Результат интеллектуальной деятельности: ТРАНСПОРТНАЯ КАССЕТА ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано на предприятиях изготовления тепловыделяющих элементов (твэл) в автоматических линиях для их разгрузки, загрузки, межоперационной транспортировки, при проведении технологических операций или хранении.

Известна транспортная кассета, содержащая каркас, полки, чеку и фиксатор (см. а. с. СССР 368987, МПК B 23 Q 7/10, 1970 г.). Недостатком ее является то, что при разгрузке кассеты выдергивается чека, что не исключает повреждения поверхности изделий, соприкасающихся с чекой. При этом изделия с высоты верхней полки падают в отводящий лоток, что не исключает их повреждения наружной поверхности. Если же в качестве изделий в кассете находились твэлы в циркониевой оболочке, то возможно повреждение циркониевой наружной поверхности в силу склонности циркония к разъедающей коррозии, появляющейся в результате истирания металла между соприкасающимися поверхностями, даже при отсутствии коррозийной среды (см. Металлургия циркония. /Перевод с английского. Под редакцией Г.А. Меерсона и Ю.В. Гагаринского, М., 1959 г., с. 298).

Известна транспортная кассета, содержащая корпус с полками, образующими ручьи для размещения в них циркониевых трубок, и фиксатор (см. а.с. СССР 1093477, МПК В 23 Q 7/10, 1982 г.). В отличие от а.с. 368987 в этой транспортной кассете нет прямого контакта поверхности циркониевых теплообменных трубок с открываемым фиксатором, т.е. при сдвиге фиксатора на один ручей открывается подпружиненная заслонка, находящаяся под ним, и циркониевые теплообменные трубки скатываются на наклонный стол, однако при использовании кассеты для транспортировки длинномерных (около 4 м) твэл для ядерного реактора ВВЭР-1000 возможны повреждения и деформация твэл в следующих случаях:
а) конструкция транспортной кассеты предусматривает один фиксатор и расположенный под ним ряд подпружиненных заслонок, что при транспортировании твэл на полках в ручьях в горизонтальном положении не исключает провисания концов крайних твэл и их деформацию;
б) конструкция транспортной кассеты предусматривает транспортировку изделий одной длины, например твэл ВВЭР-1000, имеющих длину ~ 4 м, и не предусматривает транспортировки изделий меньшей длины, например твэл ВВЭР-440, имеющих длину ~ 2,5 м, из-за возможных осевых смещений последних и повреждений поверхности при смещении.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является транспортная кассета для твэл (см. патент Российской Федерации 2102218 по заявке 96100290 от 05.01.1996 г., опубликован 20.01.1998 г., МПК 6 В 23 Q 7/10, В 25 J 19/00), характеризующаяся тем, что она имеет каркас из длинномерных металлоконструкций и стоек с рядами основных полок, образующих ручьи для размещения твэлов, гнездо под захватный орган грузоподъемного механизма и фиксаторы.

Конструкция транспортной кассеты - прототипа предусматривает транспортировку, приемку твэл одной длины, например для ядерного реактора ВВЭР-1000, имеющих длину ~ 4 м, и не предусматривает приемку и транспортировку ТВЭЛ меньшей длины, например твэл для ядерного реактора ВВЭР-440, имеющих длину ~ 2,5 м, из-за возможных осевых смещений последних при транспортировке в транспортной кассете и повреждений поверхности ТВЭЛа при осевом смещении.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей транспортной кассеты, позволяющей проводить транспортировку без повреждений как твэлов для ВВЭР-1000, так и твэлов для ВВЭР-440.

Эта техническая задача решается тем, что в транспортной кассете, содержащей каркас из длинномерных металлоконструкций и стоек с рядами основных полок, образующих ручьи для размещения твэлов, гнездо под захватный орган грузоподъемного механизма и фиксаторы; согласно изобретению основные полки выполнены из полимерного материала с уклоном в сторону стоек, совпадающим с уклоном транспортных столов автоматической линии, транспортная кассета снабжена чехлом, охватывающем транспортную кассету, каркас транспортной кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками с полками из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами, имеющими уклон, совпадающий с уклоном основных полок, и снабженными упорами, перекрывающими ручьи в закрытом состоянии, фиксирующими тепловыделяющие элементы, фиксаторы выполнены ввиде подпружиненных к длинномерной конструкции и пропущенных через отверстия в ней штырей, закрепленных с одной стороны к верхним полкам с упорами каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага над каждой возвратно-поступательно подвижной стойкой, причем верхние части этих J-образных рычагов соединены шарнирно закрепленными тягами с верхними частями дополнительных J-образных рычагов, у которых к нижним частям закреплены пропущенные через отверстия в длинномерной металлоконструкции цилиндрические элементы, транспортная кассета дополнительно снабжена гнездами под захватный орган грузоподъемного механизма, размещенными над тепловыделяющими элементами в ручьях каркаса транспортной кассеты.

Другими отличиями являются
выполнение на возвратно-поступательно вертикально-подвижных стойках продольных, сквозных отверстий, с помощью которых ограничен ход их вертикального перемещения относительно неподвижных стоек, к которым они закреплены с возможностью возвратно-поступательного перемещения;
использование в качестве полимерного материала для изготовления полок текстолита;
выполнение конусных ориентаторов на длинномерной металлоконструкции каркаса транспортной кассеты на ее противоположных концах;
выполнение упоров с высотой, равной диаметру твэла;
выполнение уклона полок в сторону стоек с углом 5-10^o к горизонтальной оси.

Такое выполнение транспортной кассеты для твэлов позволяет расширить ее технологические возможности и проводить транспортировку твэлов разных длин (ВВЭР-440 и ВВЭР-1000) и одного диаметра без их повреждений.

На чертежах представлена транспортная кассета для твэл, где
на фиг.1 - транспортная кассета, вид сбоку;
на фиг.2 - транспортная кассета, вид спереди;
на фиг.3 - фиксатор;
на фиг.4 - дополнительный рычаг;
на фиг.5 - ориентатор;
на фиг. 6 - фрагмент установки транспортной кассеты к наклонному столу загрузки;
на фиг. 7 - фрагмент установки транспортной кассеты к наклонному столу разгрузки.

Транспортная кассета имеет каркас из длинномерных металлических конструкций 1 и стоек 2 с рядами основных полок 3, образующих ручьи 4 для размещения твэлов 5, чехол 6 и гнезда 7-8 под захватный орган 9 грузоподъемного механизма (не показан) и фиксаторы 10.

Основные полки 3 выполнены из полимерного материала - текстолита с уклоном в сторону стоек 2, совпадающим с уклоном транспортных столов 11 автоматической линии (не показана), имеющей места установки (не показаны) транспортных кассет. Чехол 6 выполнен охватывающим транспортную кассету и используется в качестве защитного экрана при хранении в нем в подвешенном состоянии транспортной кассеты с твэлами 5.

Каркас транспортной кассеты дополнительно снабжен возвратно-поступательно подвижными стойками 12 с полками 13 из полимерного материала, размещенными над тепловыделяющими элементами, имеющими уклон, совпадающий с уклоном основных полок 3, и снабженными упорами 14, перекрывающими ручьи 4 в закрытом состоянии, фиксирующими как твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-1000 с длиной ~ 4 м, так и твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-440 с длиной ~ 2,5 м.

Фиксаторы 10 выполнены в виде подпружиненных к длинномерной конструкции 1 и пропущенных через отверстия 15 в ней штырей 16, закрепленных с одной стороны к верхним подвижным полкам 13 с упором 14 каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойки 12, а с другой стороны - к нижней части J-образного рычага 17 над каждой возвратно-поступательно вертикально-подвижной стойкой 12, причем верхние части J-образных рычагов 17 соединены шарнирно закрепленными тягами 18 с верхними частями дополнительных J-образных рычагов 19, у которых к нижним частям закреплены пропущенные через отверстия 20 в длинномерной металлической конструкции 1 цилиндрические элементы 21, взаимодействующие с поверхностью, на которую устанавливается транспортная кассета.

Между гнездами 7, 8 размещено гнездо 22 под захватный орган грузоподъемного механизма. На возвратно-поступательно вертикально-подвижных стойках 12 выполнены продольные, сквозные отверстия 23, с помощью которых ограничен ход вертикального перемещения возвратно-поступательно вертикально-подвижных стоек относительно стоек 2, к которым они закреплены с возможностью возвратно-поступательно вертикального перемещения.

В качестве полимерного материала для изготовления полок 3, 13 использован текстолит. На длинномерной металлической конструкции 1 каркаса транспортной кассеты на ее противоположных концах выполнены конусные ориентаторы 24, а на посадочных гнездах транспортных столов 11 выполнены ответные отверстия 25.

Упоры 14 выполнены с высотой Н, равной диаметру твэла D Н=D. Уклоны полок 3, 13 выполнены с углом α, равным 5-10^o. Уклон выбран оптимальным и любое отклонение в меньшую или большую сторону ухудшит качение твэла. При меньшем уклоне будет замедление качения с возможными перекосами, а при большем уклоне будет ускорение качения и не исключено биение твэлов друг о друга, либо падение с транспортного стола.

Загрузку транспортной кассеты осуществляют следующим образом. Транспортную кассету своими конусными ориентаторами 24, размещенными на противоположных концах длинномерной металлической конструкции 1, устанавливают в ответные отверстия 25 в посадочных гнездах транспортного стола 11, которые связаны с шаговым подъемником (не показан) транспортной кассеты. Транспортную кассету устанавливают так, чтобы уровень транспортного стола 11 совпал с уровнем верхней или нижней основных полок 3, закрепленных в стойках 2.

В момент установки транспортной кассеты в посадочное гнездо 25 транспортного стола 11 цилиндрический элемент 21, размещенный в отверстии 20 длинномерной металлической конструкции 1, взаимодействует с поверхностью, на которую устанавливается транспортная кассета, и передает усилие на нижнюю часть J-образного дополнительного рычага 19. Дополнительный рычаг 19 при этом поворачивается на своей оси, тяга 18 поворачивает J-образные рычаги 17, штыри 16 в отверстии 15 перемещаются вверх вместе с возвратно-поступательно вертикально-подвижными стойками 12 по продольно сквозным отверстиям 23, полками 13 с упорами 14 и пружина фиксатора 10 сжимается, открываются ручьи 4.

В открытые ручьи 4 поступают самокатом твэлы 5 для ядерного реактора ВВЭР-440, либо для ядерного реактора ВВЭР-1000. Шаговый подъемник транспортного стола опускает транспортную кассету от нижней полки до верхней полки до полного ее заполнения, либо наоборот, и поднимает ее по мере заполнения ручьев на один шаг до полного заполнения всех ручьев 4 твэлами 5.

После полной загрузки транспортной кассеты твэлами 5 захватным органом 9 транспортная кассета снимается с загрузки. При загрузке транспортной кассеты твэлами 5 для ядерного реактора ВВЭР-440 используются гнезда 7, 22 для захватного органа 9 грузоподъемного механизма, а для твэл ядерного реактора ВВЭР-1000 используются гнезда 7, 8 для захватного органа 9 грузоподъемного механизма. В момент снятия транспортной кассеты с загрузки цилиндрический элемент 21 возвращается в исходное положение, в исходное положение возвращаются дополнительный рычаг 19, рычаги 17, пружины фиксаторов 10, упоры 14 закрывают ручьи 4 с твэлами 5, транспортная кассета помещается в чехол 6 и закрепляется в нем на весу.

Разгрузка транспортной кассеты проводится в обратном порядке, извлечение твэл из наклонных ручьев 4 проводится любым известным устройством, например путем ввода под ручьи с твэлами подвижных полок с ложементами для твэл в виде гребенок с подъемом гребенки с твэлами и выводом последних на наклонный стол или стол-накопитель автоматической линии.

Проведенные испытания показали, что в транспортной кассете можно транспортировать как твэлы для ядерного реактора ВВЭР-1000 с длиной ~ 4 м, так и твэлы для ядерного реактора ВВЭР-440 с длиной ~ 2,5 м без их повреждений.