Направляющая воронка

Авторы патента:

G21C19/00 - Устройства для обработки, манипулирования или облегчения манипулирования топливными или другими материалами внутри реактора, например внутри его резервуара высокого давления

Владельцы патента RU 2754827:

Акционерное общество "Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях" (АО "Концерн Росэнергоатом") (RU)
Акционерное общество "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО НИКИЭТ) (RU)

Изобретение относится к направляющей воронке и может быть использовано в области атомной техники для обеспечения дистанционной установки поглощающих элементов кластерного рабочего органа (КРО) системы управления и защиты (СУЗ). Направляющая воронка содержит цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх, причем воронка дополнительно снабжена толстостенной трубой, в стенке которой выполнены двенадцать каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа диаметром d, расположенные равномерно по окружности, и закрепленной внутри корпуса своим верхним концом. Каждый канал на входе выполнен с конусностью С, причем C=d/(2d-1), 1,195dпэл≤d<1,244dпэл, где dпэл - диаметр поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, мм. Техническим результатом является обеспечение дистанционной установки поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ для возможности замены отработавших гильз КРО на новые гильзы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к направляющим воронкам и может быть использовано в области атомной техники для обеспечения дистанционной установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа (КРО) системы управления и защиты (СУЗ), в частности, в гильзы КРО каналов СУЗ уран-графитовых ядерных реакторов типа РБМК (реактор большой мощности канальный).

КРО СУЗ используют в реакторах РБМК в качестве органов воздействия на реактивность. После окончания срока службы КРО их выгружают из реактора и производят замену на новые. Срок их эксплуатации ограничен коррозионными свойствами конструкционного материала, из которых выполнена гильза КРО, в которой размещают поглощающий рабочий орган. Однако эффективность поглощающих элементов КРО сохраняется по истечении срока службы КРО. Это приводит к нерациональному использованию дорогостоящего оборудования и увеличению затрат на утилизацию КРО.

Для повышения эффективности использования поглощающих элементов рабочего органа КРО за счет повышения ресурса их работы необходимо обеспечить возможность дистанционной установки облученных поглощающих рабочих органов КРО в новые гильзы, т.е. обеспечить возможность замены отработавших гильз КРО на новые гильзы.

Из уровня техники известна направляющая воронка, содержащая цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх (патент РФ на полезную модель №171168, МПК Е21В 19/24, опубл. 23.05.2017).

Недостатком известного устройства является то, что производимые с его помощью операции не учитывают особенностей конструктивного исполнения, как самой гильзы КРО, так и рабочего органа КРО СУЗ реакторной установки типа РБМК.

В условиях установки рабочего органа КРО СУЗ, состоящего для реакторной установки типа РБМК из сборки двенадцати вертикальных и физически разделенных друг от друга поглощающих элементов, которые равномерно расположены по периметру окружности и шарнирно закреплены в верхней части на серьгах подвески, в гильзу кластерного регулирующего органа необходимо обеспечить одновременную установку каждого поглощающего элемента в свой канал гильзы. При этом следует учесть, что поглощающие элементы уже находились в работе реактора под облучением и активированы, а каналы в гильзе начинаются на глубине, а не у ее верхнего торца.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности при эксплуатации КРО СУЗ.

Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении дистанционной установки поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ.

Указанный технический результат достигается тем, что направляющая воронка, содержащая цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх, согласно изобретению направляющая воронка дополнительно снабжена толстостенной трубой, в стенке которой выполнены двенадцать каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего орган диаметром d, расположенные равномерно по окружности, и закрепленной внутри корпуса своим верхним концом, при этом каждый канал на входе выполнен с конусностью С, причем

C=d/(2d-1),

1,195dпэл≤d≤1,244dпэл,

где dпэл - диаметр поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, мм.

Кроме того, направляющая воронка снабжена фланцем с отверстиями для фиксирующих элементов, закрепленным с помощью втулки на внешней поверхности толстостенной трубы.

Кроме того, в направляющей воронке используют не менее двух фиксирующих элементов.

Вышеизложенная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ путем дополнительного снабжения направляющей воронки толстостенной трубой, в которой выполнены двенадцать расположенных равномерно по окружности каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, каждый из которых на входе выполнен с конусностью С. Выбором величины конусности С, равной произведению d/(2d-1) и размером диаметра канала 1,195dпэл≤d≤1,244dпэл, обеспечивают дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ.

Расчетно-экспериментальным путем установлено, что при значении величины конусности С меньшей, чем произведение d/(2d-1) на верхней торцевой поверхности толстостенной трубы между конусами останутся плоские поверхности, в которые могут упираться конические наконечники поглощающих элементов рабочего органа КРО при их установке в каналы толстостенной трубы, что не позволит дистанционно и независимо от азимутального положения поглощающих элементов установить поглощающие элементы рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

При значениях диаметра канала d толстостенной трубы направляющей воронки больше, чем 1,244dпэл, конические наконечники поглощающих элементов могут упираться в плоские поверхности между каналами торцевой поверхности самой гильзы КРО при вводе ПЭЛ уже непосредственно в каналы гильзы КРО, что не позволит дистанционно и независимо от азимутального положения ПЭЛ установить поглощающие элементы рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

При значениях величины конусности С больших, чем произведение d/(2d-1) или значении величины диаметра d меньше, чем 1,195dпэл, увеличивается трение между поглощающими элементами рабочего органа и поверхностями конусов, а также между поглощающими элементами и каналами толстостенной трубы направляющей воронки при дистанционной установке поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО, что может привести к искривлению каждого поглощающего элемента, что, в свою очередь, может затруднить дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена направляющая воронка, на фиг. 2 показана направляющая воронка, установленная на гильзу КРО.

Направляющая воронка содержит цилиндрический корпус 1, снабженный направляющим раструбом 2 в верхней части, расширяющимся снизу-вверх. Направляющий раструб 2 закреплен на цилиндрическом корпусе 1 посредством винтов (на чертеже не показаны). Внутри цилиндрического корпуса 1 закреплена толстостенная труба 3 своим верхним концом с помощью винтов (на чертеже не показаны), в стенке которой выполнены двенадцать каналов 4 диаметром d, расположенные равномерно по окружности. Каналы 4 толстостенной трубы 3 предназначены для установки поглощающих элементов рабочего органа КРО. Каждый канал 4 на входе выполнен с конусностью С. Внешняя поверхность толстостенной трубы 3 снабжена фланцем 5, установленным с помощью фиксирующей втулки 6. Во фланце 5 выполнены отверстия для фиксирующих элементов 7 для обеспечения фиксации устройства на гильзе КРО.

Сборку направляющей воронки осуществляют следующим образом.

На верхний конец цилиндрического корпуса 1 устанавливают направляющий раструб 2 и фиксируют на нем с помощью винтов (на чертеже не показаны). Снизу на толстостенную трубу 3, в стенке которой выполнены двенадцать каналов 4 диаметром d, последовательно устанавливают фланец 5 с установленными в нем фиксирующими элементами 7 и фиксирующую втулку 6, которую закрепляют на толстостенной трубе 3 с помощью винтов (на чертеже не показаны). Цилиндрический корпус 1 с установленным на нем направляющим раструбом 2 нижним концом надевают на верхний конец толстостенной трубы 3 в сборе с фланцем 5 и фиксирующей втулкой 6 и закрепляют на ней с помощью винтов (на чертеже не показаны).

Собранную направляющую воронку вручную устанавливают на гильзу КРО, при этом нижнюю часть толстостенной трубы 3 вводят во внутреннюю полость гильзы КРО до упора фиксирующей втулки 6 о фланец гильзы КРО. Посредством калибров, установленных в любые два диаметрально противоположных отверстия направляющей воронки, обеспечивают совмещение каналов 4 толстостенной трубы 3 диаметром d с каналами в гильзе КРО. Направляющую воронку закрепляют на фланце гильзы КРО с помощью фиксирующих элементов 7 фланца 5 и повторно проверяют проходимость калибров в каналах 4 направляющей воронки. После этого гильза КРО готова к установке в нее поглощающих элементов рабочего органа КРО.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий орган КРО, нижние концы поглощающих элементов которого связаны обоймой, посредством крана подводят к гильзе КРО с установленной на ней направляющей воронкой для установки в каналы поглощающих элементов рабочего органа КРО. Поглощающие элементы рабочего органа КРО выполнены с диаметром dпэл=8,2 мм. С использованием системы наведения крана рабочий орган КРО вывешивают вдоль оси гильзы КРО с установленной на ней направляющей воронкой и опускают вниз до обеспечения попадания обоймы, связывающей концы поглощающих элементов, в полость направляющего раструба 2. При опускании рабочего органа КРО обойму из внутренней полости направляющего раструба 2 перемещают во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1. Каналы 4 толстостенной трубы 3 выполнены диаметром d=10 мм, при этом каждый канал на входе выполнен с конусностью С=0,526. При дальнейшем опускания рабочего органа КРО в момент касания конических наконечников поглощающих элементов поверхностей конусов каналов 4 толстостенной трубы 3 происходит самопроизвольный поворот обоймы с поглощающими элементами рабочего органа КРО относительно собственной оси и поглощающие элементы располагаются напротив каналов 4 толстостенной трубы 3. При дальнейшем опускании поглощающих элементов рабочего органа КРО обойма сама фиксируется на верхней торцевой поверхности толстостенной трубы 3 и остается неподвижной, а сами поглощающие элементы рабочего органа КРО перемещают в каналах 4 толстостенной трубы 3, а затем вводят в каналы гильзы КРО. После полного введения поглощающих элементов рабочего органа КРО в гильзу КРО направляющую воронку для установки в каналы поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа и обойму демонтируют.

Таким образом, направляющая воронка обеспечивает дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ, что позволяет обеспечить возможность замены отработавших гильз КРО на новые гильзы, что, в свою очередь, повышает экономичность при эксплуатации КРО СУЗ.

1. Направляющая воронка, содержащая цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх, отличающаяся тем, что направляющая воронка дополнительно снабжена толстостенной трубой, в стенке которой выполнены двенадцать каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа диаметром d, расположенные равномерно по окружности, и закрепленной внутри корпуса своим верхним концом, при этом каждый канал на входе выполнен с конусностью С, причем

C=d/(2d-1),

1,195dпэл≤d≤1,244dпэл,

где dпэл - диаметр поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, мм.

2. Направляющая воронка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена фланцем с отверстиями для фиксирующих элементов, закрепленных с помощью втулки на внешней поверхности толстостенной трубы.

3. Направляющая воронка п. 2, отличающаяся тем, что в направляющей воронке используют не менее двух фиксирующих элементов.

Изобретение относится к самоблокирующемуся устройству для оборудования для фиксации ядерного топлива для фиксации и высвобождения ядерного топлива, расположенного в ядерном реакторе в заданном положении, и оборудованию для фиксации ядерного топлива, имеющему такое устройство. Самоблокирующееся устройство одержит фиксирующий стержень и магнитный участок.

Способ загрузки пенала с радионуклидом высокой активности в защитный контейнер и устройство для его осуществления // 2735799

Изобретение относится к средству загрузки-выгрузки пенала с радионуклидом высокой активности в защитный контейнер транспортно-упаковочного комплекта. Пенал с радионуклидом высокой активности размещают в горячей камере (ГК), имеющей в днище ГК люк, закрытый герметично съемной крышкой, и оборудованной электромеханическим манипулятором, по рельсовому пути туннельного канала, расположенного под ГК, дистанционно при помощи пульта управления доставляют передвижной контейнер с установленным в нем защитным контейнером (ЗК), у которого сняты крепежные элементы крышки и установлен на крышке съемник, под люк ГК, снимают манипулятором крышку люка и укладывают ее внутри на днище ГК, снимают манипулятором с помощью съемника крышку с ЗК и укладывают ее на днище камеры, устанавливают манипулятором на ЗК направляющую воронку, манипулятором захватывают пенал с радионуклидом высокой активности и опускают в воронку и тот под собственным весом окончательно опускается во внутреннюю полость ЗК, манипулятором устанавливают на ЗК крышку и дистанционно перемещают по рельсовому пути канала передвижной контейнер с установленным в нем ЗК на пост обслуживания, находящегося в начале туннеля, закрепляют крышку на контейнере, с помощью грузоподъемного устройства извлекают из передвижного контейнера ЗК, устанавливают ЗК на тележку и доставляют его на пункт упаковки в транспортно-упаковочный комплект.

Установка для резки отработавших тепловыделяющих сборок // 2732279

Изобретение относится к радиохимической промышленности и предназначено для использования в технологической линии промышленной переработки отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС), облученных в ядерных реакторах. Установка для резки отработавших тепловыделяющих сборок атомных реакторов содержит верхнюю и нижнюю траверсы, промежуточные проставки между ними, неподвижный и подвижный ножи, прижим, гидроцилиндры ножа и прижима.

Способ демонтажа графитовой кладки активной зоны канального энергетического ядерного реактора // 2725621

Изобретение относится к ядерной технике. Способ демонтажа высокоактивных элементов активной зоны канального энергетического ядерного реактора включает извлечение с помощью крана центрального зала вертикально вверх графитовых блоков колоннами или группами колонн после демонтажа верхних защитных элементов с направляющим патрубком, установленных на графитовых колоннах, через сделанные проемы в верхней защитной металлоконструкции для последующего перемещения извлекаемых элементов на стенд для разборки графитовых колонн и их селективной загрузки в транспортные контейнеры с целью их дальнейшей фрагментации, дезактивации или в защитные контейнеры для дальнейшей утилизации.

Способ восстановления ресурсных характеристик реактора рбмк // 2725620

Изобретение относится к области атомной техники и может использоваться в ядерных реакторах РБМК. Способ восстановления ресурсных характеристик реактора РБМК заключается в том, что при прогибе четырехгранных колонн технологических каналов и каналов системы управления и защиты, из них извлекают технологические каналы, графитовые блоки этих колонн разрезают вдоль граней на фрагменты, смещают фрагменты в направлении, перпендикулярном плоскости реза, и уменьшают прогибы и снова размещают в них технологические каналы.

Устройство для вырезки отверстий и трепанов // 2710256

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологическому оборудованию для атомной энергетики. Устройство содержит механизм вращения и подачи режущего инструмента и подвижную платформу.

Способ разделки на фрагменты длинномерных элементов ядерного реактора и устройство для его осуществления // 2687048

Группа изобретений относится к области ядерных технологий. Способ разделки на фрагменты длинномерных элементов ядерного реактора включает размещение длинномерных элементов внутри контейнера и их последующую резку.

Способ демонтажа графитовой кладки ядерного реактора // 2679827

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к технологиям обработки, манипулирования или облегчения манипулирования топливными или другими материалами внутри реактора, и может быть использовано для демонтажа графитовой кладки при выводе из эксплуатации уран-графитового ядерного реактора. Способ демонтажа графитовой кладки ядерного реактора включает размещение дистанционно управляемого манипулятора и контейнера для радиоактивных отходов в реакторном пространстве между графитовой кладкой и металлоконструкциями.

Способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования // 2666152

Изобретение относится к области ядерных технологий. Способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования включает фрагментацию высокоактивных элементов, находящихся под водой, с использованием дистанционно управляемого устройства резки, являющегося подвижным относительно элементов и ориентируемым в пространстве, и сбор отходов.

Захватывающая и блокирующая/деблокирующая система и ее применение для манипулирования держателями образцов ядерных материалов // 2642437

Изобретение относится к системам для захвата внутренней трубки и блокировки/деблокировки ее во внешней трубке, концентрической с внутренней трубкой. Захватывающая и блокирующая/деблокирующая система обеспечена одним или более зацепляющими устройствами, обеспечивающими возможность как герметичной блокировки/деблокировки внутренней трубки вместе с захватывающим элементом, так и внутренней трубки во внешней трубке, и это осуществляется только при поступательном движении захватывающего элемента на смещение A или смещение B.

Способ кристаллизационного выделения и очистки гексагидрата нитрата уранила и устройство для его осуществления // 2755474

Группа изобретений относится к тепло- и массообменным процессам в системах с жидкой и твердой фазами, а именно к способу кристаллизационного выделения и очистки гексагидрата нитрата уранила, который включает кристаллизацию гексагидрата нитрата уранила из концентрированного азотнокислого раствора нитрата уранила, потока питания с составом, отвечающим соотношению [НУ]=78,49-k[HNO3], где [НУ] и [HNO3] - концентрации нитрата уранила и азотной кислоты, мас. %; где 78,49 - концентрация нитрата уранила в кристаллическом гексагидрате нитрата уранила, мас. %; k - коэффициент, определяющий положение рабочей линии процесса кристаллизации и имеющий численное значение от 1,50 до 2,24, предпочтительно от 1,57 до 1,80, разделение кристаллов гексагидрата нитрата уранила и маточного раствора, противоточную промывку кристаллов, сбор кристаллов гексагидрата нитрата уранила в емкость-сборник с одновременным вытеснением из емкости промывного раствора в зону промывки и выгрузку очищенного продукта, причем кристаллизацию гексагидрата нитрата уранила из потока питания, промывку и сбор кристаллов осуществляют в изотермических условиях, при этом исходный, в том числе и безурановый состав промывного раствора отвечает условию семейства рабочих линий 78,49=k1[HNO3], где [HNO3] - содержание азотной кислоты в промывном растворе, мас. % и k1≤k, где k1 - коэффициент, определяющий положение рабочей линии процесса промывки, маточный раствор и отработанный промывной раствор единым потоком направляют на дополнительную кристаллизацию, проводимую при температуре ниже температуры кристаллизации при противоточном движении жидкой и твердой фазы, кристаллы гексагидрата нитрата уранила дополнительной кристаллизации промывают совместно с кристаллами, получаемыми из потока питания, а маточный раствор дополнительной кристаллизации выводят из процесса. Кроме того, описано устройство для кристаллизационного выделения и очистки гексагидрата нитрата уранила, содержащее дополнительный кристаллизатор с лопастной мешалкой и термостатирующей рубашкой, установленный на штуцере вывода маточного и промывного растворов, при этом ось дополнительного кристаллизатора параллельна оси кристаллизатора. Технический результат состоит в упрощении проведения технологического процесса достижением высоких и независимых друг от друга показателей по операционному выходу и очистки продукта и который может быть использован в гидрометаллургических технологиях ядерного топливного цикла на стадиях аффинажа природного или регенерированного урана. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл, 3 ил.