устройства для вывода его из опорного узла имеет четкие критерии, но оценивается оператором субъективно и при неосторожном превышении min допустимой величины подъема фланцы подвесок с топливными пеналами цепляют за нижние пояса балок щелевого перекрытия (фиг.3). Но этого оператор не видит, он видит лишь поднимаемое коромысло, и вертикальное воздействие устройства на нижние пояса балок продолжается до срабатывания тепловой защиты или ограничителя грузоподъемности механизма вертикального перемещения крана. Описанное явление при работе с ядерным топливом недопустимо.

Целью предложения заявителя является обеспечение безопасных условий перемещения ядерного топлива за счет гарантированного обеспечения зазоров между подвижными частями устройства и неподвижными конструкциями строительной части сооружения ХОЯТ.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для хранения отработавшего ядерного топлива в заполненном водой бассейне, содержащее шарнирно установленное на балках щелевого перекрытия двуплечее коромысло, несущее топливные пеналы, снабжено страховочным приспособлением, выполненным в виде шарнирного трехзвенного рычажного механизма, одно из звеньев которого представляет собой винтовую стяжку, а на двух других звеньях установлены грузозахватные элементы.

Существо заявленного поясняется чертежами.

Фиг.1 - устройство для хранения отработавшего ядерного топлива в бассейне выдержки ХОЯТ.

Фиг.2 - вид А на фиг.1.

Фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Фиг.4 - страховочное приспособление.

Фиг.5 - устройство в сборе.

Устройство для хранения ОЯТ представляет собой установленные в заполненном водой бассейне выдержки 1 на балках 2 щелевого перекрытия двуплечие коромысла. На каждом плече каждого коромысла 3 шарнирно установлены подвески 4 и 5, к каждой из подвесок прикреплены по два пенала 6 и 7 с отработавшим топливом. Каждое коромысло 3 устройства для хранения шарнирно установлено своими цапфами 8 в опорном узле 9. Опорный узел 9 определяет местоположение устройства на балках 2 и фиксирует его от смещения при воздействии горизонтальных и вертикальных составляющих при сейсмических возмущениях. Геометрическое расположение опорных узлов относительно друг друга определено min допустимым взаимным расположением отработавших тепловыделяющих сборок из условия невозможности возникновения самоподдерживающейся цепной реакции, т.е. шаг расположения ОТВС в бассейне выбран таким, чтобы эффективный коэффициент размножения нейтронов хранилища не превышал 0,95.

Коромысло 3 имеет одно плечо, вдвое большее другого, т.е. соотношение размеров Г:В=2. В то же время подвеска, находящаяся на плече Г (фиг.3), выполнена регулируемой по высоте, что обеспечивает частичное опирание прикрепленных к ней пеналов 6 на дно бассейна выдержки. Размещение цапфы 8 в опорном узле 9 обеспечивает шарнирную установку коромысла 3 на балке 2, что необходимо для обеспечения половинной опорной реакции от дна бассейна 1 на пеналы 6 и для компенсации погрешностей монтажа балок 2 и дна бассейна 1 выдержки. Плечо В пальцем 10 шарнирно соединено с подвеской 5 пеналов 7. На плече Г с помощью цапф 11 установлен стакан 12, в котором размещена подвеска 4. Подвеска 4 резьбовым хвостовиком 13 с упорными гайками 14 может регулировать вертикальное положение пеналов 6 в бассейне 1. Для исключения углового разворота вокруг вертикальной оси подвеска 4 зафиксирована штифтом 15 в вертикальных пазах Д стакана 12. Для предотвращения выпадения подвески 4 из гнезд коромысла 3 под воздействием вертикальных составляющих сейсмического возмущения на щеках коромысла установлены фиксаторы 16 (фиг.2).

После сборки устройства с топливными пеналами на сборочном стенде (не показан) устройство соединяют со страховочным приспособлением, выполненным в виде шарнирного трехзвенного рычажного механизма. Одно из звеньев механизма представляет собой винтовую стяжку 17, и на двух других звеньях 18 и 19 установлены грузозахватные элементы 20 и 21.

Навешенное на крюк крана зала ХОЯТ страховочное приспособление в раскрытом виде сцепляют с коромыслом устройства для хранения отработанного ядерного топлива. Вращением винтовой стяжки 17 сводят звенья 18 и 19 навстречу друг другу и тем самым, приподнимая коромысло 3, выводят цапфы 8 за пределы опорного узла 9 на заранее определенную проектную величину h (фиг.3), не превышающую величины H (фиг.3) (расстояния фланцев топливных пеналов 6 до нижнего пояса балок 2 щелевого перекрытия). При достижении величины h одно из звеньев 18 и 19 страховочного приспособления регулируемой опорой 22 упрется в другое звено. После этого горизонтальным перемещением крана зала ХОЯТ подвеску с топливными сборками по транспортным щелям перемещают на позицию длительного хранения ОТВС.

После установки коромысла с обеими подвесками, загруженными топливными сборками, в проектное положение (цапфами 8 в опорный узел 9) за счет разницы в размерах плеч В и Г устройство, повернувшись в цапфах 8, обопрется топливными пеналами 6 на дно бассейна 1 выдержки, оставив в подвешенном состоянии пеналы 7. Вращением гаек 14 по резьбовому хвостовику 13 подвески 4 добиваются горизонтального положения коромысла 3 на балках 2. Статическое равновесие системы наступает при возникновении опорной реакции от дна бассейна 1, равной половине веса от шарнирно подвешенной части полезного груза на плече Г. При этом опорная реакция в шарнирном соединении коромысла 3 в опорном узле 9, приходящаяся на балку 2, составит лишь 1,5 Р (фиг.1).

Таким образом, совокупное выполнение признаков заявленного технического решения обеспечит подъем устройства для хранения отработавшего ядерного топлива на величину, достаточную для вывода его цапфы за пределы опорного узла, но сохраняющую гарантированный зазор между фланцами подвесок топливных пеналов и нижними поясами балок щелевого перекрытия, что обеспечивает безопасное перемещение ОЯТ по транспортным щелям.

Формула изобретения

Устройство для хранения отработавшего ядерного топлива в заполненном водой бассейне, содержащее шарнирно установленное на балках щелевого перекрытия двуплечее коромысло, несущее топливные пеналы, отличающееся тем, что оно снабжено страховочным приспособлением, выполненным в виде шарнирного трехзвенного рычажного механизма, одно из звеньев которого представляет собой винтовую стяжку, а на двух других звеньях установлены грузозахватные элементы.

РИСУНКИ

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