Портал защитной железобетонной оболочки атомной электростанции

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к эксплуатационной безопасности атомной электростанции, и может быть использовано для перегрузки транспортного контейнера с ядерным топливом с железнодорожной платформы внутрь железобетонной защитной оболочки.

Портал атомной электростанции содержит смонтированный на наружной боковой поверхности защитной железобетонной оболочки шлюз для подачи контейнера с ядерным топливом. Напротив шлюза расположены эстакада с транспортным проемом для прохода траверсы крана и площадка для опор портала. Между опорами портала под транспортным проемом вмонтирована амортизирующая емкость, ширина и длина которой соответствует расстоянию между опорами портала, при этом в амортизирующую емкость послойно уложены гравий и песок, а верхняя кромка емкости расположена на уровне площадки и закрыта гидроизоляционным материалом.

Изобретение направлено на повышение безопасности операции перегрузки ядерного топлива. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к повышению безопасности эксплуатации атомной электростанции, и может быть использовано для перегрузки транспортного контейнера с ядерным топливом с железнодорожной платформы внутрь железобетонной защитной оболочки.

Известно применение для портала атомной электростанции железнодорожной платформы для контейнера с ядерным топливом, которая содержит демпфирующее приспособление, предназначенное для предохранения контейнера от разрушения в случае возможного падения при транспортировке контейнера в режиме подъема или спуска (см. проект «Разработка демпфирующего устройства, обеспечивающего безопасное обращение с загруженными контейнерами ТК-10, ТК-13 и «Кастор» при их перемещении в шахте между отметкой +38,05 и отметкой 0,00», опубл. в отчете ЦКТИ - ВИБРОСЕЙСМ, №Rep01-01.rea, редакция 0, Санкт-Петербург, 2001).

Демпфирующее приспособление, которое установлено на передвижной платформе, может предотвратить от повреждения контейнер, сорвавшийся с крюков крана, только в том случае, если он упадет точно на демпфирующее приспособление платформы, т.е. высота подъема контейнера ограничивается габаритами платформы, и кроме этого рассматриваемое демпфирующее приспособление сложно в изготовлении.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому объекту является портал защитной железобетонной оболочки атомной электростанции, содержащий смонтированную напротив шлюза для подачи контейнера с ядерным топливом эстакаду с транспортным проемом для прохода траверсы крана и площадку для опор портала (см. книгу Т.Х.Маргулова «Атомные электрические станции». - М.: Высшая школа, 1974, с.325, 359).

В соответствии требованиям МАГАТЭ и правилам безопасности при транспортировании радиоактивных материалов сертифицированные контейнеры свежего и отработанного топлива способны сохранять прочность и герметичность при произвольном положении падения на бетонную преграду с высоты до 9 метров, т.е. возникающая перегрузка от эффектов соударения контейнера с преградой в данном случае гарантировано не превосходит допустимое значение. В современных атомных станциях при проведении погрузочно-разгрузочных работ, связанных с загрузкой или выгрузкой контейнера с ядерным топливом в шлюз защитной железобетонной оболочки, который находится на высоте до 40 метров, применяют ступенчатую перегрузку, высота ступеней которой не превышает 9 метров. Поэтому максимально возможная высота падения контейнера в зоне портала при аварийных режимах может достигнуть до 40 метров. Следовательно, возможный срыв контейнера с траверсы портального крана и падение контейнера мимо платформы на бетонную площадку под порталом может привести к разрушению контейнера.

Задачей данного изобретения является создание новой конструкции площадки под краном портала и подбор характеристик материалов и геометрических размеров преграды так, чтобы она была способна при соударении поглотить кинетическую энергию контейнера в таком объеме, чтобы остаток не превышал кинетическую энергию контейнера в случае, если бы он упал с высоты 9 метров на бетонную поверхность без разрушения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной конструкции портала защитной железобетонной оболочки атомной электростанции, содержащей смонтированную напротив шлюза для подачи контейнера с ядерным топливом эстакаду с транспортным проемом для прохода траверсы крана и площадку для опор портала, новым является то, что между опорами портала под транспортным проемом в площадку вмонтирована амортизирующая емкость, ширина и длина которой соответствуют расстоянию между опорами портала, при этом в амортизирующую емкость послойно уложены гравий и песок, а верхняя кромка амортизирующей емкости расположена на уровне площадки и закрыта гидроизоляционным материалом.

Кроме этого в качестве гидроизоляционного материала может быть применен асфальт.

Кроме этого стенки амортизирующей емкости могут быть выполнены из металла или из пластмассы.

Кроме этого в амортизирующей емкости может быть установлен колодец с дренажными трубами.

Установка между опорами портала амортизирующей емкости, заполненной гравием и песком, обеспечивает на всех этапах погрузочно-разгрузочных работ в случае возможного срыва с траверсы крана контейнера с максимально возможной высоты и его падения, внедрение в поверхность площадки, где заглублена амортизирующая емкость без разрушения контейнера.

Снабжение амортизирующей емкости колодцем с дренажными трубами обеспечивает засыпанным в амортизирующую емкость песку и гравию заданную сыпучесть.

Ниже приводится описание одного из многочисленных вариантов выполнения портала защитной железобетонной оболочки атомной электростанции, каждый из вариантов которого подчинен единому изобретательскому замыслу, отображенному в нижеприведенной формуле изобретения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан портал защитной железобетонной оболочки атомной электростанции в продольном сечении;

на фиг.2 дан вид сверху на транспортный проем:

на фиг.3 дан поперечный разрез амортизирующей емкости.

Портал защитной железобетонной оболочки атомной электростанции станции состоит из смонтированного на наружной боковой поверхности 1 защитной железобетонной оболочки шлюза 2 для подачи контейнера 3 с ядерным топливом внутрь защитной железобетонной оболочки. Напротив шлюза 2 смонтирована эстакада 4, один конец 5 которой закреплен к боковой поверхности 1 защитной железобетонной оболочки, а другой конец 6 эстакады 4 укреплен на перекладине 7 П-образной опоры 8 портала. На эстакаде 4 со стороны перекладины 7 выполнен транспортный проем 9, а со стороны шлюза 2 расположена направляющая 10, на которой установлена тележка 11 для контейнера 3. Над эстакадой 4 смонтирован грузоподъемный кран, на ферме 12 которого установлен подъемный механизм 13 с траверсой 14 для захвата контейнера 3. При этом траверса 14 смонтирована с возможностью ее прохода с контейнером 3 через транспортный проем 9 эстакады 4. Опоры 8 портала установлены на площадке 15, при этом между опорами 8 под транспортным проемом 9 в площадку 15 вмонтирована горизонтально расположенная преграда. Преграда представляет собой амортизирующую емкость 16, ширина и длина которой соответствует расстоянию между опорами 8 портала, а верхняя кромка 17 емкости 16 расположена на уровне площадки 15 и закрыта гидроизоляционным материалом 18. Размеры емкости 16 выполнены из расчета размеров нижней зоны 19 траектории возможного падения контейнера 3 с максимально возможной высоты подъема над площадкой 15.

Стационарная амортизующая емкость 16 выполняет функции преграды при падении контейнера 3 в аварийном режиме в зоне портала. Амортизующая емкость 16 представляет собой бассейн, выполненный из металла или из пластмассы, который помещен в грунт 20. В емкость 16 послойно уложены начиная сверху вниз: гидроизоляционный материал 18 толщиной 0,15 м, гравий 21 толщиной слоя 0,45 м и песок 22 толщиной слоя 5 м. Для обеспечения нахождения амортизирующих слоев в функциональном режиме необходимо содержать слои песка 22 и гравия 21 в неводонасыщенном состоянии. Если уровень грунтовых вод под площадкой 15 в зоне размещения портала расположен ниже отметки минус 5,5 метров от свободной поверхности площадки 15, то в качестве гидроизоляционного материала, защищающего слои песка 22 и гравия 21 от атмосферных осадков, достаточно применить слой асфальта.

В случаях, когда уровень грунтовых вод под площадкой 15 в зоне размещения портала расположен выше отметки минус 5,5 метров от свободной поверхности площадки 15, то для снижения уровня грунтовых вод ниже отметки 5,5 метров от свободной поверхности площадки 15 помимо слоя асфальта применяют дренажную систему. Дренажная система состоит из установленных на дне 23 емкости 16 перфорированных труб 24 и сообщенного с ними колодца 25.

Работа портала осуществляется следующим образом: контейнер 3 с ядерным топливом, находящийся на железнодорожной платформе 26, подводят под транспортный проем 9 эстакады 4 портала. Включают грузоподъемный кран и опускают траверсу 14 подъемного механизма 13, траверса 14, пройдя транспортный проем 9, опускается на контейнер 3. После осуществления процесса захвата траверсой 14 контейнера 3 включают подъемный механизм 13 на подъем контейнера 3 и отводят железнодорожную платформу 26 из зоны портала. Траверса 14 с удерживаемым контейнером 3 поднимается вверх и, пройдя через транспортный проем 9, опускает контейнер 3 на тележку 11. Далее тележку 11 с контейнером 3 по направляющим 10 перемещают через шлюз 2 внутрь защитной железобетонной оболочки.

Рассмотрим возможный вариант падения контейнера 3 при проведении погрузочно-разгрузочных работ. В соответствии с требованиями по безопасности транспортирования сертифицированного контейнера 3 со свежим или отработанным ядерным топливом контейнер 3 способен сохранить прочность и герметичность при падении в произвольном положении на абсолютно жесткую преграду с высоты 9 метров. Предположим, что сорвавшийся с траверсы 14 подъемного механизма 13 контейнер 3 при максимальной высоте его подъема на 40 метров пролетает через транспортный проем 9 в эстакаде 4 и далее согласно рассчитанной траектории возможного падения контейнера 3 попадает в зону 19 над площадкой 15 преграды, ограниченной кромками 17 амортизирующей емкости 16. Пробивает гидроизоляционный материал 18, выполненный в виде асфальтового покрытия, слой гравия 21 и окончательно затормаживается в слое песка 22.

В процессе падения контейнера 3 с ростом скорости движения происходит накопление кинетической энергии. При падении контейнера 3 с высоты H в начальный момент соударения с преградой общий объем кинетической энергии равен где M - масса контейнера, - скорость контейнера в начальный момент соударения с преградой, g - ускорение силы тяжести.

При соударении контейнера 3 с преградой часть общего объема кинетической энергии контейнера K=K1+K2 расходуется на потенциальную энергию деформации собственных конструктивных элементов контейнера K1, а другая часть K передается преграде и расходуется на пробивание асфальтового покрытия, на внутреннее трение между собой частиц гравия 21, песчинок песка 22 и излучение волн в нижележащие слои грунта 20 земли.

С ростом высоты падения контейнера 3 общий объем его кинетической энергии в начальный момент времени при соударении с преградой возрастает. С увеличением жесткости преграды доля энергии, передаваемой преграде, уменьшается и соответственно доля энергии, остающейся на собственные деформации контейнера 3, возрастает. С ростом водонасыщенного состояния песка 22 и гравия 21 их акустическое сопротивление возрастает, при этом снижаются демпфирующие свойства энергии песка и гравия и, соответственно, уменьшается доля кинетической энергии, передаваемой от контейнера 3 к преграде при их взаимодействии.

Следовательно, величина коэффициента перегрузки при соударении контейнера 3 с преградой возрастает с ростом:

- высоты падения контейнера;

- водонасыщенного состояния среды слоев преграды;

- акустического сопротивления материалов среды преграды.

В соответствии с требованиями стандартов сертифицированные контейнеры 3 должны сохранять прочность и герметичность при падении на абсолютно жесткую преграду с высоты 9 м в произвольном положении. При падении контейнера 3 на абсолютно жесткую преграду общий объем кинетической энергии при соударении с преградой превращается в потенциальную энергию деформации контейнера, откуда следует, что предельный допустимый объем потенциальной энергии деформации контейнера равен величин кинетической энергии при падении с высоты 9 метров Здесь Q - собственный вес контейнера.

Из современных результатов экспериментов известно, что коэффициент затухания колебаний материалов за счет внутреннего трения составляет: для бетона - до 9%; для сухого песка и гравия - до 25% от критической величины. Т.е. песчано-гравийная преграда при идентичных циклах деформирования за счет внутреннего трения между собой частиц гравия 21 и песчинок песка 22 способна поглощать три и более раз кинетической энергии контейнера 3, нежели бетонная преграда при их динамическом взаимодействии.

Таким образом, были подобраны сыпучие материалы, толщины амортизирующих слоев и геометрические размеры преграды, способные при падении контейнера 3 с высоты 40 метров и соударении с преградой поглощать кинетическую энергию контейнера 3 в таком объеме, чтобы остаток не превышал кинетическую энергию контейнера 3 в случае, если его падение было бы осуществлено с высоты 9 метров на бетонную преграду.

Технико-экономический эффект состоит в том, что становится более безопасным процесс загрузки и выгрузки ядерного топлива в защитную железобетонную оболочку и повышение тем самым надежной работы атомной электростанции.

1. Портал защитной железобетонной оболочки атомной электростанции, содержащий смонтированную напротив шлюза для подачи контейнера с ядерным топливом эстакаду с транспортным проемом для прохода траверсы крана и площадку для опор портала, отличающийся тем, что между опорами портала под транспортным проемом в площадку вмонтирована амортизирующая емкость, ширина и длина которой соответствует расстоянию между опорами портала, при этом в амортизирующую емкость послойно уложены гравий и песок, а верхняя кромка емкости расположена на уровне площадки и закрыта гидроизоляционным материалом.

2. Портал по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидроизоляционного материала применен асфальт.

3. Портал по п.1, отличающийся тем, что стенки амортизирующей емкости выполнены из металла или из пластмассы.

4. Портал по п.1, отличающийся тем, что в амортизирующей емкости установлен колодец с дренажными трубами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности на АЭС с двумя защитными оболочками, и может быть использовано в устройствах поддержания разрежения в межоболочечном пространстве в случае отказа вентиляционных систем, требующих электроэнергию для своей работы.

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для разгерметизации герметичного силового корпуса изделия, находящегося под высоким давлением жидкой или газообразной окружающей среды, и сброса составных частей корпуса после его разгерметизации.

Изобретение относится к резервуарам высокого давления, в частности к конструкциям корпусов ядерных реакторов со сверхкритическими параметрами теплоносителя. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к атомным электростанциям с реакторами корпусного типа, и касается закрепления корпуса ядерного реактора в шахте.

Изобретение относится к устройствам, функционирующим под высоким давлением. .

Изобретение относится к области ядерной техники и используется в ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем. .

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности, и может быть использовано в системах сброса давления из защитной оболочки при запроектной аварии с полной потерей электроснабжения на АЭС для предотвращения радиоактивного заражения окружающей среды

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к локализующим системам безопасности на АЭС, и может быть использовано для поддержания разрежения в межоболочечном пространстве в случае отказа вентиляционных систем, требующих электроэнергию для своей работы

Изобретение относится к транспортному судостроению, средствам морской транспортировки и хранения сжиженного природного газа (СПГ) и касается конструкции мембранной грузовой емкости для его транспортировки и хранения. Резервуар для транспортировки или хранения СПГ содержит структурированную термоизолированную оболочку, закрепленную на несущей конструкции транспортного судна или емкости. Оболочка состоит из нескольких слоев. При этом один слой является металлическим, герметичным и находится в контакте с перевозимым или хранящимся сжиженным газом. Слой содержит волнообразные гофры. Вершины и впадины волн образуют форму зигзагов. Волнообразные лунки между гофрами с внешней стороны заполнены пористым синтетическим материалом или пастой на основе рубленного стекловолокна и связующего. Достигается повышение прочности и надежности мембранной грузовой емкости для транспортировки и хранения сжиженного газа, уменьшение вероятности нарушения ее герметичности. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к подводным модулям для производства электрической энергии. Модуль содержит удлиненный цилиндрический корпус, в который интегрированы средства (25а, 25b), образующие электрический энергоблок и содержащие средства (28, 29) в виде кипящего ядерного реактора, связанные со средствами (30, 31) производства электрической энергии, соединенные при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии. Нижняя часть корпуса (12) снабжена средствами (14) для опоры на дно и средствами (15) анкерного крепления модуля (1) на этом дне. Опорные средства (14) в основном выполнены в виде салазок, проходящих от одного конца корпуса к другому и концы (50, 51) которых изогнуты в виде носика лыжи на каждом конце корпуса. Салазки содержат зоны поглощения изменений длины корпуса, связанных с изменением давления, действующего на корпус при его погружении или поднятии на поверхность. Технический результат - возможность автономной укладки модуля на дно и его судовой транспортировки. 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области радиационной безопасности и предназначено для очистки воздуха от радиоактивных примесей при радиационных авариях радиационно-опасных объектов внутри специальных сооружений. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит в воздуховоде систему контроля радиационной обстановки и блок фильтров радиационной очистки. Это обеспечивает оперативный контроль за радиационной обстановкой внутри специального сооружения и обеспечивает очистку воздуха внутреннего объема специального сооружения от радиоактивных примесей без выброса их в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к подводному модулю для производства электрической энергии. Модуль содержит средства (12) в виде удлиненного цилиндрического корпуса, в которые интегрированы средства (25а, 25b), образующие электрический энергоблок и содержащие средства (28, 29) в виде кипящего ядерного реактора, связанные со средствами (30, 31) производства электрической энергии, соединенными при помощи электрических кабелей (6) с внешним пунктом (7) распределения электрической энергии. Согласно изобретению модуль содержит два электрических энергоблока (25а, 25b), расположенные симметрично с двух сторон от центральной поперечной плоскости средств (12) в виде кессона вдоль их продольной оси. Технический результат - защищенность модуля от внешних воздействий, возможность автономно ложиться на дно. 44 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к герметичным вводам электрических цепей в герметичную зону многослойной защитной оболочки атомных электростанций. Герметичный кабельный ввод сквозь наружную и внутреннюю стены защитной оболочки атомной электростанции содержит расположенный во внутренней стене 1 закладной патрубок 3 с жестко закрепленным внутри входным участком 44 кабеля 2. Соосно патрубку 3 установлено в наружной стене 11 средство для компенсирования относительного движения между кабелем 2 и наружной стенкой 11. Средство для компенсирования имеет трубу 19 с сильфоном 24 на наружном торце 20 и вторым аналогичным сильфоном 25, симметрично установленным на противоположном торце 21 трубы 19 у внутренней поверхности 18 наружной стены 11. Свободные концы 30 и 31 обоих сильфонов 24 и 25 выполнены конусообразными, внутренние поверхности 28 и 29 которых являются опорными элементами для выходного участка 46 кабеля 2, который свободно расположен в трубе 19 с зазором 47 относительно внутренней поверхности 49 трубы 19. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы герметичного кабельного ввода при использовании трудноизгибаемых высоковольтных электрических проводников. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается атомной электростанции (1). АЭС включает защитную оболочку (2), содержащую корпус (3) реактора под давлением, ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, линию (8) сброса давления, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа через проход в защитной оболочке (2) может выводиться в окружающую среду. АЭС далее включает в себя ступень (7, 7′) йодной фильтрации, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа может фильтроваться перед выдачей в окружающую среду, причем ступень (7, 7′) йодной фильтрации также расположена внутри защитной оболочки (2). Предусмотрено, что ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации и ступень (7, 7′) йодной фильтрации соединены друг с другом таким образом, что перенаправление объемного потока газа, исходя из ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации в ступень (7, 7′) йодной фильтрации, осуществляется, по существу, на одинаковом уровне давления. Технический результат - повышение эффективности улавливания выброса АЭС. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области управления и регулирования экологической безопасностью при авариях атомных реакторов на АЭС. Система состоит из блока контроля за аварийной ситуацией атомного реактора с датчиками температуры и давления и регулирующими клапанами; металлического кожуха безопасности, который обрамляет реактор, а своей верхней конусной частью соединяется через линию сброса и регулирующий клапан с насадочной колонной; насадочной колонны, заполненной керамическими кольцами Рашига; каскадного щелочного реактора; барабанных вакуум-фильтров. Технический результат - повышение надежности управления и регулирования экологической безопасностью выбросов высокотемпературных радиоактивных газов, водяного пара с дисперсным материалом и радиоактивной пылью при аварии атомного реактора за счет высокой автоматизации системы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх