запорная пробка технологического канала ядерного реактора

Формула изобретения

1. ЗАПОРНАЯ ПРОБКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КАНАЛА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая корпус с размещенным внутри него стержнем подвески, над конической частью которой установлены уплотнительная прокладка, отличающаяся тем, что подвеска снабжена обрабатывающим инструментом, размещенным на конической части подвески под уплотняющей прокладкой, причем обрабатывающий инструмент выполнен в виде турбинки с плавающими ножами.

2. Пробка по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона ножей обрабатывающего инструмента по отношению к плоскости, перпендикулярной оси подвески, равен 40 50^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ядерной энергетике, касается, в частности, запорных пробок каналов ядерных реакторов, и может быть использовано для подготовки к уплотнению и уплотнения технологических каналов ядерных канальных реакторов с помощью разгрузочно-загрузочной машины.

При эксплуатации реактора на мощности имеет место частичная протечка теплоносителя ряда технологических каналов через запорные пробки. Причиной неплотности, как правило, является неудовлетворительное состояние уплотняемой поверхности технологического канала (ТК), связанное с тем, что после разгерметизации ТК для перегрузки топлива на уплотняющей поверхности остаются продукты загрязнения (окислы металлов, материал прокладки и др.). При уплотнении ТК новой запорной пробкой со свежей прокладкой надежная герметизация часто не достигается. Причиной является наличие вышеуказанных загрязнений на уплотняемой поверхности ТК. Как правило, для устранения неплотностей используют резервную запорную пробку, которая при перегрузках топлива находится в одном из пеналов разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ). Однако результат указанной операции не всегда эффективен. Подготовка уплотняемой поверхности ТК перед герметизацией (очистка от загрязнений, притирка) на работающем реакторе не предусмотрена. Желательно в состав оснастки РЗМ включить инструмент для подготовки уплотняемой поверхности ТК.

Известна запорная пробка ТК ядерного реактора. Основными элементами конструкции запорной пробки являются корпус с винтом, гайкой и распорной втулкой, замок с обоймой и шариками и размещенный внутри корпуса стержень подвески, на которой под винтом установлены нажимная втулка и уплотнительная прокладка. Корпус имеет наружную резьбу для соединения с ТК и выступы для ключа герметизации РЗМ. Герметизация ТК осуществляется в следующей последовательности. Запорная пробка посредством РЗМ устанавливается на верхнюю часть ТК. Ее корпус стыкуется с ключом герметизации РЗМ. При вращении корпуса запорной пробки ключом герметизации РЗМ последняя перемещается в полости ТК в осевом направлении. При этом перемещается распорная втулка, которая частично выталкивает шарики замка из гнезд обоймы в выточку ТК. При дальнейшем вращении запорной пробки шарики, упираясь в выточку, препятствуют дальнейшему продольному перемещению обоймы и производится обжатие прокладки нажимной втулкой [1] Недостатками запорной пробки являются наличие протечек через прокладку запорной пробки, значительные затраты времени на проведение многократных операций по герметизации ТК.

Задачей изобретения является разработка конструкции запорной пробки, обеспечивающей подготовку уплотняемой поверхности ТК к герметизации на работающем реакторе, и сокращение затрат времени на герметизацию ТК, ликвидация протечек прокладки.

Поставленная задача достигается путем оснащения запорной пробки ТК обрабатывающим инструментом.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что запорная пробка ТК ядерного реактора, содержащая корпус с размещенным внутри него стержнем подвески, над конической частью которой установлена уплотнительная прокладка, снабжена обрабатывающим инструментом, размещенным на конической части подвески под уплотняющей прокладкой, причем обрабатывающий инструмент выполнен в виде турбинки с плавающими ножами. Угол наклона плавающих ножей обрабатывающего инструмента по отношению к плоскости, перпендикулярной оси подвески, равен 40-50.

Использование запорной пробки, снабженной обрабатывающим инструментом, позволяет производить операцию подготовки уплотняемой поверхности ТК перед герметизацией ТК, что достигается размещением обрабатывающего инструмента под уплотняющей прокладкой. Ножи обрабатывающего инструмента, выполненные в виде лопаток турбинки, имеют наклон 40-50^о по отношению к плоскости, перпендикулярной оси подвески. Эта величина выбрана из расчета получения максимального крутящего момента. Использование обрабатывающего инструмента в конструкции запорной пробки позволяет без ущеpба ее основному назначению (герметизация ТК) придать ей новое свойство, заключающееся в достижении положительного эффекта, указанного в цели изобретения, подготовка уплотняемой поверхности ТК реактора к герметизации на работающем реакторе.

На фиг. 1 показан разрез запорной пробки, установленной в ТК и состыкованной с ключом герметизации РЗМ: справа от оси ТК вид запорной пробки в исходном положении, слева в положении, когда ТК загерметизирован; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез по В-В на фиг.1.

Запорная пробка ТК состоит из корпуса 1, в котором размещены винт 2, гайка 3, распорная втулка 4, обойма 5, шарики 6 и подвеска 7. На подвеске 7 под винтом 2 установлены нажимная втулка 8 и уплотняющая прокладка 9. Под уплотняющей прокладкой 9 на конической части 10 подвески 7 размещен обрабатывающий инструмент 11, выполненный в виде турбинки с плавающими ножами 12 (фиг. 2) и упругими элементами 13 (фиг.2, 3). Плавающее исполнение ножей 12 выбрано из условия обеспечения контакта с обрабатываемой поверхностью. Технологический канал 14 посредством уплотнения 15 герметизирован со стыковочным патрубком 16 РЗМ, а корпус 1 запорной пробки с ключом 17 узла герметизации РЗМ.

Работает предлагаемая запорная пробка следующим образом. РЗМ используется для перегрузки топлива в ТК реактора. В составе РЗМ имеются четыре пенала. Один из пеналов предназначен для размещения выгружаемой из ТК топливной сборки. Во второй пенал устанавливается свежая топливная сборка. В третьем пенале размещена аварийная запорная пробка. В четвертом пенале помещается предлагаемая запорная пробка. Для замены топливной сборки запорная пробка с подвеской и кассетой извлекается из ТК и размещается в первом пенале РЗМ. Свежая топливная сборка загружается в ТК и герметизируется. При невозможности достижения герметизации ТК штатной запорной пробкой производится извлечение загруженной топливной сборки во второй пенал РЗМ. Предлагаемая запорная пробка посредством захвата РЗМ (на фиг.1, 2, 3 не показан) устанавливается в технологический канал 14 (фиг.1). В процессе пеpегрузки топливной сборки давление воды в полости РЗМ превышает давление теплоносителя в технологическом канале 14. Вода из стыковочного патрубка 16 РЗМ по зазорам между запорной пробкой и стенками технологического канала 14 подается к ножам 12 обрабатывающего инструмента 11 и силой динамического давления потока раскручивает его. В исходном положении запорной пробки (на фиг.1 справа) ножи 12, вращаясь, не касаются стенок технологического канала 14. При вращении ключа 17 корпус 1 вводится в технологический канал 14. В районе конической уплотняемой поверхности 18 ножи 12 вступают в контакт с ней и обрабатывают ее, удаляя загрязнения и посторонние включения. Контактное давление ножей 12 на обрабатываемую поверхность 18 определяется характеристикой упругих элементов 13. При дальнейшем вращении корпуса 1 ключом 17 распорная втулка 4 частично выталкивает шарики 6 из гнезд обоймы 5, что фиксирует запорную пробку в технологическом канале 14. Нажимная втулка 8 воздействует на уплотняющую прокладку 9 и обжимает ее между уплотняемой поверхностью 18 и подвеской 7, осуществляя герметизацию технологического канала 14. При этом поток воды противодавления прерывается и вращение обрабатывающего инструмента 11 прекращается.

Предлагаемое техническое решение позволяет производить операцию очистки уплотняемой поверхности ТК от продуктов загрязнения непосредственно перед операцией герметизации ТК. Реализация предлагаемого технического решения позволит увеличить надежность герметизации ТК ядерного реактора и предотвратить утечку теплоносителя через запорные пробки, что улучшает радиационную и экологическую обстановку на АЭС.