УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ВЫБУРИВАНИЯ УЧАСТКОВ ГРАФИТОВЫХ КОЛОНН КЛАДКИ РЕАКТОРА

Изобретение относится устройствам для отвода радиоактивных объектов или материалов из загрузочной зоны реактора и может быть использовано для удаления высокоактивных фрагментов графитовой кладки при выводе из эксплуатации канальных уран-графитовых ядерных реакторов.

Известно устройство для обработки отверстий при проведении капитального и профилактического ремонта уран-графитовых реакторов [RU 2022725 С1, МПК B23B41/00 (2006.01), опубл. 15.11.1994], выбранное в качестве аналога, содержащее штангу, на одном из концов которой размещена инструментальная головка, в которой расположен высокоскоростной планетарный редуктор, а другой конец соединен с приводом вращения. При этом редуктор расположен соосно не менее двум направляющим по обе стороны относительно головки. Редуктор и инструментальная головка кинематически связаны с узлом отсоса отходов обработки. При этом инструментальная головка установлена с возможностью поворота относительно оси штанги, а направляющие выполнены в виде цанговых стаканов, на наружной поверхности которых выполнены утолщения диаметром, не превышающим диаметр инструментальной головки.

Работа известного устройства возможна лишь в вертикальном направлении по оси канала графитовой колонны, что снижает его эффективность при глубоком загрязнении графитового блока продуктами деления и активационными радионуклидами.

Известно устройство для дробления дефектных графитовых блоков кладки ядерного уран-графитового реактора [RU 2027234 С1, МПК G21C19/00, B23D43/02 (2006.01), опубл. 20.01.1995], выбранное в качестве аналога, состоящее из обсадной трубы, в которой размещается штанга с закрепленным шарнирно рабочим инструментом и привод, и копира, установленного в верхней части штанги. Рабочий инструмент выполнен в виде скалывающего пневмоударника со сменным рабочим органом и соединен с копиром. Ось крепления корпуса пневмоударника смещена относительно продольной оси штанги.

Недостатком данного устройства является использование пневмоударника для послойного удаления графита, которое ведет к растрескиванию графитовых блоков, что может привести к трудностям дальнейшего извлечения графитовых фрагментов из ограниченного пространства ячейки при выводе реактора из эксплуатации.

Известно устройство горизонтального выбуривания кернов из стенок скважин или каналов [RU 2454536 С2, МПК E21B49/06, E21B49/00 (2006.01), опубл. 27.06.2012], выбранное в качестве прототипа, содержащее несущую штангу, снабженную приводом вращения и штурвалом подачи, ведомый вал, буровую головку, имеющую канальное отверстие, выполненное в верхней части параллельно ее оси, а в нижней - под углом α в диапазоне 5÷35° относительно ее оси. Ведомый вал связан с трубчатой фрезой, связанной системой каналов с отсосом и содержащей выламыватель кернов. Механизм вращения и одновременной подачи трубчатой фрезы состоит из штурвала подачи по крайней мере двух передаточных втулок и ведомого полого вала, связанных между собой посредством шарнирной передачи, содержащей полые шарниры с углублениями на шарообразной головке, в которых расположены фиксаторы, закрепленные гайкой.

Это устройство имеет следующие недостатки:

- выбуривание графита ограничено углом в 5÷35° градусов относительно оси буровой головки, что создает трудности при бурении графита в горизонтальном направлении;

- использование трубчатой фрезы накладывает ограничения на количество выбуриваемого графита за одну проходку устройства по каналу уран-графитового реактора;

- при использовании полых шарниров в подвижных узлах устройства бурение ограничивается только в одном направлении.

Задачей изобретения является разработка устройства для выбуривания участков графитовой кладки, загрязненных продуктами деления и просыпями ядерного топлива, способного непрерывно удалять слои графита в любых областях графитового блока без его разрушения на фрагменты.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство выполнено из несущей штанги, снабженной приводом вращения, и отклоняющейся фрезерной головки цилиндрической формы. Фрезерная головка состоит из корпуса, трех конических колес, одно из которых, выполненное заодно с валом, закреплено в корпусе на подшипниках. Второе коническое колесо находится в зацеплении с первым и установлено на оси перпендикулярно оси первого колеса. Третье коническое колесо установлено на игольчатых роликах на оси, имеющей возможность шарнирно отклоняться от оси штанги на угол 90^o, и сцеплено со вторым колесом. На нем с помощью резьбы закреплена сменная цилиндрическая фреза. На корпусе отклоняющегося конического колеса установлен подшипник с защитными шайбами, с помощью которого нагрузка передается на корпус фрезерной головки. Отклоняющаяся ось с помощью серьги шарнирно связана с тягой, перемещаемой вдоль оси штанги парой винт-гайка.

Положительный эффект достигается за счет того, что используется система из трех конических колес, обеспечивающих движение конической фрезы в трех плоскостях при непрерывном ее вращении. Передача крутящего момента на фрезу осуществляется наборным валом, состоящим из нескольких удлинителей, расположенных на оси штанги. Для передачи вращения используется клиноременная передача, соединяющая электродвигатель и наборный вал штанги. При этом корпус штанги является несущей конструкцией, в которой размещена фрезерная головка, тяга с винтом для отклонения фрезы и внутренний вал. Для выбуривания участков графита на любой высоте графитовой кладки корпус штанги наращивается до необходимой длины наружными удлинителями с помощью байонетных соединений.

На фиг. 1 представлен чертеж устройства в разрезе для локального выбуривания участков графита графитовых колонн кладки реактора.

На фиг. 2 показан внешний вид цилиндрической отклоняющейся фрезы.

На фиг. 3 приведена схема выбуривания участков графитовой колонн канального уран-графитового реактора.

Устройство (фиг. 1) содержит несущую штангу 1, снабженную приводом вращения 2 (фиг. 3), и фрезерную головку 3 (фиг. 2).

Несущая штанга 1 состоит из корпуса 4 с отклоняющей фрезой 5, внутренних 6, средних 7 и наружных 8 удлинителей для наращивания корпуса 4 с помощью байонетных соединений. Корпус штанги 4 является несущей конструкцией, в которой размещена фрезерная головка 3, тяга 9 с винтом отклонения фрезы 10 и внутренний вал 11.

Фрезерная головка 3 состоит из корпуса и трех конических колес 12, 13, 14. Первое коническое колесо 12 выполнено заодно с валом 11 и закреплено в корпусе на подшипниках 15. Второе коническое колесо 13 находится в зацеплении с первым коническим колесом 12 и установлено на оси перпендикулярно оси колеса 12. Третье коническое колесо 14 расположено на игольчатых роликах 16 на оси, имеющей возможность шарнирно отклоняться от оси несущей штанги 1 на угол 90^o. Колесо 14 сцеплено со колесом 13 и на нем с помощью резьбы закреплена сменная фреза 5.

Корпус штанги 4 закреплен в патроне станка 17, расположенного в верхней части устройства, и связан с электродвигателем 18 через клиноременную передачу. В корпусе станка расположен маховик 19, который через средние удлинители 7 сообщается с тягой 9.

Устройство работает следующем образом.

После определения областей загрязнения графитовой кладки 20 уран-графитового реактора продуктами деления и просыпями ядерного топлива штанга 1 с фрезерной головкой 3 опускается на заданную глубину технологической ячейки (фиг. 3). Включается электродвигатель 18 и вращение через клиноременную передачу передается на привод вращения 2 несущей штанги 1. Крутящий момент передается на фрезу 5 через наборный вал 11, состоящий из нескольких внутренних удлинителей 6, 7, 8, и систему конических колес 12, 13, 14. Коническое колесо 12, вращающееся вместе с валом 11, приводит в движение коническое колесо 14, в результате чего происходит вращение фрезерной головки 3 вместе с фрезой 5. Путем поворота маховика 19 происходит отклонение фрезерной головки 3 в вертикальном положении на угол до 90^o по средствам тяги 9, которая движется вместе со средним удлинителем 7. Круговое движение устройства в горизонтальном положении для выбуривания участков графитовых колонн цилиндрической формы осуществляется при вращении станка вместе с патроном 17 вокруг своей оси.

Для возвращения фрезерной головки 3 вместе с фрезой 5 в исходное положение проводят вращение маховика 19 в обратном направлении. Выбуривание других участков графитовой 20 кладки в выбранной технологической ячейки осуществляется путем изменения длины наборного вала 11 с помощью удлинителей 6, 7, 8 на байонетных соединениях.

Для исключения выхода радиоактивной графитовой пыли из технологического канала, в котором осуществляется локальное бурение, возможна установка дополнительной системы отсоса и фильтрации, расположенной в верхней части предлагаемого устройства на выходе из технологической ячейки. Для улавливания крупнодисперсных осколков в нижней части устанавливается специальный рукав, соединенный с контейнером для хранения радиоактивных отходов.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет проводить локальное выбуривание участков графитовых колонн, загрязненных радиоактивными продуктами деления и просыпями ядерного топлива, исключающее ударное воздействие на графитовую кладку. При этом бурение проводится в любых направлениях на любой глубине выбранной технологической ячейки. Поэтому достигается уменьшение активности графитовых блоков в процессе демонтажа графитовой кладки при выводе реактора из эксплуатации без их разрушения на фрагменты.