Комплект для транспортування опромінених тепловидільних зборок реактора

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, а конкретно, для вирішення проблеми допалювання палива ядерного реактора у випадку зупинення одного з блоків. Зокрема, на момент остаточного зупинення реактора, наприклад, реактора першого енергоблоку Італійської атомної електростанції для зняття з експлуатації, завантаження активної зони буде містити велику кількість ОТВЗ із глибиною вигоряння менше проектної глибини вигоряння вивантажуваного палива. Ті ОТВЗ (близько 1300шт.), глибина вигоряння яких менше 0,8 середньої проектної глибини вигоряння вивантажуваного палива, як запропоновано в патентах [Литви №4539 і №4945], можуть бути повторно використані у завантаженні другого енергоблоку. Це дозволило б скоротити як кількість свіжих тепловидільних зборок, необхідних для роботи реактора другого енергоблоку, так і повну масу відпрацьованого ядерного палива, що підлягає збереженню на станції. Для цього необхідно створити комплект устаткування для транспортування ОТВЗ реактора з одного енергоблоку на іншій. Аналогом заявленого технічного рішення може бути [патент RU №2189648], в якому описаний захисний контейнер для транспортування та/або збереження відпрацьованого ядерного палива, що має корпус із днищем, внутрішню та зовнішню захисні герметизувальної кришки і торцеві елементи, що демпфірують, чо хол поміщений у порожнину корпуса, що включає з'єднані між собою діафрагми з отворами для установки зборок і елементи, що демпфірують, установлені на верхній і нижній діафрагмах з їх зовнішнього боку. Також з [патенту ЕР 0895250] відомий захисний контейнер для транспортування та/або збереження відпрацьованого ядерного палива, що містить циліндричний корпус із днищем, щонайменше з однією захисною кришкою, кожухом для розміщення паливних елементів, а також вертикальний трубний канал і абсорбер. Найближчий за суттю захисний контейнер для транспортування та/або збереження відпрацьованого ядерного палива відомий з [патенту RU №2 221 291], містить циліндричний корпус із днищем, захисні кришки, чохол із виймальною дистанціонувальною решіткою, вертикальний трубний канал для відкачки води, нижній зріз якого розташований із зазором над днищем контейнера, тобто приямком, і стикувальне гніздо для приєднання вакуумної системи, яке розміщене в стінці корпуса і має радіальний прохідний канал з герметичним клапаном. Головним недоліком згаданих технічних рішень є відсутність те хнічних засобів, що забезпечують як ядерну і радіаційну безпеку, так і неушкодження ядерного палива, що підлягає перевезенню. Задачею запропонованої корисної моделі є забезпечення ядерної та радіаційної безпеки за умов збереження герметичності під час перевезення для допалювання ядерного палива одного блока в реакторі іншого блока. Для вирішення вказаної задачі пропонується комплект для транспортування ОТВЗ реактора, що включає контейнер із корпусом та його днищем, герметизирувальну кришку, демпфер, а також чохол з дистанціонувальною решіткою для ОТВЗ. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, вказаний комплект додатково містить транспортні підвіски з утримувачами для ОТВЗ, що заміняють при транспортуванні штатні підвіски ОТВЗ. Згаданий демпфер є встановленим у контейнері під кришкою. Чохол, виконаний розміщеним по довжині всередині контейнера і містить нижню плиту, верхню плиту з оголовком та основну частину, що складається із несучої тр уби, що з'єдн ує оголовок та нижню плиту. При цьому навколо несучої тр уби в дистанціонувальній решітці передбачені гнізда для розташування чохлових труб, і захисної плити, розташованої між оголовком і основною частиною, передбаченою на відстані не меншій довжини паливного модуля ОТВЗ від нижньої плити. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, днище контейнера являє собою знімну товстостінну деталь. В отворі днища встановлений багатофункціональний клапан для зливу води з контейнера, скидання надлишкового тиску і подачі повітря до внутрішньої порожнину контейнера при дезактивації. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, кришка контейнера виконана такою, що з'єднується із корпусом контейнера за принципом байонета і має систему контролю герметичності. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, нижня плита містить отвір для видалення води. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, оголовок містить корпус із фланцем та гальмівний пристрій, що складається з гальмівних башмаків, важелів із зубчатим сектором, пружини і стакану. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, утримувачі транспортних підвісок виконані у вигляді кулькових пробок, що разом із фланцем чохла у верхній плиті забезпечують радіаційний захист. При цьому, відповідно до запропонованої корисної моделі, в дистанціонувальній решітці передбачені гнізда для шести чо хлових тр уб. Суть корисної моделі може бути пояснена кресленнями, на яких представлено: на Фіг.1 - схему комплекту, на Фіг.2 - схему контейнера, на Фіг.3 - клапан, на Фіг.4 - демпфер, на Фіг.5 - схему чохла, на Фіг.6 - оголовок чохла, на Фіг.7 - транспортну підвіску із натягнутою кульковою пробкою, на Фіг.8 - транспортну підвіску. Комплект для транспортування включає такі основні елементи: - контейнер 1 (Фіг.1, Фіг.2), призначений для транспортування чохла з ОТВЗ із забезпеченням радіаційного захисту; - чохол 2 (Фіг.1, Фіг.5) для ОТВЗ, що забезпечує упорядковане розміщення ОТВЗ у контейнері із урахуванням створення умов для тепловідводу від ОТВЗ до корпуса контейнера і забезпечення ядерної безпеки; - демпфер 3 (Фіг.1, Фіг.4), що забезпечує зниження до припустимих значень динамічних навантажень на чохол і ОТВЗ за умов виникнення аварійної ситуації, пов'язаної, наприклад, із падінням чохла з ОТВЗ до контейнеру; - набір транспортних підвісок 4 (Фіг.1, Фіг.7, Фіг.8), призначених для утримання ОТВЗ від осьових переміщень при їх установці в чохол, розміщенні в чохлі, і витягненні з чохла. Контейнер 1 (Фіг.1, Фіг.2) є основним елементом комплекту для транспортування опромінених тепловидільних зборок ядерного реактора і являє собою сталевий товстостінний циліндричний корпус 5, що забезпечує розміщення чохла з ОТВЗ, за хист від іонізуючого випромінення та утримання радіонуклідів від виходу за межі контейнера. Горловина контейнера 1 закривається герметичною кришкою 6, що ущільнюється за допомогою прокладок, з'єднується з корпусом контейнера за принципом байонета і має систему контролю герметичності. З боків середньої частини корпуса розташовані дві цапфи 7, що використовують при кантуванні контейнера 1. У днищі 8 контейнера 1 в отворі 9 встановлений багатофункціональний клапан (Фіг.3), що використовується для видалення води, яка потрапляє із розвантажувально-завантажувальної машини в порожнину контейнера 1, скидання надлишкового тиску та подачі повітря для здійснення дезактивації внутрішньої порожнини контейнера методом барботажу. Багатофункціональний клапан являє собою тарілку 10, виконану з бронзи. Для зливу води тарілка 10 клапана приводиться в рух і притискається до сідла гвинтом 11, що обертається у різьбі. Скидання надлишкового тиску здійснюється через ніпельне з'єднання 12. У верхній частині корпуса 5 контейнера 1 встановлено демпфер 3 (Фіг.1, Фіг.4), що є одночасно опорою для чохла. Він призначений для зниження до припустимих значень динамічних навантажень на чохол 2 та ОТВЗ при аварійній ситуації, пов'язаній із падінням чохла 2 з ОТВЗ до контейнера 1. Демпфер 3 являє собою металоконструкцію у вигляді порожнього циліндра, виготовленого, наприклад, зі сталі. Циліндр по всій висоті має регулярну систему прорізів, розташованих у шаховому порядку. Прорізи одного ряду відділені один від одного перемичками суцільного металу. Два сусідні ряди прорізів відділені один від одного суцільним металом, що утворює суцільний пасок. Розташування прорізів у двох сусідніх рядах є таким, що перемички одного ряду розташовуються над серединами прорізів сусіднього ряду. В середині корпуса 1 контейнера розміщений чохол 2 (Фіг.1, Фіг.5). Чо хол призначений для завантаження ОТВЗ 8. Вказаний чохол 2 складається із: - Оголовка 13; - Основної частини. Основна частина, складається зі з'єднувальної несучої тр уби 14, що з'єднує оголовок і нижню плиту 18 та навколо якої в дистанціонувальній решітці 16 передбачені гнізда для розташування кількох, наприклад, шести, чохлови х труб 15. Захисна плита 17 розташована між оголовком 13 і основною частиною, на відстані не меншій довжини паливного модуля ОТВЗ від нижньої плити 18. Нижня плита 18 має отвори для зливу води. Середня захисна плита 17 закриває зверху ОТВС, що знаходяться усередині чохла, у такий спосіб створюючи біологічний захист. Чохол забезпечує упорядковане розташування перевезеного палива і мінімальний припустимий прогин при перекладі контейнера з горизонтального положення у вертикальне. Оголовок чохла (Фіг.6) складається із корпуса з фланцем та гальмівним пристроєм. Гальмівний пристрій містить гальмівні башмаки 19 (наприклад, три), важелі з зубчастим сектором 20 (наприклад, у кількості трьох), пружину 21, стакан 22. Позиція 23 на Фіг.6 - це внутрішня поверхня шахти або контейнера. При знятті навантаження із захоплювального пристрою з будь-якої причини пружина 21, розтягуючись, переміщує важелі 20, що висувають гальмівні башмаки 19 за межі корпуса. Гальмівні башмаки 19, вступаючи у взаємодію зі стінками шахти або контейнера, створюють необхідне гальмівне зусилля. Крім того, гальмівний пристрій забезпечує фіксацію чохла 2 з ОТВЗ у контейнері при русі по залізничних коліях. Транспортна підвіска 4 (Фіг.7, Фіг.8) складається із корпуса 24 і сухаря 25. Підвіска призначена для приєднання до несучої труби ОТВЗ. Вона дозволяє виконувати транспортні операції з ОТВЗ за допомогою розвантажувально-завантажувальної машини та іншого штатного устаткування АЕС, а також фіксувати ОТВЗ у чохлі, утримуючи їх від осьових переміщень при розміщенні у ньому. На верхню частину підвіски вдягають кулькову пробку 28 (Фіг.7) та хвостовик 26. Втулка 27 забезпечує фіксацію сухаря 25. Пробки 28 транспортних підвісок разом із фланцем у верхній плиті чохла 2 забезпечують радіаційний захист. За конструктивну основу транспортної підвіски 4 прийнята штатна підвіска ОТВЗ. Необхідність створення нової транспортної підвіски викликана тим, що ОТВЗ у реакторі з'єднана зі штатною підвіскою, довжина якої порівнянна із довжиною паливного модуля ОТВЗ. А це означає, що довжину контейнера зменшено майже удвічі. Описаний комплект для транспортування ОТВЗ застосовується з використанням спеціального транспортера. Для переміщення чохла з ОТВЗ між реакторним залом і контейнером використовують спеціальну захисну камеру, що містить шахту, споруджену над місцем установки контейнера 1 і рухливий біологічний захист. Комплект для транспортування ОТВЗ доставляють на перший енергоблок під шахтою і завантажують чохол 2 з ОТВЗ у контейнер 1. Для цього внутрішнім трактом захисної шахти краном реакторного залу опускають штангу із захоплювачем в контейнер 1 і зчіплюють з розміщеним там чохлом 2. Внутрішнім трактом захисної шахти за допомогою крану піднімають порожній (без ОТВЗ) чохол 2 до завантажувального пристрою шахти, що знаходиться у її середині, де здійснюють фіксацію чохла 2. У чохол 2 за допомогою розвантажувальнозавантажувальної машини завантажують по одній підготовлені ОТВЗ. ОТВЗ готують до завантаження в чохол у такий спосіб: на спеціальному стенді відокремлюють паливний модуль від штатної підвіски і з'єднують із транспортною підвіскою 4. Після завантаження чохол 2 опускають шахтою з реакторного залу вниз до повного встановлення у контейнері 1 і готують його до транспортування. Гальмівний пристрій оголовка 13 чохла разом з демпфером 3 контейнера 1 забезпечує неушкодження палива в аварійній ситуації, пов'язаній із падінням чохла. Контейнер 1 кантують з вертикального в горизонтальне положення. Для забезпечення герметичності контейнера 1 під час транспортування його горловину закривають герметичною кришкою 6. Кришка 6 контейнера 1 знаходиться на платформі транспортера і з'єднується з корпусом 5 контейнера 1 за принципом байонета. Наявною системою контролю перевіряють герметичність кришки 6 контейнера 1. Після чого вимірюють рівень випромінювання від комплекту, поверхневе радіоактивне забруднення, контролюють радіоактивне забруднення транспортного засобу, за необхідності здійснюють дезактиваційні заходи та перевозять контейнер на інший енергоблок. На другому енергоблоці також встановлюють транспортер з контейнером 1 і чохлом 2 у наміченому місці під шахтою. Перед відкриттям кришки 6 у вентиляційну систему через ніпельне з'єднання 12 багатофункціонального клапана, з'єднаного гнучким шлангом із системою спеціальної вентиляції, здійснюють скидання можливого надлишкового тиску з порожнини контейнера 1. Відводять кришку 6 контейнера, відкривають клапан 9, здійснюють горизонтування платформи та кантування контейнера 1. Для вивантаження ОТВЗ внутрішнім трактом захисної шахти краном реакторного залу опускають штангу із захоплювачем до контейнеру 1 і зчіплюють із чохлом 2 з ОТВЗ, що там знаходиться. Краном піднімають вказаний чохол 2 по внутрішньому тракту захисної ша хти до завантажувального пристрою, в якому здійснюють фіксацію чохла 2. Вивантажують по одній ОТВЗ із чохла 2 за допомогою розвантажувально-завантажувальної машини. Після вивантаження ОТВЗ чохол краном опускають з реакторного залу вниз по внутрішньому тракту захисної шахти назад до контейнеру 1. Здійснюють ревізію комплекту, включаючи контроль рівнів поверхневого радіоактивного забруднення і за необхідності здійснюють дезактивацію та готують запропонований комплект для транспортування до наступного рейсу. Створення комплекту для транспортування опромінених тепловидільних зборок реактора без ушкодження із забезпеченням радіаційної та ядерної безпеки для допалювання має дві мети: - економічну; - екологічну. Економічна доцільність досягається за рахунок використання на АЕС матеріалів, що діляться у тепловидільних зборках на етапі зняття реактора з експлуатації. Екологічна доцільність досягається за рахунок зменшення кількості відпрацьованих ТВЗ, призначених для збереження в контейнерах.