Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки



Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки
Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки
Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки
Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки
Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки

 


Владельцы патента RU 2558373:

Федеральное государственное унитарное предприятие "ГОРНО-ХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" (RU)

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК - 1000. Ампула содержит цилиндрический корпус, в котором помещен пучок отработавших твэлов и крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства. Запирающее устройство содержит пружинное разрезное кольцо и выполненные на крышке и корпусе кольцевые канавки, а в корпусе - отверстия для раскрытия запирающего устройства. В кольцевой канавке крышки установлен штифт, размещенный в разрезе пружинного разрезного кольца. Ширина разреза увеличена на диаметр штифта. На крышке и корпусе выполнены метки, при совпадении которых смежные отверстия в корпусе располагаются по обе стороны разреза. Крышка снабжена пружиной, под которой размещен с возможностью перемещения конический центратор, взаимодействующий с хвостовиком загружаемого в ампулу пучка твэлов и устанавливающий его по центральной оси крышки. Технический результат - предотвращение деформаций пружинного разрезного кольца при снятии крышки, разрушения тонкостенных циркониевых оболочек твэлов и попадания топлива в ампулу при транспортировке. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК - 1000. Загруженные пучками твэлов ампулы транспортируются в горизонтальном положении в транспортном упаковочном комплекте железнодорожным транспортом в сухое хранилище, где перегружаются в пеналы для их долговременного хранения.

Известна ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки (см. патент РФ №2353010, G21F 5/008), содержащая цилиндрический корпус, в который помещен пучок отработавших твэлов, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, снабженную пружиной, обеспечивающей фиксацию в ампуле пучка твэлов разной длины. Запирающее устройство выполнено в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке крышки и частично входящего в кольцевую канавку корпуса, и требующего при снятии крышки его вывода из кольцевой канавки корпуса за счет одновременного сжатия стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы через отверстия в корпусе. Кольцевая канавка крышки снабжена внизу фаской, на которой размещается пружинное разрезное кольцо в свободном состоянии. При сцеплении крышки с корпусом и подъеме ампулы за крышку пружинное разрезное кольцо упирается в кромку кольцевой канавки, выполненной на корпусе.

При загрузке на АЭС пучков твэлов в известные ампулы наблюдались десятки случаев невозможности снятия крышки с корпуса механизмом вскрытия крышки и последующей установки крышки на корпус после загрузки в него пучка твэлов, причиной которых являлись деформации пружинных разрезных колец.

Основной причиной деформаций пружинных разрезных колец является нефиксированное положение их разрезов в кольцевой канавке крышки. При снятии крышки с корпуса перед загрузкой в него пучка твэлов в случае расположения концов пружинного разрезного кольца напротив одного из отверстий, через которые вводятся стержни механизма вскрытия крышки, под воздействием одного из стержней концы пружинного разрезного кольца поджимаются к стенке кольцевой канавки. Это приводит не только к деформации самих концов, но и их фиксации в кольцевой канавке, препятствующей перемещению пружинного разрезного кольца по кольцевой канавке при одновременном воздействии на него остальных стержней, в результате чего и возникают деформации пружинных разрезных колец. Так как операции по снятию крышки и ее установке на корпус ампулы после загрузки в него пучка твэлов осуществляются дистанционно в защитной камере, то установить расположение концов пружинного разрезного кольца относительно отверстий в корпусе затруднительно.

Транспортируемый в ампуле пучок твэлов содержит твэлы, размещенные в силовых и дистанционирующих решетках и закрепленные в хвостовике. Размещенные между дистанционирующих решеток участки твэлов представляют собой тонкостенные циркониевые оболочки, заполненные топливными таблетками.

Корпус ампулы выполнен высотой, позволяющей захвату иметь доступ к силовой решетке пучка твэлов. Вследствие этого участок пучка твэлов, расположенный между дистанционирующими решетками, размещается в известной ампуле в месте расположения запирающего устройства крышки, имеющего наименьший диаметр в ампуле, а хвостовик пучка твэлов находится в крышке. При транспортировке ампул в горизонтальном положении пучок твэлов опирается непосредственно твэлами в крышку в месте ее сужения в районе расположения запирающего устройства, а хвостовик пучка твэлов находится в крышке в подвешенном положении. Пружина, установленная в крышке и предназначенная для фиксации пучка твэлов, сжимается различными усилиями в зависимости от длины пучков твэлов. При торможениях и ускорениях транспорта пружина может только сократить продольные перемещения пучка твэлов в ампуле в определенных пределах, но не может исключить их полностью, особенно пучков твэлов с меньшей длиной.

Кроме того, при транспортировке железнодорожным транспортом пучок твэлов, размещенный в ампуле, подвержен и разнонаправленным радиальным воздействиям. Пружина не может обеспечить фиксацию хвостовика в радиальном направлении, находящегося в крышке в подвешенном положении, в результате чего от радиальных перемещений хвостовика в твэлах, в месте опирания их в крышку, будут возникать знакопеременные изгибающие усилия.

После нахождения в ядерном реакторе и длительного хранения в пристанционном хранилище тонкостенные циркониевые оболочки твэлов имеют пониженную прочность, поэтому продольные перемещения твэлов и возникающие в них знакопеременные изгибающие усилия могут привести к перетиранию и разрушению тонкостенных циркониевых оболочек твэлов в месте их соприкосновения с крышкой и попаданию топлива в ампулу.

Разрушение циркониевых оболочек и попадание топлива в ампулу создаст значительные трудности при последующем извлечении пучков твэлов из ампул на переработку и приведет к необходимости извлечения из ампул попавшего в них топлива.

Технический результат - предотвращение деформаций пружинного разрезного кольца при снятии крышки, разрушения тонкостенных циркониевых оболочек твэлов и попадания топлива в ампулу при транспортировке.

Для достижения названного технического результата в предлагаемой ампуле для отработавшей тепловыделяющей сборки, в отличие от известной, содержащей цилиндрический корпус, в который помещен пучок отработавших твэлов, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства в виде установленного в кольцевой канавке пружинного разрезного кольца, снабженную пружиной, обеспечивающей фиксацию в ампуле пучка твэлов разной длины, в кольцевой канавке крышки установлен штифт, размещенный в разрезе пружинного разрезного кольца, а в крышке под пружиной размещен с возможностью перемещения конический центратор, взаимодействующий с хвостовиком загруженного в ампулу пучка твэлов.

В частном случае исполнения ширина разреза пружинного разрезного кольца увеличена на диаметр штифта.

В другом частном случае на крышке и корпусе нанесены метки, на крышке соосно со штифтом, а на корпусе симметрично между двумя смежными отверстиями.

В другом частном случае исполнения конический центратор и крышка снабжены выступами, входящими в пружину по ее внутреннему диаметру.

Установка в кольцевой канавке крышки штифта, размещенного в разрезе пружинного разрезного кольца, позволяет получить определенное установочное положение пружинного разрезного кольца в кольцевой канавке крышки, которое позволяет при установке крышки в корпус разместить концы пружинного разрезного кольца между отверстиями в корпусе и исключить воздействие на них стержней механизма вскрытия крышки, а в результате предотвратить деформации пружинного разрезного кольца при снятии крышки.

Увеличение ширины разреза пружинного разрезного кольца на диаметр штифта позволяет при одновременном сжатии пружинного разрезного кольца шестью стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны через отверстия в корпусе, полностью разместить пружинное разрезное кольцо в кольцевой канавке крышки и извлечь крышку из корпуса.

Нанесение на крышке и корпусе меток, на крышке соосно со штифтом, а на корпусе между двумя смежными отверстиями, позволяет при установке крышки в корпус совместить метки, что исключает при установке механизма вскрытия крышки воздействие его стержней на концы пружинного разрезного кольца через отверстия в корпусе, препятствующее его перемещению по кольцевой канавке и, тем самым, исключить деформации пружинного разрезного кольца.

Размещение в крышке под пружиной с возможностью вертикального перемещения конического центратора, взаимодействующего с хвостовиком загруженного в ампулу пучка твэлов, позволяет при установке крышки в корпус разместить хвостовик пучка твэлов в коническом центраторе и зафиксировать его в крышке в радиальном направлении, установив хвостовик по оси крышки. В результате фиксации хвостовика по оси крышки образуется зазор между тонкостенными циркониевыми оболочками и крышкой в месте ее сужения, который предотвращает соприкосновение тонкостенных циркониевых оболочек с крышкой при продольных и радиальных перемещениях пучка твэлов в ампуле при транспортировке и, следовательно, их возможность разрушения и попадания топлива в ампулу.

Снабжение конического центратора и крышки выступами, центрирующими пружину по ее внутреннему диаметру, позволяет установить пружину в крышке без ее прикрепления к крышке и центратору и упростить технологию их изготовления и сборки.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - предлагаемая порожняя ампула;

на фиг.2 - запирающее устройство в аксонометрической проекции;

на фиг.3 - крышка предлагаемой ампулы в разрезе;

на фиг.4 - предлагаемая ампула, загруженная пучком твэлов;

Предлагаемая ампула (см. фиг.1 и 2) содержит корпус 1 с горловиной 2 и крышку 3, зафиксированную в горловине 2 запирающим устройством 4.

Запирающее устройство 4 предлагаемой ампулы состоит из пружинного разрезного кольца 5, установленного в кольцевой канавке 6, выполненной на крышке 3, и кольцевой канавки 7, выполненной внутри горловины 2. В горловине 2 также выполнены отверстия 8, через которые вводятся стержни механизма вскрытия крышки 3 (на чертежах не показан).

В кольцевой канавке 7 установлен штифт 9, а пружинное разрезное кольцо 5 устанавливается в кольцевую канавку 7 таким образом, чтобы разрез 10 пружинного разрезного кольца 5 располагался по обе стороны штифта 9. В крышке 3 и горловине 2 выполнены метки 10 и 11 соответственно, при совмещении которых два смежных отверстия 8 располагаются по обе стороны разреза 10 пружинного разрезного кольца 5.

В месте расположения запирающего устройства 4 в крышке 3 образуется место ее сужения 12. В крышке 3 (см. фиг.3) под пружиной 13 с возможностью вертикального перемещения установлен конический центратор 14, содержащий цилиндрическую 15 и коническую 16 части, центральное отверстие 17 с буртом 18, центрирующим пружину 13 по ее внутреннему диаметру. На внутреннем торце 19 крышки 3 выполнен бурт 20, тоже центрирующий пружину 13 по ее внутреннему диаметру. Цилиндрическая часть 15 выполнена с возможностью перемещения внутри крышки 3 до упора в выступ 21 крышки 3, при этом пружина 13 находится в предварительно сжатом состоянии.

В предлагаемой ампуле (см. фиг.4) размещается пучок твэлов 22, который содержит твэлы 23, размещенные в концевых 24 и дистанционирующих 25 решетках и закрепленные в хвостовике (наконечнике) 26 сферической формы или в хвостовике (наконечнике) 27 конической формы (см. фиг.5), применяемом ранее при эксплуатации реакторов РБМК-1000.

Размещенные между концевой 24 и дистанционирующей решеткой 25, а также далее между дистанционирующими решетками 25 участки твэлов 28 представляют собой тонкостенные циркониевые оболочки 29, заполненные топливными таблетками 30.

Работа с предлагаемой ампулой осуществляется следующим образом.

При загрузке порожних ампул в транспортный чехол (на чертежах не показан), отправляемый на АЭС, осуществляется контроль совмещения меток 10 и 11 на крышке 3 и горловине 2.

На АЭС также перед установкой на горловину 2 механизма вскрытия крышки 3 контролируется совмещение меток 10 и 11, после чего с горловины 2 снимается крышка 3. При этом пружинное разрезное кольцо 5 в порожней ампуле размещается (см. фиг.1) одновременно в находящихся на одном уровне кольцевых канавках 6 и 7 крышки 3 и горловины 2 соответственно. С помощью механизма вскрытия крышки, воздействующего своими стержнями с наружной стороны через отверстия 8 в горловине 2 на пружинное разрезное кольцо 5, последнее переводится из канавки 7 в канавку 6, при этом его концы свободно перемещаются в кольцевой канавке 6.

В корпус 1 устанавливается пучок твэлов 22, после чего в горловину 3 вновь устанавливается крышка 4. При введении крышки 3 в горловину 2 пружинное разрезное кольцо 5, находящееся в кольцевой канавке 6 крышки, сжимается за счет взаимодействия с внутренней поверхностью горловины 2, а при совмещении кольцевых канавок 6 и 7 разжимается и занимает положение в обеих канавках 7 и 8 одновременно, тем самым фиксируя крышку 3 в горловине 2 корпуса 1.

При введении крышки 3 в горловину 2 хвостовик 26 или 27 пучка твэлов 22 упирается в коническую часть 16 центратора 14 и сжимает пружину 13. При этом цилиндрическая часть 15 центратора 14 перемещается по крышке 3, а хвостовик 26 или 27, взаимодействуя с конической частью 16, устанавливается в ней по центральной оси крышки 3, образуя зазор «Г» между тонкостенными циркониевыми оболочками 28 и крышкой 3 в месте ее сужения 12.

При переводе предлагаемых ампул в горизонтальное положение для транспортировки хвостовик 26 или 27 пучка твэлов 22, размещенный в конической части 16 центратора 14, опирается через его цилиндрическую часть 15 в крышку 3, сохраняя зазор «Г», что исключает возможность соприкосновения тонкостенных циркониевых оболочек 28 при продольных и радиальных перемещениях пучка твэлов 22 в предлагаемой ампуле. Другие участки пучка твэлов при этом опираются во внутреннюю поверхность корпуса предлагаемой ампулы дистанционирующими решетками 25 и не соприкасаются с ней непосредственно тонкостенными циркониевыми оболочками 28.

В результате предотвращается возможность разрушения тонкостенных циркониевых оболочек 28 и попадания топлива в предлагаемую ампулу при транспортировке.

1. Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки, содержащая цилиндрический корпус, в котором помещен пучок отработавших твэлов, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства в виде установленного в кольцевой канавке пружинного разрезного кольца, снабженную пружиной, обеспечивающей фиксацию в ампуле пучка твэлов разной длины, отличающаяся тем, что в кольцевой канавке крышки установлен штифт, размещенный в разрезе пружинного разрезного кольца, а в крышке под пружиной размещен с возможностью перемещения конический центратор, взаимодействующий с хвостовиком загружаемого в ампулу пучка твэлов.

2. Ампула по п.1, отличающаяся тем, что ширина разреза пружинного разрезного кольца увеличена на диаметр штифта.

3. Ампула по п.1, отличающаяся тем, что на крышке и корпусе нанесены метки, на крышке соосно со штифтом, а на корпусе симметрично между двумя смежными отверстиями.

4. Ампула по п.1, отличающаяся тем, что конический центратор и крышка снабжены выступами, входящими в пружину по ее внутреннему диаметру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортных упаковочных устройств, используемых в атомной энергетике для временного хранения и транспортирования «свежих» тепловыделяющих сборок (ТВС) от предприятия-изготовителя к потребителю на атомные станции.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещаются пучки твэлов отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК-1000, для последующего размещения и транспортировки в транспортном упаковочном комплекте в сухое хранилище.

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для транспортирования и хранения ядерного топлива, в частности свежего смешанного уран-плутониевого топлива, при его перевозках в нормальных условиях и с учетом возникновения аварийных ситуаций от завода-изготовителя тепловыделяющих сборок к потребителю на атомные станции, а также при его хранении в складских помещениях.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к средствам для хранения отработавших ядерных топливных элементов реактора РБМК-1000, а более конкретно к средствам для обеспечения безопасности при перегрузке ампул, загруженных пучками отработавших тепловыделяющих элементов (твэлов) реактора РБМК-1000, и предназначено для использования в «сухом» хранилище отработавшего ядерного топлива.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещаются пучки твэлов отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК-1000, для последующего размещения и транспортировки в транспортном упаковочном комплекте в сухое хранилище. Ампула содержит цилиндрический корпус с горловиной и дном и крышку, фиксируемую в горловине с помощью различных запирающих устройств. Запирающие устройства содержат выполненные на горловине карманы. На крышке или на установленных в ней с возможностью вращения запорных кольцах выполнены выступы с возможностью их установки в карманы горловины при вертикальном перемещении и последующем повороте крышки или запорного кольца. Технический результат - жесткая фиксация положения крышки относительно корпуса ампулы и сокращение времени загрузки пучков твэлов в ампулы. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к автоматизированным средствам идентификации узлов или элементов, преимущественно используемых для хранения и транспортировки отработанных тепловыделяющих сборок, в частности ампулы, в которую осуществляется загрузка пучка тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) реактора РБМК-1000. Технический результат заключается в повышении надежности автоматического распознавания идентификационной маркировки ампул с ОЯТ, выполненной в виде n-разрядного двоичного кода, символами которого служат сквозные отверстия в боковой поверхности крышки ампулы. Результат достигается за счет того, что изображение внутренней части крышки ампулы передают на матричный регистратор, производят автоматический поиск изображений отверстий, выполняют математическую обработку данных о найденных изображениях отверстий, в процессе которой определяют положение стартовой метки и восстанавливают положение знаков «1», в остальных позициях кодовой последовательности будут находиться знаки «0» и тем самым выполняют распознавание маркировки. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу газодинамического напыления антикоррозионного покрытия из коррозионно-стойкой композиции на поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, выполненного из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано, например, для покрытия полости контейнера, служащей для приема отработавшего ядерного топлива. Напыление покрытия осуществляют с помощью средства для гиперзвуковой металлизации, содержащего камеру сгорания и распылительное сопло. Упомянутое средство устанавливают в положение для нанесения покрытия, затем распыляют проволочный материал, соответствующий по своему химическому составу химическому составу коррозионно-стойкой стали, для чего подключают к проволочному материалу напряжение постоянного тока и зажигают электрическую дугу в упомянутой камере сгорания, в которую подают бутано-воздушную, или пропано-воздушную, или бутано-пропано-воздушную смесь. Затем распыляемый материал в среде этой смеси подают через упомянутое распылительное сопло в направлении к снабжаемым покрытием поверхностям контейнера, при этом упомянутый контейнер равномерно вращают вокруг оси, геометрически совмещенной с его продольной осью, а средство для гиперзвуковой металлизации одновременно поступательно перемещают вдоль упомянутой продольной оси при напылении покрытия на боковые поверхности упомянутого контейнера или радиально по отношению к этой продольной оси при напылении покрытия на торцевые поверхности упомянутого контейнера, причем скорости вращения последнего и поступательного перемещения средства для гиперзвуковой металлизации взаимосвязаны. Обеспечивается нанесение антикоррозионного покрытия на поверхности элементов контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх