Устройство для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к устройствам для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерных реакторов из бассейна выдержки в транспортный упаковочный контейнер (ТУК). Устройство содержит радиационно-защитный агрегат, выполненный в виде перегрузочного контейнера с шибером на нижнем торце. Внутри перегрузочного контейнера размещен механический захват, выполненный с возможностью перемещения ОТВС вдоль оси. ТУК содержит защитную крышку, внутри него размещена корзина в виде решетки с ячейками. Содержит наводящее устройство для загрузки ОТВС сборок из накопителя в перегрузочный контейнер. Содержит также наводящее устройство для загрузки ОТВС из перегрузочного контейнера в ТУК, а также грузоподъемный механизм. Внутри перегрузочного контейнера соосно ему размещена направляющая труба квадратного сечения. Ячейки решетки ТУК имеют квадратное сечение, а наводящее устройство для загрузки ОТВС в ТУК выполнено в виде двух плит. Верхняя плита сопряжена с перегрузочным контейнером и снабжена двумя отверстиями, выполненными в плоскости, проходящей через ось направляющей трубы. Нижняя плита закреплена на ТУК и снабжена двумя геометрическими шаблонами решетки корзины, каждый из которых выполнен в виде системы отверстий, размещенных так, что при совмещении осей отверстий верхней плиты с осями пары отверстий, имитирующих заданную ячейку решетки ТУК в каждом из шаблонов, ось и плоскость симметрии направляющей трубы перегрузочного контейнера совпадает с осью и плоскостью симметрии соответствующей ячейки ТУК. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерных реакторов, преимущественно исследовательских реакторов типа ИРТ (исследовательский реактор типовой), из бассейна выдержки в транспортный упаковочный контейнер (ТУК).

Известно устройство для перегрузки в контейнер капсулы с отработанным ядерным топливом [патент РФ №2066488, МПК G21C 19/0, опубл. 1996.04.28]. Устройство содержит транспортную трубу, предназначенную для перегрузки капсулы, грузовой канат кранового механизма с закрепленным на нем захватом, взаимодействующим с капсулой, а также механизм удержания капсулы от падения, включающий блоки и гибкие связи, соединенные с механизмом включения тормоза, взаимодействующим с конечными выключателями кранового механизма. Механизм удержания капсулы от падения включает захват, взаимодействующий со строповочным приспособлением, установленным на верхней торцевой поверхности капсулы.

Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для перегрузки капсулы в одноместный контейнер, таким образом, оно не может быть использовано для перегрузки ОТВС квадратного сечения в многоместный контейнер.

За прототип предлагаемого изобретения выбрано устройство для загрузки ОТВС в многоместный контейнер [патент РФ №2094863, МПК G21C 19/00, опубл. 1997.10.27]. Устройство включает радиационно-защитный агрегат, грузоподъемный механизм, наводящее устройство с приемной воронкой, расположенное над камерой разделки ОТВС, в которой находится контейнер-накопитель ОТВС. Радиационно-защитный агрегат снабжен захватами для их стыковки с ОТВС и их загрузки в контейнер железнодорожной платформы.

Для загрузки радиационно-защитного агрегата ОТВС устанавливают радиационно-защитный агрегат посредством грузоподъемного механизма на приемную воронку наводящего устройства, расположенного над камерой разделки ОТВС. Наводящим устройством ориентируют радиационно-защитный агрегат на пучки ОТВС, находящиеся в контейнере-накопителе камеры разделки. Затем выдвигают захваты радиационно-защитного агрегата до стыковки их с ОТВС и производят подъем ОТВС в полость радиационно-защитного агрегата. Загруженный радиационно-защитный агрегат ОТВС посредством грузоподъемного механизма транспортируют и устанавливают на приемную воронку наводящего устройства, расположенного над контейнером железнодорожной платформы. Наводящим устройством ориентируют радиационно-защитный агрегат на контейнер. Затем радиационно-защитный агрегат опускают и стыкуют с контейнером. При этом в ячейку контейнера вначале попадает ОТВС, расположенная на захвате ниже других. Остальные ОТВС устанавливают в ячейки контейнера, посредством захватов, после разворота ОТВС относительно загруженной ячейки. Затем захваты отсоединяют от ОТВС и поднимают в полость радиационно-защитного агрегата. Радиационно-защитный агрегат расстыковывают с контейнером, и он готов для загрузки следующих ОТВС.

Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для перегрузки сборок только круглого сечения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок квадратного сечения из накопителя в бассейне выдержки ядерного реактора в многоместный транспортный упаковочный контейнер с ячейками решетки, имеющими поперечное сечение в форме квадрата.

Для решения поставленной задачи устройство для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок содержит радиационно-защитный агрегат, выполненный в виде перегрузочного контейнера с шибером на нижнем торце, внутри перегрузочного контейнера размещен механический захват, выполненный с возможностью перемещения отработанных тепловыделяющих сборок вдоль оси перегрузочного контейнера, транспортно-упаковочный контейнер с защитной крышкой, внутри которого размещена корзина в виде решетки с ячейками для размещения отработанных тепловыделяющих сборок, наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок из накопителя в перегрузочный контейнер, наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок из перегрузочного контейнера в транспортно-упаковочный контейнер, а также грузоподъемный механизм, отличающееся тем, что внутри перегрузочного контейнера соосно ему размещена направляющая труба с поперечным сечением в форме квадрата, ячейки решетки транспортно-упаковочного контейнера имеют поперечное сечение в форме квадрата, а наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок в транспортно-упаковочный контейнер выполнено в виде двух плит, имеющих проемы в средней части, верхняя плита сопряжена с перегрузочным контейнером и снабжена двумя сквозными отверстиями, выполненными в плоскости, проходящей через ось направляющей трубы, нижняя плита сопряжена с транспортно-упаковочным контейнером и снабжена двумя геометрическими шаблонами решетки корзины, которые выполнены в виде системы отверстий, размещенных так, что при совмещении осей отверстий верхней плиты с осями пары отверстий, имитирующих заданную ячейку решетки транспортно-упаковочного контейнера в каждом из шаблонов, ось и плоскость симметрии направляющей трубы перегрузочного контейнера совпадает с осью и плоскостью симметрии соответствующей ячейки решетки транспортно-упаковочного устройства.

В частном варианте в отверстиях верхней плиты закреплены два штифта.

В другом частном варианте в двух отверстиях шаблонов, которые имитируют заданную ячейку решетки транспортно-упаковочного контейнера, установлены два штифта.

В другом частном варианте между транспортно-упаковочным контейнером и нижней плитой наводящего устройства установлен шибер, подвижные защитные створки которого выполнены в форме параллелепипеда из материала, защищающего от ионизирующего излучения.

В другом частном варианте транспортно-упаковочный контейнер снабжен защитным боксом для подъема и снятия защитной крышки.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид устройства в положении загрузки ОТВС из перегрузочного контейнера в ТУК,

на фиг.2 представлен вид сверху на верхнюю и нижнюю плиту наводящего устройства, а также на корзину ТУК в положении, когда две пары отверстий верхней и нижней плиты совмещены с помощью штифтов,

на фиг.3 представлено устройство для центрирования ОТВС при их загрузке в перегрузочный контейнер из контейнера-накопителя бассейна выдержки,

на фиг.4 представлен защитный бокс для снятия и установки крышки ТУК.

На фиг.1-4 указаны следующие позиции: 1 - лебедка для перемещения механического захвата; 2 - механический захват, служащий для зацепления ОТВС в бассейне выдержки, размещении ОТВС в перегрузочном контейнере и установки ее в ТУК; 3 - направляющая труба с поперечным сечением в форме квадрата, установленная внутри перегрузочного контейнера; 4 - перегрузочный контейнер; 5 - шибер перегрузочного контейнера; 6 - блок защиты перегрузочного контейнера; 7 - механизм перемещения шибера перегрузочного контейнера, 8 - корпус шибера перегрузочного контейнера, 9 - верхняя плита наводящего устройства для загрузки ОТВС из перегрузочного контейнера в ТУК; 10 - нижняя плита наводящего устройства для загрузки ОТВС из перегрузочного контейнера в ТУК; 11 - механизм перемещения створок шибера ТУК; 12 - корпус шибера ТУК; 13 - створки шибера ТУК; 14 - решетка корзины ТУК с ячейками; 15 - ТУК; 16 - механизм подъема крышки ТУК; 17 - защитный бокс; 18 - защитная крышка ТУК; 19 - плита, установленная над контейнером - накопителем бассейна выдержки; 20 - направляющая труба с поперечным сечением в форме квадрата, установленная в плите над контейнером - накопителем бассейна выдержки для ориентации ОТВС; 21 - ОТВС; 22 - отверстия для разблокирования механического захвата; 23 - геометрические шаблоны решетки корзины нижней плиты, выполненные в виде системы отверстий; 24 - отверстия двух геометрических шаблонов решетки корзины нижней плиты; 25 - ячейки решетки корзины ТУК; 26 - штифты верхней (нижней) плиты для ориентации ТУК с ОТВС по осям ячеек корзины ТУК.

Устройство представляет собой ТУК 15 (см. фиг.1), внутри которого размещена решетка корзины 14 с ячейками 25 (см. также фиг.2). Сверху на ТУК установлен шибер, состоящий из корпуса 12, подвижных створок 13, выполненных в форме параллелепипеда из материала, защищающего от ионизирующего излучения, и механизма перемещения створок 11. Наводящее устройство для загрузки ОТВС 21 в ТУК выполнено в виде двух плит: верхней плиты 9 и нижней плиты 10, имеющих проемы в средней части. Верхняя плита сопряжена с перегрузочным контейнером 4 и снабжена двумя отверстиями для ориентации перегрузочного контейнера с ОТВС по осям ячеек корзины ТУК. В верхней части перегрузочного контейнера выполнены отверстия 22 с заглушками для разблокирования механического захвата. Нижняя плита сопряжена с ТУК. В нижней плите сформированы два геометрических шаблона 23 решетки корзины, которые выполнены в виде системы отверстий 24. Две пары отверстий верхней и нижней плиты, совмещенные с помощью штифтов 26, ориентируют ТУК с ОТВС по осям ячеек корзины ТУК. Верхняя плита сопряжена с перегрузочным контейнером, внутри которого соосно ему размещена направляющая труба 3. Перегрузочный контейнер снабжен механическим захватом 2 с лебедкой 1. Между перегрузочным контейнером и наводящей плитой размещен шибер 5, состоящий из корпуса 8, механизма перемещения 7 и блока защиты от ионизирующего излучения 6. ТУК снабжен полым защитным боксом 17 (см. также фиг.4), внутри которого размещена защитная крышка 18 с механизмом ее подъема 16. Для выполнения ориентации ОТВС по азимуту в бассейне выдержки используют устройство центрирования ОТВС (см. также фиг.3), включающее расположенную над контейнером - накопителем бассейна выдержки плиту 19, снабженную направляющей трубой 20 с поперечным сечением в форме квадрата.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Наводят направляющую трубу 20, имеющую поперечное сечение в форме квадрата, на ОТВС 21, находящуюся в накопителе бассейна выдержки так, чтобы профиль трубы совпал с профилем ОТВС. Грузоподъемным механизмом переносят перегрузочный контейнер 4 к контейнеру - накопителю бассейна выдержки и устанавливают на плиту 19 устройства центрирования.

Направляющую трубу 3, имеющую поперечное сечение в форме квадрата и размещенную внутри корпуса перегрузочного контейнера, ориентируют по направляющей трубе, также имеющей поперечное сечение в форме квадрата и установленной в плите устройства центрирования ОТВС в контейнере - накопителе бассейна выдержки. Открывают шибер 5 перегрузочного контейнера, включающий блок защиты 6, корпус шибера 8 и механизм перемещения шибера 7. При помощи механического захвата 2 осуществляют зацепление с ОТВС. Механический захват подвешен на тросе перегрузочного контейнера с возможностью вертикального перемещения. При перемещении вниз лапки захвата складываются и проникают внутрь головки ОТВС, где вновь под действием силы тяжести расправляются и упираются во внутренние стенки головки ОТВС. При перемещении троса вверх лапки захвата упираются в приливы на корпусе головки ОТВС и осуществляют сцепление с головкой ОТВС. Вращая рукоятку лебедки 1, осуществляют подъем ОТВС в перегрузочный контейнер, затем закрывают шибер перегрузочного контейнера.

Перегрузочный контейнер грузоподъемным механизмом перемещают к ТУК 15, снабженному корзиной 14 в виде решетки с ячейками 25, имеющими поперечное сечение в форме квадрата для размещения ОТВС. На ТУК установлен шибер, состоящий из механизма перемещения 11, корпуса 12 и створок шибера 13. Для ориентации ОТВС по азимуту относительно ячеек решетки корзины ТУК используют наводящее устройство, выполненное в виде двух плит: верхней плиты 9 и нижней плиты 10.

Верхнюю плиту устанавливают на нижнюю плиту в нужную позицию согласно схеме перегрузки так, чтобы совместить с помощью штифтов 26 оси двух отверстий верхней плиты с осями отверстий 24 в каждом из геометрических шаблонов 23 решетки корзины нижней плиты.

На наводящую плиту устанавливают перегрузочный контейнер, загруженный одной ОТВС, в результате чего плоскость симметрии направляющей трубы перегрузочного контейнера совпадает с плоскостью симметрии соответствующей ячейки ТУК.

Затем при открытых створках шибера ТУК при помощи лебедки 1 ОТВС опускают в одну из ячеек решетки корзины ТУК. Расцепляют механический захват с ОТВС, втягивают его внутрь перегрузочного контейнера и закрывают створки шибера ТУК. Для расцепления захвата с ОТВС ее устанавливают на твердую опору - ячейку решетки корзины ТУК, и затем перемещают захват вниз до ослабления троса. При этом захват своей тяжестью убирает лапки внутрь себя и одновременно включает фиксатор. При перемещении захвата вверх фиксатор удерживает лапки внутри захвата, позволяя захвату выйти из ОТВС. После расцепления с ОТВС захват поднимают в перегрузочный контейнер до упора и закрывают створки шибера ТУК. Поднимают контейнер и опускают захват, после чего выключают фиксатор. Через одно из отверстий 22 разблокируют механический захват. Освободившись от действия фиксатора, лапки захвата под действием силы тяжести вновь расправляются.

Захват готов к сцеплению со следующей ОТВС.

Когда ТУК заполнен ОТВС, на шибер, предварительно сняв верхнюю и нижнюю плиты, устанавливают защитный бокс 17, снабженный механизмом подъема 16 защитной крышки 18, центрируют по отверстию для прохода крышки, размещенной в защитном боксе, и ТУК закрывают крышкой, затем снимают шибер с защитным боксом и отсоединяют механизм подъема крышки ТУК.

Таким образом, предложенное устройство позволяет перегружать ОТВС квадратного сечения из бассейна выдержки в транспортный упаковочный контейнер.

1. Устройство для перегрузки отработанных тепловыделяющих сборок, содержащее радиационно-защитный агрегат, выполненный в виде перегрузочного контейнера с шибером на нижнем торце, внутри перегрузочного контейнера размещен механический захват, выполненный с возможностью перемещения отработанных тепловыделяющих сборок вдоль оси перегрузочного контейнера, транспортно-упаковочный контейнер с защитной крышкой, внутри которого размещена корзина в виде решетки с ячейками для размещения отработанных тепловыделяющих сборок, наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок из накопителя в перегрузочный контейнер, наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок из перегрузочного контейнера в транспортно-упаковочный контейнер, а также грузоподъемный механизм, отличающееся тем, что внутри перегрузочного контейнера, соосно ему, размещена направляющая труба с поперечным сечением в форме квадрата, ячейки решетки транспортно-упаковочного контейнера имеют поперечное сечение в форме квадрата, а наводящее устройство для загрузки отработанных тепловыделяющих сборок в транспортно-упаковочный контейнер выполнено в виде двух плит, имеющих проемы в средней части, верхняя плита сопряжена с перегрузочным контейнером и снабжена двумя отверстиями, выполненными в плоскости, проходящей через ось направляющей трубы, нижняя плита сопряжена с транспортно-упаковочным контейнером и снабжена двумя геометрическими шаблонами решетки корзины, которые выполнены в виде системы отверстий, размещенных так, что при совмещении осей отверстий верхней плиты с осями пары отверстий, имитирующих заданную ячейку решетки транспортно-упаковочного контейнера в каждом из шаблонов, ось и плоскость симметрии направляющей трубы перегрузочного контейнера совпадает с осью и плоскостью симметрии соответствующей ячейки решетки транспортно-упаковочного устройства.

2. Устройство для перегрузки по п.1, отличающееся тем, что в отверстиях верхней плиты закреплены два штифта.

3. Устройство для перегрузки по п.1, отличающееся тем, что в двух отверстиях шаблонов, которые имитируют заданную ячейку решетки транспортно-упаковочного контейнера, установлены два штифта.

4. Устройство для перегрузки по п.1, отличающееся тем, что между транспортно-упаковочным контейнером и нижней плитой наводящего устройства установлен шибер, подвижные защитные створки которого выполнены в форме параллелепипеда из материала, защищающего от ионизирующего излучения.

5. Устройство для перегрузки по п.1, отличающееся тем, что транспортно-упаковочный контейнер снабжен защитным боксом для подъема и снятия защитной крышки.