Патент на изобретение №2349977

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И РАЗДЕЛКИ НА ФРАГМЕНТЫ ПЕНАЛОВ С ОБЛУЧЕННЫМ ГРАФИТОМ УРАН-ГРАФИТОВЫХ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике эксплуатации атомных станций и предназначено для извлечения из технологических шахт АЭС с уран-графитовыми реакторами, перемещения в реакторном зале и разделки на фрагменты пеналов с облученным графитом нештатного хранения. Установка содержит корпус коробчатой формы, в полости которого размещена колесная тележка на направляющих, а в ней колесная каретка на направляющих с грузовыми петлями и полуавтоматическим захватом, а также ряд парных опорных роликов, первые из которых приводные. Корпус установлен в приемном гнезде опорно-защитной плиты над извлекаемым из технологической шахты и перемещаемым на устройство разделки пеналом. Установка имеет стапель для кантования и базирования корпуса, защитную кабину с камерой резки, оснащенной приводными роликами подачи пенала из корпуса в зону резки, механизмом зажима пенала и режущим инструментом, например сабельной пилой, осуществляющим резку пенала на фрагменты, которые через приемную воронку попадают в защитный контейнер. Использование изобретения обеспечит необходимый уровень радиационной безопасности при извлечении из технологических шахт, перемещении и разделке пеналов с облученным графитом нештатного хранения. 9 ил.

Изобретение относится к технике эксплуатации атомных станций с уран-графитовыми реакторами и может быть использовано для извлечения из технологических шахт, перемещения в реакторном зале на устройство резки и разделки на фрагменты пеналов с графитом нештатного хранения, извлеченным из реактора и размещенным в пеналах при ремонте кладки.

Известна установка для разделки технологических каналов уран-графитовых атомных реакторов на фрагменты, расположенная в технологической шахте реакторного зала и выполненная в виде вертикального трубного тракта, сопряженного с устройством рубки каналов и расположенного под ним поворотного круга с контейнерами. Установка снабжена расположенным выше устройства рубки механизмом снятия графитовых втулок и расположенной ниже корпуса рубки горизонтально-подвижной приводной фрезой, при этом механизм снятия графитовых втулок выполнен в виде прикрепленных к тракту и установленных в выполненных в его стенках пазах приводных поворотных кулачков, а труба тракта в зоне сопряжения с устройством рубки выполнена телескопической и снабжена механизмом ее вертикального перемещения (RU 2079908 C1, МПК 6 G21C 19/26, опубл. 1997.05.20).

Прототипом, являющимся наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков, служит установка для разделки технологических каналов уран-графитовых атомных реакторов на фрагменты, расположенная в технологической шахте реакторного зала и выполненная в виде вертикального трубного тракта, сопряженного аксиально подвижным телескопом с устройством рубки каналов, установленного в пазах механизма снятия графитовых втулок и поворотного круга с контейнерами. Установка снабжена установленным на верхнем торце тракта устройством для снятия защитного чехла, выполненным в виде группы радиально подвижных дисковых ножей и прикрепленных к тракту радиально расположенных пальцев, при этом пальцы расположены по отношению к каналу тангенциально, свободными концами направлены под углом к центру верхнего торца тракта и выполнены из пружинной стали (RU 2172988 C1, МПК 7 G21C 19/26, G21C 19/37, опубл. 2001.08.27).

Известные технические решения не могут быть использованы, так как по своей конструкции и расположению указанные технологические шахты не приспособлены проектом для операций разделки пеналов с графитом нештатного хранения из-за невозможности монтажа в ней соответствующего технологического оборудования, требующего гораздо больших габаритных размеров, чем в случае разделки технологических каналов.

Предлагаемым изобретением решается задача создания механизированной установки для извлечения из технологических шахт, перемещения и разделки пеналов с облученным графитом нештатного хранения при соблюдении требований радиационной безопасности.

Для достижения указанного технического результата в установке для перемещения и разделки на фрагменты пенала с облученным графитом уран-графитовых атомных реакторов, включающей смонтированный вертикальный трубный тракт, защитный чехол, устройство резки и контейнер, смонтированный вертикальный трубный тракт выполнен в виде установленного над технологической шахтой на цапфах в приемном гнезде опорно-защитной плиты корпуса коробчатой формы, в полости которого расположена колесная тележка с выполненными в ней фиксаторами и возможностью перемещения по установленным в корпусе направляющим и взаимодействующая с упорами, предусмотренными в верхней и нижней частях корпуса, несущая колесную каретку, размещенную с возможностью перемещения в осевой плоскости корпуса по выполненным в колесной тележке направляющим, контактирующими с подпружиненной двустворчатой донной заслонкой и снабженными съемными упорами, взаимодействующими со стопорными планками каретки, при этом с одной стороны на колесной каретке установлены грузовые петли, а с другой – полуавтоматический захват, а по всей длине в полости корпуса с одной стороны установлен ряд парных роликов, первые из которых выполнены приводными, устройство резки оснащено стапелем, снабженным радиационно-защитным экраном и приводной тележкой с выполненными в ней приемными гнездами для цапф корпуса и расположенным в непосредственной близости с защитной кабиной, в которой размещена камера резки, оборудованная приводными роликами подачи пенала из корпуса в зону резки, механизмом зажима пенала, режущим инструментом, например сабельной пилой, и упором, регулирующим длину отрезаемого фрагмента пенала.

Благодаря наличию этих признаков появляется возможность осуществлять операции извлечения, перемещения и разделки пеналов с облученным графитом, расположенных на временное хранение в технологических шахтах, для отправки на место стационарного хранения радиоактивных отходов.

Наличие корпуса, выполненного в коробчатой форме, позволяет использовать его в качестве защитного чехла для размещения в нем извлекаемого из технологической шахты пенала, загруженного облученным графитом. Как транспортное средство корпус обеспечивает технически и радиационно безопасное перемещение пенала в вертикальном положении и кантование его в положение, близкое к горизонтальному, с базированием на ряд парных опорных роликов, установленных в полости корпуса по всей длине ее нижней после кантования стороны. Привод вращения первых в ряду роликов позволяет выдвигать пенал из полости корпуса в камеру резки для разделки на фрагменты.

Наличие колесной тележки, несущей колесную каретку и установленной в полости корпуса с возможностью перемещения по всей его длине на направляющих, позволяет доставлять каретку, подвешенную на грузовых петлях к крюку крана, в нижнюю часть корпуса до срабатывания в технологической шахте на грузовой петле пенала, имеющегося в конструкции каретки автоматического захвата. Перемещением колесной каретки с колесной тележкой в верхнюю часть корпуса обеспечивает возможность его транспортирования в вертикальном положении и кантования в положение, близкое к горизонтальному. При этом установленные на колесной тележке направляющие дают возможность перемещения по ней колесной каретки, необходимого для маневра при захвате грузовой петли, фиксирования планками в верхнем положении на съемных упорах этих направляющих при подъеме крюком крана колесной каретки и совместного с колесной тележкой подъема пенала из технологической шахты в полость корпуса. В дальнейшем при выходе тележки на упоры, установленные в верхней части полости корпуса, обеспечивается возможность его транспортирования и кантования. Кроме того, направляющие, расположенные на тележке, при ее подходе к нижнему положению в полости корпуса своими концами открывают его двустворчатую донную заслонку и удерживают ее открытой в начальной стадии подъема пенала до его выхода на уровень расположения створок.

Наличие опорно-защитной плиты, устанавливаемой после снятия штатной крышки над технологической шахтой с размещенными в ней пеналами, позволяет, с одной стороны, осуществить радиационную защиту реакторного зала, с другой стороны – использовать ее в качестве опоры для корпуса, устанавливаемого в вертикальном положении цапфами на ее приемное гнездо. При этом полость корпуса через проем в опорно-защитной плите может сообщаться с полостью технологической шахты по месту расположения пенала с графитом.

Наличие стапеля обеспечивает возможность кантования корпуса с пеналом в положение, близкое к горизонтальному, за счет установки краном корпуса цапфами нижней части на приемных гнездах приводной тележки стапеля, перемещения приводной тележки по направляющим стапеля с синхронным опусканием крюком крана подвешенного к нему корпуса до базирования опоры в верхней части корпуса на ролике стапеля. После освобождения корпуса от подвески к крюку крана возможно его перемещение на стапеле к проему камеры резки за счет движения тележки. Кроме того, стальной экран в конструкции стапеля обеспечивает радиационную защиту реакторного зала.

Наличие расположенных перед камерой резки приводных роликов обеспечивает прием на них головной части пенала, выдвигаемого приводными роликами корпуса из его полости, и подачу пенала в зону резки до имеющегося в ней упора.

Наличие в камере резки механизма зажима позволяет фиксировать пенал в зоне резки, а режущего инструмента, например сабельной пилы, отрезать фрагмент пенала с попаданием его через приемную воронку в расположенный под камерой резки защитный контейнер.

Наличие стальных стенок большой толщины у камеры резки и защитной кабины обеспечивают радиационную безопасность работ.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-9.

На фиг.1 показана установка корпуса на опорно-защитной плите над технологической шахтой (обшивка корпуса не показана).

На фиг.2 показано нижнее положение колесной тележки и каретки при захвате пенала из технологической шахты.

На фиг.3 представлено верхнее положение колесной тележки и каретки в транспортном положении корпуса с размещенным в нем пеналом.

На фиг.4 показаны колесная тележка, каретка и другие элементы корпуса в его поперечном сечении.

На фиг.5 показано расположение корпуса относительно приводной тележки и стапеля в момент кантования.

На фиг.6 показана установка цапф корпуса в приводной тележке стапеля в процессе кантования корпуса.

На фиг.7 показано положение головной части пенала на опорных роликах корпуса и опоры корпуса в процессе его кантования.

На фиг.8 показана защитная кабина с камерой резки и защитным контейнером.

На фиг.9 показаны механизм зажима пенала, режущий инструмент и упор в камере резки

Установка содержит корпус 1, установленный на цапфах 2 в приемном гнезде 3 опорно-защитной плиты 4, представляющий собой коробчатой формы трубу необходимой жесткости, конструктивно совмещенную с защитным чехлом и предназначенную для размещения пенала 5 с облученным графитом (фиг.1-3, 4). Опорно-защитная плита 4 установлена над технологической шахтой 6 с пеналами 5 и имеет смещенный от центральной оси проем с размерами, соответствующими размерам поперечного сечения пенала 5 (фиг.2). В полости корпуса 1 расположена колесная тележка 7, перемещающаяся по направляющим 8 и взаимодействующая фиксаторами 9 в крайнем верхнем и нижнем положении с упорами 10, установленными в корпусе (фиг.1-4). Колесная тележка 7 несет колесную каретку 11 с возможностью перемещения в осевой плоскости корпуса 1 по направляющим 12, выполненным в конструкции колесной тележки 7 и имеющим съемные упоры 13 положения колесной каретки 11 при транспортировке корпуса 1 (фиг.2-4). На колесной каретке 11 расположены с одной стороны грузовые петли 14 для строповки к крюку крана и стопорные планки 15 для взаимодействия со съемными упорами 13, с другой стороны – полуавтоматический захват 16 под грузовую петлю пенала 5 (фиг.1-3). С противоположного относительно цапф 2 конца корпуса 1 имеется опора 17 (фиг.4, 7) для установки корпуса 1 на ролике 18 стапеля 19 (фиг.5, 8). На корпусе 1 установлена двустворчатая донная заслонка 20, взаимодействующая с направляющими 12 при движении вниз колесной тележки 7, и пружинами 21 (фиг.2). В полости корпуса 1 по всей длине на стороне, занимающей нижнее положение после кантования, установлен ряд парных роликов 22, контактирующих с пеналом 5 (фиг.4, 5, 7), первые из которых выполнены приводными для выдвижения пенала 5 из корпуса 1 (фиг.7). Стапель 19 оснащен тележкой 23 с возможностью перемещения приводом 24 по расположенным на нем направляющим 25 (фиг.5). На тележке 23 выполнены опорные поверхности под цапфы 2 корпуса 1 (фиг.6). К стапелю 19 примыкает защитная кабина 26 с камерой резки 27, снабженной приводными роликами 28 подачи в зону резки пенала 5 (фиг.5, 8, 9). В камере резки 27 расположены механизм зажима 29 пенала 5, режущий инструмент 30, например сабельная пила, и упор 31, регулирующий длину отрезаемого фрагмента пенала 5, органы управления которыми выведены за ее защитные стенки (фиг.8, 9). Под камерой резки 27 устроена приемная воронка 32 для передачи отрезанных фрагментов пенала 5 в контейнер 33, размещенный в камере 34 на приводной тележке 35, перемещающейся по рельсам 36 (фиг.8). Камера 34 снабжена откатными воротами 37 с ручным приводом 38. Установка размещена в реакторном зале непосредственно у боковой стены и отгорожена от него толстолистовым стальным радиационно-защитным экраном 39 (фиг.5).

Установка работает следующим образом. Опорно-защитную плиту 4 устанавливают краном на технологическую шахту 6 с ориентированием проема на извлекаемый пенал 5 (фиг.1, 2). Корпус 1 в подвеске к крану за грузовые петли 14 колесной каретки 11 устанавливают в вертикальном положении на приемное гнездо 3, при этом цапфы 2 корпуса 1 базируют на опорные поверхности в боковых стенках приемного гнезда 3 (фиг.1, 2). Крюк крана опускают в полость корпуса с одновременным перемещением колесной тележки 7 по направляющим 8 до взаимодействия фиксаторов 9 с упорами 10 в нижней части корпуса 1. При этом в конце перемещения колесной тележки 7 направляющие 12 открывают створки донной заслонки 20 (фиг.1, 2). После останова колесной тележки 7 на упорах 10 продолжают опускать крюк крана и подвешенную на нем колесную каретку 11 по направляющим 12 в колесной тележке 7, при этом в конце хода автоматически срабатывает на грузовой петле пенала 5 полуавтоматический захват 16 (фиг.1, 2). Срабатывание полуавтоматического захвата 16 контролируют визуально через радиационно-защитное стекло, вмонтированное в опорно-защитную плиту 4. После захвата пенала 5 осуществляют его подъем. Перемещают вверх вначале колесную каретку 11 в колесной тележке 7 по направляющим 12 до срабатывания стопорных планок 15 на съемных упорах 13, а затем колесную тележку 7 в полости корпуса 1 по направляющим 8 до срабатывания фиксаторов 9 на упорах 10, расположенных в верхней части корпуса 1 (фиг.2-4). В начале подъема пенала 5 створки донной заслонки 20 поддерживаются в открытом состоянии направляющими 12 колесной тележки 7, затем стенками самого пенала 5 (фиг.2). В крайнем верхнем положении пенала 5 створки заслонки 20 закрываются под воздействием усилия пружин 21, что необходимо для предотвращения просыпания графита из полости корпуса 1 в случае нарушения из-за неудовлетворительного технического состояния целостности пенала 5 при его транспортировке и кантовании. В верхнем положении тележки 7 при дальнейшем подъеме крюка крана производят освобождение корпуса 1 из приемного гнезда 3 опорно-защитной плиты 4, корпус 1 перемещают к стапелю 19 и устанавливают цапфами 2 на приемные поверхности тележки 23 (фиг.5, 6). С помощью привода 24 тележку 23 перемещают по направляющим 25 в сочетании с синхронным опусканием крюка крана, выполняя тем самым кантование корпуса 1 в положение, близкое к горизонтальному (фиг.5, 6). Кантование завершается укладкой опоры 17 на ролик 18 стапеля 19 (фиг.7, 8). Затем ослабляют натяг стропов подвески на грузовых петлях 14 колесной каретки 11 и через технологическое окно корпуса 1 с использованием ручного приспособления производят отстыковку полуавтоматического захвата 16 от грузовой петли пенала 5. После этого убирают съемные упоры 13, освобождая стопорные планки 15 колесной каретки 11. Подъемом крюка крана колесную каретку 11 снимают с направляющих 12 колесной тележки 7. Корпус 1 перемещают к проему камеры резки 27 путем соответствующего перемещения тележки 23 приводом 24 по направляющим 25. Затем приводными роликами 22 пенал 5 выдвигают из полости корпуса 1 с опиранием на приводные ролики 28 камеры резки 27 (фиг.8, 9). Все действия, связанные с кантованием корпуса 1 и его подачей к камере резки 27, контролируют визуально с использованием телесистемы. Приводными роликами 28 камеры резки 27 пенал 5 подают в зону резки на заданную упором 31 величину отрезки фрагмента (фиг.8). Наклонное положение корпуса 1 облегчает его перемещение к камере резки 27, а затем из него пенала 5 в зону резки. Осуществляют зажим пенала 5 механизмом 29 и производят отрезку фрагмента пенала 5 совместно с размещенным в нем графитом с использованием режущего инструмента 30, например, сабельной пилы (фиг.8, 9). Фрагменты падают в приемную воронку 32 и через нее – в защитный контейнер 33 (фиг.8). Процесс контролируют визуально через радиационно-защитное окно камеры резки 27. Таким образом осуществляют разделку пенала 5 с графитом и размещение фрагментов в защитном контейнере 33. После заполнения защитного контейнера 33 ручным приводом 38 открывают откатные ворота 37 камеры 34 и приводной тележкой 35 по рельсам 36 защитный контейнер 33 выкатывают из камеры 34. Затем на защитный контейнер 33 устанавливают крышку с помощью крана и транспортируют его на место хранения. После окончания резки пенала 5 корпус 1 отводят с помощью тележки 23 от камеры резки 27, затем на направляющие 12 устанавливают колесную каретку 11 и съемные упоры 13 с фиксацией колесной каретки 11 стопорными планками 15 по съемным упорам 13. Корпус 1 кантуют в вертикальное положение на стапеле 19 при его подъеме краном и синхронном перемещении тележки 23 по направляющим 25 с помощью привода 24, после чего корпус 1 снимают с тележки 23 и перемещают для загрузки следующего пенала.

Применение данной установки предусмотрено выполненным проектом проведения работ по подготовке остановленных блоков № 1 и № 2 Белоярской АЭС к выводу из эксплуатации.

Формула изобретения

Установка для перемещения и разделки на фрагменты пенала с облученным графитом уран-графитовых атомных реакторов, включающая смонтированный вертикальный трубный тракт, защитный чехол, устройство резки и контейнер, отличающаяся тем, что смонтированный вертикальный трубный тракт выполнен в виде установленного над технологической шахтой на цапфах в приемном гнезде опорно-защитной плиты корпуса коробчатой формы, в полости которого расположена колесная тележка с выполненными в ней фиксаторами и возможностью перемещения по установленным в корпусе направляющим и взаимодействующая с упорами, предусмотренными в верхней и нижней части корпуса, несущая колесную каретку, размещенную с возможностью перемещения в осевой плоскости корпуса по выполненным в колесной тележке направляющим, контактирующим с подпружиненной двустворчатой донной заслонкой и снабженным съемными упорами, взаимодействующими со стопорными планками каретки, при этом с одной стороны на колесной каретке установлены грузовые петли, а с другой – полуавтоматический захват, а по всей длине в полости корпуса с одной стороны установлен ряд парных роликов, первые из которых выполнены приводными, устройство резки оснащено стапелем, снабженным радиационно-защитным экраном и приводной тележкой с выполненными в ней приемными гнездами для цапф корпуса и расположенным в непосредственной близости с защитной кабиной, в которой размещена камера резки, оборудованная приводными роликами подачи пенала из корпуса в зону резки, механизмом зажима пенала, режущим инструментом, например, сабельной пилой и упором, регулирующим длину отрезаемого фрагмента пенала.

РИСУНКИ