Результат интеллектуальной деятельности: РАЗГРУЗОЧНО-ЗАГРУЗОЧНАЯ МАШИНА ЯДЕРНОГО КАНАЛЬНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к области атомного машиностроения, касается, в частности, перегрузочных машин ядерных энергетических реакторов, и может быть использована при выполнении операций, связанных с перегрузкой топлива.

В зависимости от типа и конструкции реактора для перегрузки тепловыделяющих сборок (ТВС) с ядерным топливом в атомной промышленности используются различные виды перегрузочных машин и механизмов. В частности, для перегрузки водо-водяных реакторов используется перегрузочная машина, которая описана в книге [1]. Перегрузка ТВС в данном случае осуществляется на остановленном реакторе. Реактор для перегрузки ТВС останавливается и расхолаживается, давление снижается до атмосферного, затем отсоединяются коммуникации на крышке корпуса реактора, после чего крышка разуплотняется и снимается. Перегрузочная машина выгружает из реактора и транспортирует ТВС в контейнер, установленный около реактора. Заполненный ТВС контейнер транспортируется в бассейн выдержки мостовым краном. Подготовка к пуску реактора после завершения перегрузки производится в обратном порядке. Канальные реакторы по сравнению с водо-водяными доступны для перегрузки топлива на работающем реакторе.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является разгрузочно-загрузочная машина (РЗМ), позволяющая осуществлять перегрузку канального реактора на любом уровне мощности, а также после его остановки и расхолаживания. [1,2]. Основными частями РЗМ являются мостовой кран с тележкой, скафандр, контейнер с подвижной биологической защитой, энергетический шлейф, ферма, оптико-телевизионная система наведения.

Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная надежность и безопасность процесса перегрузки ТВС из-за участия человека в ряде контрольных операций, в частности конструкцией РЗМ не предусмотрена система (или устройство), позволяющая дистанционно контролировать присутствие постороннего предмета (например, ТВС) в зазоре между контейнером и полом центрального зала (ЦЗ), что при съезде РЗМ с узла выгрузки бассейна выдержки кассет (УВ БВК) может приводить к разрушению подвески, повреждению ТВС и стыковочного патрубка (СП) РЗМ. Помимо операции по выгрузке отработавших ТВС (ОТВС) в УВ БВК, возникновение подобных ситуаций возможно также при работе РЗМ с ТВС на гнездах тренажерного стенда (ТС) и технологического канала (ТК) расхоложенного реактора. В настоящее время контроль присутствия посторонних предметов в зазоре между контейнером и полом ЦЗ осуществляет оператор ЦЗ, т.е. надежность и безопасность работы РЗМ зависит в сильной степени от человеческого фактора.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности и безопасности работы РЗМ путем исключения зависимости их от человеческого фактора.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что разгрузочно-загрузочную машину, состоящую из мостового крана, скафандра, контейнера с подвижной биологической защитой, энергетического шлейфа, фермы и оптико-телевизионной системы наведения, предложено дополнительно снабдить оптико-электронной системой контроля зазора между контейнером РЗМ и полом ЦЗ.

Данное техническое решение позволяет повысить безопасность процесса перегрузки ядерного топлива, т.к. обеспечивается дистанционный контроль отсутствия посторонних предметов в центре нижнего среза контейнера машины по оси стыковочного патрубка при работе РЗМ с ТВС на расхоложенном реакторе, на УВ БВК и на гнездах ТС. При наличии постороннего предмета (ТВС) на оси стыковочного патрубка система выдает соответствующий сигнал оператору и сигнал, формирующий блокировку на запрет перемещения крана РЗМ, что позволяет избежать непреднамеренное повреждение ТВС и СП РЗМ. Кроме того, исключается ложное срабатывание системы при отказе источника света (лампы излучателя) и приемника за счет предусмотренного контроля за работой осветительной лампы излучателя путем последовательного включения в цепь питания лампы герконового реле с нормально разомкнутыми контактами, а также за счет предусмотренного контроля за работой приемника путем установки в электронном блоке светодиодного осветителя, подключаемого при тестировании к цепи питания.

Предлагаемое техническое решение проиллюстрировано графическим материалом (фиг.1-6). На фиг.1 представлен общий вид разгрузочно-загрузочной машины; на фиг.2 - продольный разрез разгрузочно-загрузочной машины; на фиг.3 - вид А фиг1; на фиг.4 - излучатель оптико-электронной системы контроля зазора; на фиг.3 - приемник оптико-электронной системы контроля зазора; на фиг.6 - принципиальная схема работы оптико-электронной системы в составе разгрузочно-загрузочной машины.

Разгрузочно-загрузочная машина ядерного канального реактора (фиг.1,2,3) состоит из мостового крана с тележкой 1, предназначенного для транспортировки и наведения разгрузочно-загрузочной машины на координаты ТК(УВ БВК, гнезд ТС), на котором установлен контейнер 2, предназначенный для биологической защиты обслуживающего персонала и размещения в нем скафандра 3, представляющего собой сосуд высокого давления, в котором расположены все основные исполнительные механизмы, необходимые для перегрузки технологического канала (стыковочный патрубок (СП) 4 с узлом (ключом) герметизации, быстродействующие задвижки (шибера) 5, магазин с системой перецепки 6, захват 7 с механизмом перемещения и управления им). На мостовом кране имеется ферма 8, предназначенная для размещения основного технологического оборудования машины, а также шлейф 9, через который осуществляется энергообеспечение разгрузочно-загрузочной машины. В нижней части контейнера смонтирована подвижная биологическая защита 10, предназначенная для защиты обслуживающего персонала от радиационного облучения через зазор между контейнером и плитным настилом ЦЗ, также в нижней части контейнера установлены оптико-телевизионная система наведения, выполненная в виде перископа 11, которая предназначена для точного наведения разгрузочно-загрузочной машины на координаты ТК (УВ БВК, гнезд ТС) и оптическая система контроля зазора между контейнером машины и полом ЦЗ (фиг.4,5), представляющая собой оптико-электронный датчик присутствия объекта, работающий на просвет и состоящая из излучателя 12 и приемника 13. Корпуса излучателя и приемника установлены на контейнере в кронштейнах 14 и имеют возможность разворота вокруг вертикальной оси.

Излучатель (фиг.4) размещен в унифицированном герметичном стальном корпусе 15 цилиндрической формы. Толщина стенки корпуса в районе установки электронных компонентов достигает 26 мм, что повышает радиационную стойкость излучателя. В корпусе установлены герметичный иллюминатор 16 из кварцевого стекла, поворотное металлическое зеркало 17 для излома оптической оси, отражатель 18 а также осветительная лампа 19, которая снабжена металлическим рефлектором и имеет юстировочные подвижки для фокусировки и перемещения луча по вертикали.

Приемник (фиг.5) размещен в унифицированном герметичном стальном корпусе 20 цилиндрической формы. Толщина стенки корпуса в районе установки электронных компонентов достигает 26 мм, что повышает радиационную стойкость приемника. В корпусе установлены герметичный иллюминатор 21 из кварцевого стекла, поворотное металлическое зеркало 22 для излома оптической оси, фотоприемник 23, в качестве которого используются кремниевый фотодиод, а также электронный блок 24, состоящий из предусилителя и компаратора.

Нижний порог компаратора выбран в несколько раз выше фоновой засветки от верхнего освещения, верхний порог компаратора не менее чем в 3 раза ниже номинального потока источника при напряжении питания 12В (24В). Это дает возможность компенсировать снижение пропускания иллюминаторов, падение светового потока лампы, снижение характеристик электронных компонентов при работе в радиационных полях. Электронный блок выполнен на дискретных высокочастотных кремниевых транзисторах в металлических корпусах, обладающих высокой радиационной стойкостью.

Разгрузочно-загрузочная машина ядерного канального реактора с системой контроля зазора между контейнером и полом ЦЗ работает следующим образом. Для выгрузки ОТВС РЗМ наводится с помощью перископа 11 на пенал узла выгрузки БВК (гнездо ТС или ТК расхоложенного реактора), опускается подвижная биологическая защита 10, СП 4, открываются шибера 5 и захват 7 опускает ОТВС в пенал. После этого захват расцепляется с ОТВС, поднимается в крайнее верхнее положение (КВП), закрываются шибера, поднимается подвижная биологическая зашита 10 и СП, затем перед съездом РЗМ излучатель 12 посылает световой поток в зазор между контейнером РЗМ и полом ЦЗ. Принципиальная схема работы оптико-электронной системы в составе разгрузочно-загрузочной машины проиллюстрирована на фиг.6, где условно показан контейнер РЗМ, на котором размещены блок излучателя с осветительной лампой 19 и герконовым реле 25, а также блок приемника с фотодиодом 23, реле фотоэлектронного компаратора 26 и осветительным светодиодом 27. Кроме того, на схеме условно показана кабина оператора, в которой находятся сигнальная лампа “Перемещение опасно” 28, подключенная к контактам реле 26, лампа контроля работы излучателя 29, подключенная к контактам герконового реле 25, а также кнопка тестирования приемника 30, подключенная к светодиодному осветителю 27. Прерывание светового потока излучателя посторонним предметом приводит к размыканию сухих контактов реле фотоэлектронного компаратора 26, расположенного в электронном блоке приемника. Затем размыкание сухих контактов реле 26 используется для формирования предупреждающего сигнала оператору (загорается сигнальная лампа “Перемещение опасно” 28), а также для формирования сигнала блокировки перемещения мостового крана. При исправной работе излучателя и приемника оптико-электронной системы вышеуказанные сигналы свидетельствуют о нахождении постороннего предмета (например, ТВС) в зазоре между контейнером и полом ЦЗ. Контроль за исправной работой осветительной лампы излучателя 19 осуществляется путем последовательного включения в цепь питания лампы герконового реле 25 с нормально разомкнутыми контактами. Нормальной работе лампы соответствует замыкание сухих контактов герконового реле, которому в цепи контроля работы излучателя соответствует свечение лампы контроля излучателя 29. Контроль за исправной работой приемника производится путем воздействия оператора на кнопку тестирования приемника 30, что в цепи контроля работы приемника приводит к свечению светодиодного осветителя 27. Данное свечение воспринимается фотодиодом 23 и далее приводит к замыканию сухих контактов реле 26. Замыкание контактов приводит к снятию предупреждающего сигнала оператору (сигнал лампы 28 пропадает).

Предложенная разгрузочно-загрузочная машина ядерного канального реактора обеспечивает требуемую безопасность работ, надежна и проста в обслуживании.

ЛИТЕРАТУРА.

1. С.Н. Андреенко, Ю.А. Евсеенков, Б.А. Константинов. Перегрузочные машины канальных энергетических реакторов. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 3-11.

2. Ананьев А.Н., Белянин Л.А и др. Безопасность АЭС с канальными реакторами. - М.: Энергоатомиздат, 1996, с. 73-96 (ближайший аналог).