Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ПЕРЕГРУЗКИ ТОПЛИВНЫХ СБОРОК

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для перегрузки топливных сборок ядерного реактора на АЭС преимущественно с легководными реакторами.

Известно безопасное шлюзовое устройство, используемое в системе перегрузки реактора для транспортировки топлива между реакторным отделением, находящимся под защитной оболочкой, и топливным корпусом, расположенным за пределами защитной оболочки. Шлюзовое устройство представляет собой горизонтальный канал в форме трубы, пересекающий защитную оболочку в ее нижней части и находящийся под слоем воды. Со стороны реакторного отделения и со стороны топливного корпуса канал снабжен средствами для его герметизации. Для транспортировки топливных сборок по каналу используется тележка, на которой топливные сборки расположены в горизонтальном положении. На концевых участках шлюзового устройства - в реакторном отделении и топливном корпусе установлены механизмы, осуществляющие поворот тележки с топливом в вертикальное положение, для захвата и переноса топлива механизмами реакторного отделения и топливного корпуса, и обратное действие с тележкой. (Патент Великобритании №1499430 от 15.07.75)

К недостаткам данной конструкции относятся:

Длительное время перегрузки, связанное с транспортировкой топливных сборок поштучно.

Транспортировка топлива в горизонтальном положении повышает вероятность повреждения элементов топливных сборок.

Известен способ перегрузки ядерного топлива, в котором описана система перегрузки топливных сборок, содержащая герметичный шлюз, служащий для связи между реакторным отделением, находящимся под защитной оболочкой, и топливным корпусом, расположенным за пределами защитной оболочки. Герметичный шлюз пересекает защитную оболочку в ее нижней части и снабжен механизмами герметизации прохода. Средством транспортировки топливных сборок через шлюз служат тележки с контейнерами, в которые производится установка топливных сборок в вертикальном положении. (Патент США №4158599 от 20.09.77)

В данном устройстве устранены недостатки вышеприведенного аналога в том, что транспортировка сборок производится в вертикальном положении в контейнере, содержащем несколько перегружаемых сборок.

Недостатками данного устройства являются:

Большие габаритные размеры герметичного шлюза, обусловленные размерами проходящего через него контейнера со сборками, и, как следствие, усложнение конструкции механизмов герметизации данного шлюза.

Усложнение процесса перегрузки из-за необходимости при загрузке сборок в контейнер и выгрузке из него применять специальные программы для наведения захватов перегрузочных машин реакторного и топливного отделений на заданное гнездо в контейнере.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является система для перегрузки и консервации ядерного топлива и отражательных элементов, в состав которой входят: промежуточный бокс с конвейерным устройством, вертикальные каналы, средства герметизации. Канал для перемещения предназначен для передачи топливных сборок и отражательных элементов от транспортного контейнера реакторного отделения в защищенную камеру. Защищенная камера служит для связи канала для перемещения с экранированной камерой и содержит устройства для герметизации канала для перемещения, соединения с контейнерами конвейерного устройства, снятия и обратной установки крышек с контейнеров. В конвейерном устройстве размещены водонепроницаемые контейнеры с крышками, предназначенные для установки в них топливных сборок и отражательных элементов. Конвейерное устройство осуществляет перемещение контейнеров с установленными в них топливными сборками и отражательными элементами между каналом для перемещения и транспортным каналом. Через транспортный канал контейнеры с установленными в них топливными сборками и отражательными элементами перемещаются в зону хранения. (Патент Великобритании №2023911 от 12.06.79)

К недостаткам данного устройства относятся:

Использование данного устройства в системе с "сухой" перегрузкой, что предполагает принудительное охлаждение "отработавших" топливных сборок, имеющих высокое остаточное тепловыделение.

Защищенная камера содержит большое количество механизмов, обеспечивающих работу системы, доступ к которым затруднен, что приводит к снижению надежности и ремонтопригодности.

Применяемые для размещения топливных сборок водонепроницаемые контейнеры с крышками усложняют конструкцию системы и увеличивают время перегрузки.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в сокращении времени остановки реактора на перегрузку, существенно влияющего на повышение коэффициента использования установленной мощности реактора.

Для достижения указанного технического результата в системе перегрузки топливных сборок между реакторным отделением и топливным отделением, содержащей промежуточную камеру с расположенным в ней транспортером с гнездами, соединенную вертикальными каналами с реакторным отделением и топливным отделением, в промежуточной камере установлена герметичная емкость. Транспортер с гнездами, предназначенными для установки в них топливных сборок в вертикальном положении, размещен внутри герметичной емкости, причем количество гнезд транспортера выполнено не менее количества топливных сборок, перегружаемых за одну перегрузку. Герметичная емкость соединяется с вертикальными каналами через герметизирующие устройства, например задвижки. Герметичная емкость может быть выполнена кольцевой формы.

Размещение транспортера в герметичной емкости позволяет производить загрузку "свежих" тепловыделяющих сборок в количестве, необходимом для перегрузки, при работающем реакторе непосредственно перед остановкой реактора на перегрузку, а также использовать его в качестве промежуточного хранилища для снижения остаточных тепловыделений "отработавших" тепловыделяющих сборок после окончания процесса перегрузки и пуска реактора. Герметизирующие устройства позволяют осуществлять перегрузку топливных сборок обособленно между реакторным отделением и герметичной емкостью или между герметичной емкостью и топливным отделением. Таким образом, в процессе перегрузки открыт один из каналов, соединяющих герметичную камеру с реакторным отделением и топливным отделением, следовательно, в любом случае сохраняется защитный барьер между реакторным отделением и топливным отделением. Поэтому можно утверждать, что время остановки реактора на перегрузку сокращается с обеспечением требований безопасности по наличию защитного барьера.

Форма герметичной емкости может быть выбрана с учетом достижения минимального размера площади проема в защитной оболочке реакторного отделения, а именно кольцевая форма.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг.1 схематично показан продольный разрез промежуточной камеры системы перегрузки топливных сборок.

На фиг.2 схематично показан вид сверху на герметичную емкость с транспортером.

В состав системы перегрузки топливных сборок входит промежуточная камера 3, предназначенная для передачи топливных сборок 9 между реакторным отделением 2 и топливным отделением 4. Для осуществления перегрузки промежуточная камера 3 соединена с реакторным отделением 2 и топливным отделением 4 вертикальными каналами 5. Внутри промежуточной камеры 3 установлена герметичная емкость 1, содержащая цепной транспортер 7, оборудованный тележками с вертикальными гнездами 8, предназначенными для установки в них топливных сборок 9. Перемещение транспортера 7 осуществляет привод 10. Для соединения герметичной емкости 1 с каналами 5 предназначены герметизирующие устройства 6.

Работа системы перегрузки топливных сборок осуществляется следующим образом.

Перед перегрузкой реактора производится загрузка "свежих" топливных сборок из хранилища (не показано) в топливном отделении 4 в гнезда 8 транспортера 7 в количестве, необходимом для перегрузки. Для этого открываются герметизирующие устройства 6 канала 5, соединяющего герметичную емкость 1 с топливным отделением 4. Пустое гнездо 8 транспортера 7 устанавливается под канал 5 топливного отделения 4. "Свежая" топливная сборка 9 перегрузочной машиной (не показана) топливного отделения 4 устанавливается в гнездо 8 транспортера 7. Перечисленные операции установки "свежих" топливных сборок 9 в гнезда 8 транспортера 7 повторяются до достижения необходимого для данной перегрузки количества "свежих" топливных сборок 9.

После завершения процесса загрузки "свежих" топливных сборок 9 закрываются герметизирующие устройства 6 канала 5 топливного отделения 4. В процессе заполнения гнезд 8 транспортера 7 "свежими" топливными сборками 9 может производиться остановка реактора и подготовка его к перегрузке. После подготовки реактора к перегрузке открывается задвижка 6 канала 5 реакторного отделения 2.

Под отверстие канала 5 реакторного отделения 2 подается ближайшее свободное гнездо 8 транспортера 7 для установки в него "отработавшей" топливной сборки 9 из реактора. "Отработавшая" топливная сборка 9 из реактора доставляется перегрузочной машиной (не показана) реакторного отделения 2 в свободное гнездо 8 транспортера 7. Затем транспортером 7 под отверстие канала 5 реакторного отделения 2 подводится гнездо 8 транспортера 7, содержащее "свежую" топливную сборку 9. "Свежая" топливная сборка 9 перегрузочной машиной реакторного отделения 2 устанавливается в реактор на место выгруженной "отработавшей" топливной сборки 9. Приведенная выше операция повторяется до полной замены всех "отработавших" топливных сборок 9, выгружаемых из реактора, на "свежие" топливные сборки 9, содержащиеся в гнездах 8 транспортера 7.

После завершения процесса замены топливных сборок в реакторе производится закрытие задвижки 6 канала 5 в реакторном отделении 2. "Отработавшие" топливные сборки 9, размещенные в гнездах 8 транспортера 7, готовы к дальнейшей выгрузке в топливное отделение 4. Герметичная емкость 1 может быть использована как промежуточное хранилище содержащихся в нем "отработавших" топливных сборок 9 для снижения остаточных тепловыделений. Тепло, выделяемое хранящимися в герметичной емкости 1 топливными сборками 9, может быть использовано в бытовых нуждах с помощью принудительной системы охлаждения (не показана). Дальнейшая работа с топливными сборками 9, находящимися в герметичной емкости 1, не влияет на работы, связанные с подготовкой реактора к пуску, и пуск реактора.

Применение предлагаемой системы перегрузки позволяет увеличить коэффициент использования установленной мощности реактора за счет сокращения времени остановки реактора на перегрузку, при этом повысить безопасность системы перегрузки за счет сохранения герметичного барьера между реакторным отделением и топливным отделением.