Результат интеллектуальной деятельности: Направляющая воронка

Изобретение относится к направляющим воронкам и может быть использовано в области атомной техники для обеспечения дистанционной установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа (КРО) системы управления и защиты (СУЗ), в частности, в гильзы КРО каналов СУЗ уран-графитовых ядерных реакторов типа РБМК (реактор большой мощности канальный).

КРО СУЗ используют в реакторах РБМК в качестве органов воздействия на реактивность. После окончания срока службы КРО их выгружают из реактора и производят замену на новые. Срок их эксплуатации ограничен коррозионными свойствами конструкционного материала, из которых выполнена гильза КРО, в которой размещают поглощающий рабочий орган. Однако эффективность поглощающих элементов КРО сохраняется по истечении срока службы КРО. Это приводит к нерациональному использованию дорогостоящего оборудования и увеличению затрат на утилизацию КРО.

Для повышения эффективности использования поглощающих элементов рабочего органа КРО за счет повышения ресурса их работы необходимо обеспечить возможность дистанционной установки облученных поглощающих рабочих органов КРО в новые гильзы, т.е. обеспечить возможность замены отработавших гильз КРО на новые гильзы.

Из уровня техники известна направляющая воронка, содержащая цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх (патент РФ на полезную модель №171168, МПК Е21В 19/24, опубл. 23.05.2017).

Недостатком известного устройства является то, что производимые с его помощью операции не учитывают особенностей конструктивного исполнения, как самой гильзы КРО, так и рабочего органа КРО СУЗ реакторной установки типа РБМК.

В условиях установки рабочего органа КРО СУЗ, состоящего для реакторной установки типа РБМК из сборки двенадцати вертикальных и физически разделенных друг от друга поглощающих элементов, которые равномерно расположены по периметру окружности и шарнирно закреплены в верхней части на серьгах подвески, в гильзу кластерного регулирующего органа необходимо обеспечить одновременную установку каждого поглощающего элемента в свой канал гильзы. При этом следует учесть, что поглощающие элементы уже находились в работе реактора под облучением и активированы, а каналы в гильзе начинаются на глубине, а не у ее верхнего торца.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности при эксплуатации КРО СУЗ.

Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении дистанционной установки поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ.

Указанный технический результат достигается тем, что направляющая воронка, содержащая цилиндрический корпус с направляющим раструбом в верхней части, расширяющимся снизу-вверх, согласно изобретению направляющая воронка дополнительно снабжена толстостенной трубой, в стенке которой выполнены двенадцать каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего орган диаметром d, расположенные равномерно по окружности, и закрепленной внутри корпуса своим верхним концом, при этом каждый канал на входе выполнен с конусностью С, причем

C=d/(2d-1),

1,195dпэл≤d≤1,244dпэл,

где dпэл - диаметр поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, мм.

Кроме того, направляющая воронка снабжена фланцем с отверстиями для фиксирующих элементов, закрепленным с помощью втулки на внешней поверхности толстостенной трубы.

Кроме того, в направляющей воронке используют не менее двух фиксирующих элементов.

Вышеизложенная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ путем дополнительного снабжения направляющей воронки толстостенной трубой, в которой выполнены двенадцать расположенных равномерно по окружности каналов для установки поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа, каждый из которых на входе выполнен с конусностью С. Выбором величины конусности С, равной произведению d/(2d-1) и размером диаметра канала 1,195dпэл≤d≤1,244dпэл, обеспечивают дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ.

Расчетно-экспериментальным путем установлено, что при значении величины конусности С меньшей, чем произведение d/(2d-1) на верхней торцевой поверхности толстостенной трубы между конусами останутся плоские поверхности, в которые могут упираться конические наконечники поглощающих элементов рабочего органа КРО при их установке в каналы толстостенной трубы, что не позволит дистанционно и независимо от азимутального положения поглощающих элементов установить поглощающие элементы рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

При значениях диаметра канала d толстостенной трубы направляющей воронки больше, чем 1,244dпэл, конические наконечники поглощающих элементов могут упираться в плоские поверхности между каналами торцевой поверхности самой гильзы КРО при вводе ПЭЛ уже непосредственно в каналы гильзы КРО, что не позволит дистанционно и независимо от азимутального положения ПЭЛ установить поглощающие элементы рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

При значениях величины конусности С больших, чем произведение d/(2d-1) или значении величины диаметра d меньше, чем 1,195dпэл, увеличивается трение между поглощающими элементами рабочего органа и поверхностями конусов, а также между поглощающими элементами и каналами толстостенной трубы направляющей воронки при дистанционной установке поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО, что может привести к искривлению каждого поглощающего элемента, что, в свою очередь, может затруднить дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена направляющая воронка, на фиг. 2 показана направляющая воронка, установленная на гильзу КРО.

Направляющая воронка содержит цилиндрический корпус 1, снабженный направляющим раструбом 2 в верхней части, расширяющимся снизу-вверх. Направляющий раструб 2 закреплен на цилиндрическом корпусе 1 посредством винтов (на чертеже не показаны). Внутри цилиндрического корпуса 1 закреплена толстостенная труба 3 своим верхним концом с помощью винтов (на чертеже не показаны), в стенке которой выполнены двенадцать каналов 4 диаметром d, расположенные равномерно по окружности. Каналы 4 толстостенной трубы 3 предназначены для установки поглощающих элементов рабочего органа КРО. Каждый канал 4 на входе выполнен с конусностью С. Внешняя поверхность толстостенной трубы 3 снабжена фланцем 5, установленным с помощью фиксирующей втулки 6. Во фланце 5 выполнены отверстия для фиксирующих элементов 7 для обеспечения фиксации устройства на гильзе КРО.

Сборку направляющей воронки осуществляют следующим образом.

На верхний конец цилиндрического корпуса 1 устанавливают направляющий раструб 2 и фиксируют на нем с помощью винтов (на чертеже не показаны). Снизу на толстостенную трубу 3, в стенке которой выполнены двенадцать каналов 4 диаметром d, последовательно устанавливают фланец 5 с установленными в нем фиксирующими элементами 7 и фиксирующую втулку 6, которую закрепляют на толстостенной трубе 3 с помощью винтов (на чертеже не показаны). Цилиндрический корпус 1 с установленным на нем направляющим раструбом 2 нижним концом надевают на верхний конец толстостенной трубы 3 в сборе с фланцем 5 и фиксирующей втулкой 6 и закрепляют на ней с помощью винтов (на чертеже не показаны).

Собранную направляющую воронку вручную устанавливают на гильзу КРО, при этом нижнюю часть толстостенной трубы 3 вводят во внутреннюю полость гильзы КРО до упора фиксирующей втулки 6 о фланец гильзы КРО. Посредством калибров, установленных в любые два диаметрально противоположных отверстия направляющей воронки, обеспечивают совмещение каналов 4 толстостенной трубы 3 диаметром d с каналами в гильзе КРО. Направляющую воронку закрепляют на фланце гильзы КРО с помощью фиксирующих элементов 7 фланца 5 и повторно проверяют проходимость калибров в каналах 4 направляющей воронки. После этого гильза КРО готова к установке в нее поглощающих элементов рабочего органа КРО.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий орган КРО, нижние концы поглощающих элементов которого связаны обоймой, посредством крана подводят к гильзе КРО с установленной на ней направляющей воронкой для установки в каналы поглощающих элементов рабочего органа КРО. Поглощающие элементы рабочего органа КРО выполнены с диаметром dпэл=8,2 мм. С использованием системы наведения крана рабочий орган КРО вывешивают вдоль оси гильзы КРО с установленной на ней направляющей воронкой и опускают вниз до обеспечения попадания обоймы, связывающей концы поглощающих элементов, в полость направляющего раструба 2. При опускании рабочего органа КРО обойму из внутренней полости направляющего раструба 2 перемещают во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1. Каналы 4 толстостенной трубы 3 выполнены диаметром d=10 мм, при этом каждый канал на входе выполнен с конусностью С=0,526. При дальнейшем опускания рабочего органа КРО в момент касания конических наконечников поглощающих элементов поверхностей конусов каналов 4 толстостенной трубы 3 происходит самопроизвольный поворот обоймы с поглощающими элементами рабочего органа КРО относительно собственной оси и поглощающие элементы располагаются напротив каналов 4 толстостенной трубы 3. При дальнейшем опускании поглощающих элементов рабочего органа КРО обойма сама фиксируется на верхней торцевой поверхности толстостенной трубы 3 и остается неподвижной, а сами поглощающие элементы рабочего органа КРО перемещают в каналах 4 толстостенной трубы 3, а затем вводят в каналы гильзы КРО. После полного введения поглощающих элементов рабочего органа КРО в гильзу КРО направляющую воронку для установки в каналы поглощающих элементов рабочего органа кластерного регулирующего органа и обойму демонтируют.

Таким образом, направляющая воронка обеспечивает дистанционную установку поглощающих элементов рабочего органа КРО в каналы гильзы КРО канала СУЗ, что позволяет обеспечить возможность замены отработавших гильз КРО на новые гильзы, что, в свою очередь, повышает экономичность при эксплуатации КРО СУЗ.