Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования

Изобретение относится к области ядерных технологий, а именно к обработке, манипулированию или облегчению манипулирования топливными или другими материалами в транспортно-технологических емкостях ядерного реактора.

При выводе из эксплуатации атомных энергетических установок возникает необходимость очистки транспортно-технологических емкостей от технологического оборудования ядерного реактора, в том числе длинномерных элементов, находящихся в отсеках шахт ревизии внутрикорпусного устройства, бассейнах выдержки водо-водяных энергетических реакторов.

Демонтаж длинномерных элементов путем их фрагментации осуществляется механическими способами, например пилами, дисковыми фрезами, токарными резцами и т.д., либо термическими, например газовой резкой, плазменной, электроискровой и т.д. Разработаны устройства, с помощью которых выполняются указанные способы фрагментации.

Известен способ разделки двухпучковой топливной сборки ядерного реактора и устройство разделки для его осуществления (Патент РФ №2080665, МПК G21C 19/00, G21F 7/00, опубл. 27.05.97). Данный способ включает установку и фиксацию топливной сборки в складываемом пенале, размещенном в чехле, установленном в емкости, заполненной водой на глубине, обеспечивающей биологическую защиту. Данный способ предусматривает разделку отработавшей сборки с целью обеспечения компактного хранения в хранилище отработанного ядерного топлива.

К способам демонтажа других длинномерных элементов: реакторных каналов, стержней СУЗ, термопар ионизационных камер, датчиков контроля энерговыделения и т.п. - можно отнести способ разделки длинномерных элементов ядерного реактора (Патент РФ №2125308, МПК G21C 19/36, опубл. 20.01.1999). Способ заключается в разделке отработанных длинномерных элементов ядерного реактора путем размерной поперечной резки пакета этих элементов. Длинномерные элементы размещают внутри контейнера, в качестве которого используют центральную часть отработанного реакторного капала, и производят их совместную резку. В результате можно высвободить рабочий объем хранилища высокоактивных радиоактивных отходов, снизить количество радиоактивной пыли, образующейся в процессе утилизации.

Недостатком способов-аналогов является то, что они рассчитаны на обработку только прямолинейных длинномерных элементов. также недостатком данных способов является большое количество основного и вспомогательного оборудования, трудоемкость и длительность его сборки.

Известен способ дистанционного демонтажа радиоактивных конструкций (Патент РФ №2172031, МПК G21C 19/36, опубл. 10.08.2001) (прототип). Для осуществления данного способа используют установку, содержащую опору для утилизируемой конструкции, модуль, на котором закреплена головка резания устройства выбрасывания под давлением струи воды и абразивных частиц, при этом модуль является подвижным относительно конструкции и ориентируемым в пространстве и на этом модуле закреплен датчик расстояния до радиоактивной конструкции. Датчик представляет собой щуп, расположенный коаксиально к головке резания. Модуль закреплен с возможностью перемещения вокруг всей конструкции и ориентирования в любом направлении. Один из вариантов осуществления способа предусматривает то, что радиоактивная конструкция и модуль погружены в жидкость.

Установка может полностью обработать части ядерных реакторов, включая части, которые являются наиболее толстыми и имеют наиболее сложную форму.

Однако применение данного способа ведет к появлению большого количества вторичных радиоактивных отходов. Обработка длинномерных элементов ограничена размерами модуля, который к тому же является стационарным и громоздким. И наконец, способ предусматривает сбор и утилизацию только отходов резания и не обеспечивает упаковку фрагментов демонтированной конструкции.

Цель изобретения - обеспечить очистку транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования вне зависимости от их размера, расположения и состояния (изогнутые, скрученные и т.д.), а также сокращение сроков проведения работ при минимизации дозовых нагрузок на производящий работы персонал и без образования вторичных радиоактивных отходов.

Цель изобретения достигается за счет того, что способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования, включающий фрагментацию и сбор высокоактивных элементов, находящихся под водой, осуществляют непосредственно в транспортно-технологических емкостях ядерного реактора с помощью дистанционно-управляемых устройств резки и захвата, снабженных устройствами видеонаблюдения, являющихся подвижными относительно обрабатываемых элементов и ориентируемыми в пространстве, при этом используют устройство резки, снабженное гидравлическим резаком. Монтаж устройств резки и захвата осуществляют непосредственно на месте проведения работ.

Применение данного решения позволяет изменять положение навесного оборудования в широких пределах, и подводить оборудование наиболее удобным образом для проведения фрагментации и захвата как вертикально расположенных длинномерных элементов, так и произвольно расположенных и имеющих различное состояние (изогнутые, скрученные и т.д.).

Сокращение сроков проведения работ обеспечивается тем, что при осуществлении способа используют облегченные конструкции, состоящие из малоформатных частей, собираемых непосредственно на месте проведения работ. Использование сборных конструкций (штанги, узлы крепления навесного оборудования, узлы крепления штанг к опорным конструкциям), а также использование автономного гидравлического резака позволяет размещать оборудование в ограниченном пространстве за короткое время.

Применение гидравлического резака обеспечивает, в отличие от прототипа, отсутствие вторичных радиоактивных отходов.

При осуществлении предлагаемого способа обслуживающий персонал защищен от вредного воздействия радиационного излучения фрагментируемых элементов ядерного реактора.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. показана схема расположения оборудования.

Способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования осуществляют следующим образом.

Подготовительный этап включает в себя размещение оборудования.

Наборную штангу 1 крепят к ограждению 2 технологической площадки. К нижнему звену штанги 1 присоединяют устройство захвата 3, обеспечивая возможность изменения его ориентации в широких пределах. Устройство захвата 3 выполняет фиксирующую функцию, а также функцию перемещения. Перемещаемый высокоактивный элемент может быть массой до 50 кг. Использование дополнительных средств механизации позволяет перемещать большую массу фрагментируемого объекта. На корпусе устройства захвата 3 установлена миниатюрная телекамера 4 в герметичном исполнении, позволяющая получать локальное изображение рабочего участка для ориентации устройства при захвате и укладке перемещаемых элементов. Устройство захвата 3 снабжено дистанционно управляемым приводом 5, обеспечивающим вращение зажимных губок 6 вокруг оси устройства захвата 3. Данная конструкция позволяет позиционировать зажимные губки 6 для проведения операций захвата как вертикально расположенных длинномерных элементов, так и произвольно расположенных и имеющих различное состояние (изогнутые, скрученные и т.д.).

Жесткий линзовый радиационно-стойкий эндоскоп 7 прикрепляют к ограждению 2 технологической площадки. В крепежное отверстие эндоскопа 7 устанавливают гидравлический резак 8, подключенный к электронасосной станции 9, которую размещают вблизи зоны расположения пульта управления 10. Эндоскоп 7 позволяет получать локальное изображение рабочего участка для ориентации устройства при резке элементов. Для управления резаком 8 на его корпусе установлен герметичный механизм 11 дистанционного переключения гидравлического клапана. Конструкция крепления гидравлического резака 8 позволяет изменять угол резки в широких пределах, обеспечивая оптимальное позиционирование инструмента для проведения фрагментации.

Для создания необходимого уровня освещенности над зоной выполнения работ располагают лампу-фару 12, установленную на торце нижнего звена наборной штанги 13, прикрепленной к ограждению 2 технологической площадки.

Промежуточные контейнеры 14 прикрепляют тросом к ограждению 2 технологической площадки.

Пульт управления 10, включающий мониторы, видеорегистратор, блоки питания и управления, размещают на расстоянии не менее 2 метров от электронасосной станции 9. После сборки комплекса производится его подключение к пульту управления 10. Мобильность и скорость развертывания комплекса позволяет сократить сроки проведения работ.

На этапе основных работ осуществляют фрагментацию и сбор средне и высокоактивных элементов в промежуточные контейнеры 14. С помощью эндоскопа 7 проводят поиск длинномерных элементов на дне транспортно-технологической емкости. Режущую часть гидравлического резака 8 подводят к длинномерному элементу. Контролируя процесс посредством эндоскопа 7, дистанционно настраивают оптимальное позиционирование инструмента, что позволяет осуществлять фрагментацию как вертикально расположенных длинномерных элементов, так и произвольно расположенных и имеющих различные конструкции и состояние (изогнутые, скрученные и т.д.).

Управляя резаком 8 посредством механизма дистанционного переключения гидравлического клапана, производят фрагментацию длинномерного элемента. Для того, чтобы не превысить установленные для утилизации размеры фрагментов, длину нарезаемых элементов контролируют с помощью эндоскопа 7.

Нарезанные фрагменты поочередно захватывают дистанционно управляемым устройством захвата 3 и помещают в промежуточные контейнеры 14. Вращение зажимных губок 6 вокруг оси устройства захвата 3, обеспечивающееся дистанционно управляемым приводом 5, позволяет позиционировать зажимные губки 6 для оптимального проведения операций захвата.

Ориентацию устройства при захвате и укладке перемещаемых элементов осуществляют с помощью установленной на корпусе устройства захвата 3 миниатюрной телекамеры 4, которая позволяет получать локальное изображение рабочего участка.

Заполненные промежуточные контейнеры 14 подвешивают в свободной зоне транспортно-технологической емкости.

После упаковки всех фрагментов высокоактивных элементов проводят контрольный визуальный осмотр пространства шахты. В случае обнаружения оставшихся элементов производят их упаковку в свободные промежуточные контейнеры 14.

Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает очистку транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования вис зависимости от их размера, расположения и состояния (изогнутые, скрученные и т.д.), а также сокращение сроков проведения работ при минимизации дозовых нагрузок на производящий работы персонал и без образования вторичных радиоактивных отходов.