Захисна камера для завантаження та/або вивантаження опромінених тепловидільних зборок до чохла з контейнером для транспортування

Корисна модель належить до ядерної техніки, а саме до захисту від радіоактивного випромінювання при переміщенні опромінених тепловидільних зборок (ОТВЗ). Корисна модель може бути використана для допалювання палива ядерних реакторів із двома чи кількома енергоблоками. Зокрема, на момент остаточного зупинення реактора першого енергоблока Ігналінської атомної електростанції для зняття з експлуатації, активна зона реактора буде містити велику кількість ОТВЗ з глибиною вигоряння, меншою проектної. Ті ОТВЗ (близько 1300шт.), глибина вигоряння вивантажуваного палива яких менша 0,8 від середнього проектного значення цього показника, як встановлено в патентах Литви №4539 і №4945, можуть бути повторно використані у завантаженні другого реактора Італійської атомної електростанції. Це дозволило б скоротити як кількість свіжих тепловидільних зборок (ТВЗ), необхідних для роботи реактора другого енергоблока, так і повну масу відпрацьованого ядерного палива, що підлягає зберіганню на станції. Для цього необхідно створити комплекс устаткування для транспортування ОТВЗ з одного енергоблоку на іншій. Відомі захисні камери АЕС, [описані в патентах RU №2186432 і №2112288], що включають ізольовані один від одного радіаційно захищені бокси, розміщені у вертикальній шахті. Незважаючи на те, що описані камери застосовуються для виконання в АЕС технологічних операцій з високоактивними довгомірними конструкціями і загальні ознаки збігаються, для переміщення опромінених тепловидільних зборок реактора за допомогою завантажувального пристрою чохла в контейнер згадані рішення не можуть бути застосовані через специфіку власне процесу перевезення тепловидільних зборок реактора. Також аналогом технічного рішення, що заявляється, є [патент Німеччини №3248595], в якому описана захисна камера для транспортування відпрацьованого ядерного палива, що має наскрізну шахту, встановлену над контейнером для транспортування відпрацьованого ядерного палива. На існуючих АЕС відомо також використання направляючих шахт, але вони через відсутність біологічного захисту, витяжної вентиляції та інших технічних засобів, необхідних для транспортування ядерного палива в чохлі, не забезпечують необхідного захисту персоналу від іонізуючого випромінення. Найближчим аналогом технічного рішення, що заявляється, є [патент США №6788755], в якому описана захисна камера для переносу відпрацьованого ядерного палива, що має наскрізну шахту, встановлену над контейнером для транспортування відпрацьованого ядерного палива. Головним недоліком такої захисної камери для переносу ОТВЗ у контейнер для транспортування є відсутність запропонованих технічних засобів, що забезпечують неушкодження перевезеного ядерного палива при забезпеченні необхідного захисту персоналу від іонізуючого випромінення. Задачею корисної моделі є створення устаткування, що забезпечує переміщення ОТВЗ із збереженням герметичності та неушкодженням одночасно із забезпеченням ядерної та радіаційної безпеки, для подальшого перевезення ядерного палива одного блока на іншій для допалювання. Захисна камера для завантаження та/або вивантаження опромінених тепловидільних зборок у чохол і контейнер для транспортування містить вертикальну наскрізну шахту. Новим є те, що шахта споруджена з кількох товстостінних циліндричних елементів, місця зчленування яких виконані у виді зрізаних внутрішніх і зовнішніх конусів, вхід шахти розташований у реакторному залі, у верхній частині усередині шахти встановлений завантажувальний вузол (ЗВ) з механізмом фіксації чохла, вихід шахти виконаний з можливістю співвісного з'єднання зі входом вертикально розташованого контейнера для транспортування опромінених тепловидільних зборок, на місці сполучення шахти і контейнера встановлений рухливий модуль біологічного захисту, призначений для захисту обслуговуючого персоналу від іонізуючого випромінення від ОТВЗ у процесі завантаження (вивантаження) чохла з ОТВЗ у контейнер (з контейнера) й утворення напрямного тракту між контейнером і шахтою. Блокова конструкція шахти прийнята з метою рівномірного розподілу навантажень на будівельні конструкції. Це досягається тим, що кожний блок шахти має окремі опори. Навантаження від одного блока не передається на опори нижнього блока завдяки наявності теплового зазору між блоками. Також новим є те, що рухливий модуль біологічного захисту складається з двох рухливих візків із блоками, що переміщуються по напрямних рейках із протилежних боків зовнішньої сторони сполучення шахти і контейнера з'єднуючись один з одним по контактних поверхнях за допомогою стяжного пристрою таким чином, що прилягаючи до вказаного сполучення шахти і контейнера закривають його. Рухливий модуль біологічного захисту забезпечує необхідний захист персоналу від іонізуючого випромінення й утворює направляючий тракт переміщення чохла від контейнера до рівня підлоги реакторного залу. Також новим є те, що шахта в одному з товстостінних циліндричних елементів має вентиляцію, що забезпечує спрямований потік повітря і зверху (реакторний зал) і знизу (транспортний коридор) одночасно. Це необхідно для виконання санітарних норм, а саме при з'єднанні умовно «брудного» реакторного залу і чистого транспортного коридору. Також новим є те, що внутрішня поверхня шахти виконана такою, що забезпечує безперешкодне наскрізне пересування чохла. Також новим є те, що механізм фіксації чохла виконаний у вигляді висувних башмаків, оптимально трьох, розподілених рівномірно по колу в площині поперечного перерізу завантажувального пристрою, у верхній частині кожного башмака виконаний виступ, висота якого розрахована на фіксацію чохла при землетрусі до 6,5 балів і ключів, що висувають, встановлених на поворотну штангу, зв'язану з відповідним башмаком. Такий механізм фіксації чохла завантажувального пристрою забезпечує фіксацію при будь-яких аварійних подіях. Таким чином конструкція шахти забезпечує ядерну та радіаційну безпеку як при нормальних умовах експлуатації, так і при аварійних ситуаціях. Сукупність усіх згаданих ознак запропонованої захисної камери забезпечує неушкодження ядерного палива з дотриманням ядерної та радіаційної безпеки при переміщенні чохла всередині камери для подальшого перевезення палива з одного блока на іншій для допалювання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 представлена схема захисної камери, на Фіг.2 представлена схема біологічного захисту, на Фіг.3 представлений механізм фіксації чохла. Захисна камера складається з вертикальної наскрізної шахти 1 (Фіг.1) і рухливого модулю біологічного захисту 2. Вертикальна наскрізна шахта 1 споруджена з окремих товстостінних циліндричних елементів 3, місця зчленування яких виконані у вигляді зрізаних внутрішніх і зовнішніх конусів. Вхід шахти 1 розташований у реакторному залі, вихід шахти 2 виконаний з можливістю співвісного з'єднання з вертикально розташованим контейнером 4. На місці сполучення шахти 1 і контейнера 4 встановлений рухливий модуль біологічного захисту 5, призначений для захисту обслуговуючого персоналу від іонізуючого випромінення ОТВЗ у процесі завантаження (вивантаження) чохла з ОТВЗ у контейнер (з контейнера) 4 і утворення направляючого тракту між шахтою 1 і контейнером 4. Рухливий модуль біологічного захисту 2 (Фіг.1, Фіг.2) складається з двох встановлених на рейках (5) рухливих візків 6 і 7 із блоками 8 і 9, що переміщаються з протилежних сторін зовнішньої сторони сполучення шахти 1 і контейнера 4, що з'єднуються один з одним по контактних поверхнях за допомогою стяжного пристрою. Стяжний пристрій 10 являє собою два відкидних болти з установленими на них гайками-штурвалами. Стяжний пристрій 10 забезпечує цілісність тракту в аварійній ситуації (падіння чохла) при роботі гальмових башмаків чохла. Рухливі блоки 8, 9 виконані литтям зі сталі з необхідною механічною обробкою. Верхні та нижні торцеві частини рухливих блоків мають «коміри» призначені для захисту персоналу від прямого іонізуючого випромінення через зазори між блоками 8, 9 і контейнером 4, а також - через зазори між блоками 8, 9 і шахтою 1. Внутрішня поверхня рухливих блоків 8, 9, зімкнених у робоче положення, утворює єдиний передатний тракт для переміщення чохла, забезпечуючи безперешкодне наскрізне пересування чохла. В одному з блоків шахти 1 виконаний вентиляційний колектор 11, зв'язаний зі спеціальною фільтрувальною системою, що забезпечує очищення повітря перед викидом в атмосферу. Витяжна вентиляція із шахти 1 забезпечує спрямований рух повітря з «брудного» реакторного залу і «чистого» коридору, в який в'їжджає транспортер, одночасно. Крім цього, вентиляція забезпечує охолодження ядерного палива, що знаходиться в шахті. У верхній частині шахти виконаний завантажувальний вузол (ЗВ) 12 (Фіг.3) з механізмом фіксації чохла, що складається з трьох висувних башмаків 13, трьох штанг 14, поворотом яких висуваються чи прибираються ці башмаки. (На ці башмаки у висуненому стані встановлюється чохол.) 15 - внутрішня поверхня шахти. У верхній частині кожного башмака 13 є виступ, висота якого розрахована на фіксацію чохла при землетрусі до 6,5 балів. Керування кожним башмаком роздільне і виконується вручну за допомогою ключа, встановлюваного на поворотну штангу 14. Це знижує ймовірність помилки персоналу, оскільки навіть один башмак забезпечує фіксацію чохла в завантажувальному вузлі. Блоки шахти виконані з високоміцного чавуну, що містить графіт, що забезпечує необхідний захист персоналу від іонізуючого випромінення. Внутрішня поверхня шахти не має виступів, що забезпечує безперешкодне переміщення чохла з ядерним паливом. Наявність у верхньому блоці шахти механізму фіксації чохла забезпечує надійну його фіксацію навіть при землетрусі. Чохол для ядерного палива має свій гальмовий пристрій, що працює при аварійній ситуації разом з демпфером, що забезпечує неушкодження ядерного палива. Через те, що пристрої для підвішування та переміщення рухливих блоків 8, 9 - однакові, далі розглядається тільки один візок 6 переміщення рухливого блоку. Рама (на кресленні не показана) візка являє собою зварену металоконструкцію з листової сталі. В основі рами лежить коробчата силова конструкція аркового типу. Рама має місця для встановлення букс ходових коліс і заднього моста. У рамі є вузли кріплення стяжок із шарнірами для підвішування блоку 8. У задній частині рами є посадкове місце для установки кронштейна, на якому встановлюється корпус із затискачем. Затискач призначений для фіксації блока від розгойдування під час руху візка по рейкових шляхах. Приводна колісна пара візка приводиться в рух мотор-редуктором. Візок 6 з підвішеним блоком 8 встановлюється на рейки 5, вивірені та закріплені з необхідною точністю на будівельних балках. Під час перевезення ядерного палива одного блока для допалювання в реакторі іншого блока такі запропоновані захисні камери встановлюються на кожному енергоблоці, та ними користуються при переміщенні ОТВЗ у процесі завантаження чи вивантаження ОТВЗ у чи з чохла і контейнера. Завантаження чохла в завантажувальний пристрій 12 шахти 1 виконуються краном реакторного залу. На крані опускають штангу з захоплювачем у внутрішній тракт захисної шахти до зчеплення з чохлом, що знаходиться у вертикально встановленому контейнері 4. Зводять блоки 8, 9 рухливого модуля біологічного захисту 2 та закріплюють їх стяжним механізмом 10. Краном піднімають чохол по внутрішньому тракту захисної шахти 1 у ЗВ 12, там здійснюють фіксацію чохла за допомогою башмаків 13. (Висувають башмаки 13, і на них встановлюють чохол). Штангу із захоплювачем від'єднують від чохла. У чохол за допомогою розвантажувально-завантажувальної машини завантажують по одній ОТВЗ. Потім краном чохол опускають з центрального залу вниз до повного встановлення в контейнер 4. Після встановлення чохла в контейнер розводять блоки 8, 9 рухливого модуля біологічного захисту 2, звільняють штангу із захоплювачем. Штангу піднімають краном, цілком витягаючи із шахти. При вивантаженні ОТВЗ із контейнера з чохлом в іншому енергоблоці операції виконуються аналогічно, але в зворотній послідовності. Запропонована захисна камера забезпечує необхідним захистом персонал, ядерну і радіаційну безпеку при транспортно-технологічних операціях з ядерним паливом як при нормальній експлуатації, так і в аварійних ситуаціях.