Результат интеллектуальной деятельности: РЕЛЬСОВЫЙ ПУТЬ ДЛЯ НАКЛОННОГО ПОДЪЕМНИКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в составе перегрузочного оборудования ядерного реактора.

Известен ядерный реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, в котором для перегрузки отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) используется наклонный подъемник (транспортер), верхняя часть которого расположена в газовой атмосфере шахты выдачи, а нижняя часть - в воде бассейна выдержки (Москва, «Машиностроение», 2005, «Машиностроение ядерной техники», книга 1, том IV-25, стр. 345).

Расположение наклонного подъемника и бассейна выдержки с охлаждающей водой в одном здании с реактором снижает надежность и безопасность реакторной установки, так как при потере герметичности стенки бассейна выдержки в аварийной ситуации (например, при землетрясении) вода может поступить в помещение с радиоактивным натриевым оборудованием первого контура, что может привести, при активном взаимодействии натрия с водой, к пожару с тяжелыми радиационными последствиями.

Маленький угол наклона рельсового пути к плоскости горизонта приводит к большой длине участка рельсового пути, который тележка наклонного подъемника с ОТВС проходит в газовой атмосфере. В аварийной ситуации, связанной с потерей электропитания, ОТВС зависает в газовой атмосфере, что приводит к ее перегреву за счет собственных остаточных тепловыделений, к потере герметичности оболочек тепловыделяющих элементов и выходу радиоактивных продуктов деления в помещения реакторной установки.

Известен наклонный подъемник ядерного реактора, содержащий привод, барабан с тросом, тележку с гильзой для установки ОТВС и прямолинейный рельсовый путь с верхним и нижним упорами (патент на полезную модель №77489), который по большинству существенных признаков принят за прототип.

В этом наклонном подъемнике, в случае отказа электропитания, перемещение тележки с ОТВС в воду бассейна выдержки может производиться при помощи ручного привода, что регламентировано нормативными документами по безопасности. Однако вследствие того, что скорость перемещения тележки с ОТВС ручным приводом существенно ниже скорости перемещения тележки электроприводом, существует ограничение по длине рельсового пути, которую тележка с ОТВС может пройти в газовой атмосфере без превышения допускаемой температуры оболочек тепловыделяющих элементов. Особенно актуальна эта проблема для больших энергетических реакторов, где длинный рельсовый путь (при размещении, например, бассейна выдержки в отдельно стоящем здании) и тяжелые ОТВС (чем тяжелее ОТВС и, соответственно, тележка, тем меньше скорость перемещения тележки с ОТВС ручным приводом).

Технической задачей является создание рельсового пути для наклонного подъемника, позволяющего сократить время нахождения тележки с ОТВС в газовой атмосфере за счет уменьшения длины рельсового пути.

Решение поставленной задачи позволяет повысить безопасность транспортировки ОТВС по наклонному подъемнику ядерного реактора.

Задача решается тем, что рельсовый путь для наклонного подъемника ядерного реактора, обеспечивающий перемещение тележки с гильзой для установки отработанных тепловыделяющих сборок по наклонному коридору между шахтой выдачи и бассейном выдержки выполнен с чередованием прямолинейных и криволинейных участков, причем начальный прямолинейный участок и конечный прямолинейный участок имеют одинаковый угол наклона α, удовлетворяющий условию tg α>k, где k - коэффициент трения тележки и рельсового пути.

Суть технического решения поясняется фиг.1, на которой показан продольный разрез наклонного подъемника.

В состав наклонного подъемника входят тележка 1 с жестко закрепленной на ней гильзой 2 для ОТВС, перемещающаяся по рельсовому пути, состоящему из прямолинейных участков 3, 4, 5 и криволинейных участков 6 и 7. Верхняя часть рельсового пути располагается в шахте выдачи 8 реакторного здания 9, а нижняя часть проходит по наклонному коридору 10, соединяющему шахту выдачи 8 с бассейном выдержки 11. Тележка 1 соединена тросом 12 с барабаном 13.

Барабан установлен на проходке 14, расположенной в защитной стене 15 между шахтой выдачи 8 и операторской 16, где установлен соединенный с проходкой 14 электропривод 17, снабженный ручным приводом 18. В потолке шахты выдачи 8 расположен канал 19, через который в гильзу 2 тележки устанавливается ОТВС.

Наклонный подъемник работает следующим образом.

В процессе перегрузки через канал 19 в гильзу 2 тележки 1 загружается ОТВС. Тележка 1, с установленной в гильзу 2 ОТВС, перемещается электроприводом из верхнего положения в шахте выдачи 8 в нижнее положение в бассейне выдержки 11, где ОТВС перегружается в отсеки хранения. Пустая тележка поднимается в шахту выдачи 8, и цикл перегрузки повторяется до полной выгрузки ОТВС из реактора.

Для обеспечения вертикального положения оси гильзы 2 в точках загрузки-выгрузки ОТВС начальный участок 3 и конечный участок 5 рельсового пути выполнены прямолинейными и расположены под одним углом α к плоскости горизонта.

Наличие прямолинейного участка 4 рельсового пути, расположенного между криволинейными участками 6 и 7 в шахте выдачи 8, обеспечивает большой наклон гильзы 2 к плоскости горизонта, что позволяет уменьшить габариты проемов в стенках здания реакторного отделения и бассейна выдержки, через которые проходит тележка 1.

Угол наклона α прямолинейного участка 4 рельсового пути позволяет обеспечить свободное перемещение тележки 1 в аварийных ситуациях, когда, например, подшипники колес тележки 1 заклинены и перемещение тележки 1 из верхнего в нижнее положение происходит под собственным весом в условиях скольжения контактирующих поверхностей колес тележки и рельсового пути. Угол наклона α должен удовлетворять условию: tg α>k, где α - угол наклона прямолинейного участка рельсового пути к плоскости горизонта; k - коэффициент трения контактирующих поверхностей тележки и рельсового пути.

Наличие криволинейных участков 6 и 7 позволяет выполнить концевой прямолинейный участок 5 с большим углом наклона к плоскости горизонта, что снижает общую длину рельсового пути, которую тележка 1 с ОТВС проходит в газовой атмосфере.

Применение предложенного технического решения в наклонных подъемниках ядерного реактора позволяет повысить безопасность работы реактора за счет того, что в аварийной ситуации с потерей электроснабжения и зависанием ОТВС в шахте выдачи перемещение тележки в бассейн выдержки с помощью ручного привода производится за достаточно короткое время, при котором температура оболочек ОТВС при разогреве за счет внутренних тепловыделений не достигает пределов безопасной эксплуатации.