опорный вкладыш для восстановления вертикальной компенсационной способности графитовой кладки ядерного реактора и устройство для его установки

Формула изобретения

1. Опорный вкладыш для восстановления вертикальной компенсационной способности графитовой кладки ядерного реактора, содержащий четыре сегментных элемента, отличающийся тем, что сегментные элементы сопряжены боковыми поверхностями и образуют крестовину с центральным цилиндрическим отверстием.

2. Устройство для установки опорного вкладыша, выполненное в виде вертикальной штанги, на верхнем конце которой размещены органы управления вертикальным перемещением и вращением штанги, кинематически связанные с исполнительной головкой, отличающееся тем, что на нижнем торце штанги посредством удлинительной планки закреплена направляющая, внутри которой размещен передающий блок выносного монитора, исполнительная головка размещена в средней части планки и выполнена в виде несущего шпинделя с установленным на нем приводом радиального и углового перемещения сегментных элементов опорного вкладыша.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике эксплуатации ядерных реакторов, в частности, касается методов восстановления работоспособности температурного компенсатора тракта технологического канала (ТК) ядерного уран-графитового реактора и может быть использовано при проведении капитальных ремонтов.

В процессе эксплуатации ядерного уран-графитового реактора, в результате радиационно-термических воздействий, в графитовых блоках происходит объемная радиационная усадка, которая приводит к значительному сокращению геометрических размеров активной зоны реактора. По результатам контроля, проведенного на Ленинградской АЭС, установлено уменьшение линейного размера высоты колонн графитовой кладки реактора до 130 мм за 17 лет эксплуатации. В ядерных уран-графитовых реакторах предусмотрен конструктивный узел, выполняющий функцию температурного компенсатора. Температурный компенсатор выполнен в виде телескопического соединения верхнего трубного тракта и соединительного патрубка. Рабочий ход температурного компенсатора равен величине 220 мм. Указанный параметр является одним из основных критериев, определяющих длительность эксплуатации реактора. Радиационная усадка кладки на величину, соответствующую рабочему ходу температурного компенсатора и более, не допустима, так как приведет к нарушению соосности верхнего трубного тракта и канала колонны графитовой кладки реактора.

Аналоги устройств, предназначенных для выполнения работ в канале технологического тракта, известны из уровня техники. Например, в [1, 2] даны описания приспособлений, предназначенных для извлечения графитовых втулок из технологического тракта. Приспособления такого типа включают следующие конструктивные элементы: штангу, инструментальную головку, дистанционный привод рабочего инструмента. Конструктивно приспособления отличаются выполнением инструментальной головки и привода [3].

Ближайшим аналогом для устройства, указанного в первом пункте формулы изобретения, является конструкция опорного вкладыша [4], состоящая из четырех опорных сегментов. В основании сегментных вкладышей выполнены по два расположенных радиально выступа, а на боковых поверхностях - установочные отверстия. Каждый вкладыш выполнен с характерными размерами, обеспечивающими его прохождение через канал графитовой кладки.

Недостатком данной конструкции вкладыша является то, что из-за недостаточной устойчивости отдельно стоящих сегментных элементов не всегда удается провести последующие операции по восстановлению работоспособности графитовой кладки.

Наиболее близким аналогом устройства для установки опорного вкладыша является приспособление [4], включающее вертикальную штангу, на верхнем конце которой размещены органы управления вертикальным перемещением и вращением штанги, кинематически связанные с исполнительной головкой.

Недостатком наиболее близкого аналога устройства для установки опорного вкладыша является то, что исполнительная головка с рабочим инструментом может выполнять только вертикальное перемещение и вращение, а этих движений недостаточно для быстрой и надежной установки опорного вкладыша такой конструкции.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании опорного вкладыша, позволяющего быстро и надежно восстановить работоспособность температурного компенсатора тракта ТК ядерного реактора, и в расширении функциональных возможностей приспособления с тем, чтобы с его помощью можно было поставить опорный вкладыш данной конструкции.

Сущность изобретения состоит в том, что предложен опорный вкладыш для восстановления вертикальной компенсационной способности графитовой кладки ядерного реактора, содержащий четыре сегментных элемента с сопряженными боковыми поверхностями, образующими крестовину с центральным цилиндрическим отверстием. Согласно второму независимому пункту формулы предложено устройство для установки опорного вкладыша. Сущность его состоит в том, что в устройстве, выполненном в виде вертикальной штанги, на верхнем конце которой размещены органы управления вертикальным перемещением и вращением штанги, кинематически связанные с исполнительной головкой, предложено на нижнем торце штанги посредством удлинительной планки закрепить направляющую, внутри которой разместить передающий блок выносного монитора, исполнительную головку разместить в средней части планки, выполнить ее в виде несущего шпинделя с установленным на нем приводом радиального и углового перемещения сегментных элементов опорного вкладыша.

Наличие массивной направляющей, соединенной с нижней частью штанги посредством удлинительной планки, обеспечивает надежную фиксацию исполнительной головки в зоне установки сегментных элементов опорного вкладыша. При размещении внутри направляющей передающего блока-монитора удается сократить геометрические размеры устройства, обезопасить оптическую систему и выдержать фокусное расстояние, необходимое для качественного воспроизведения наблюдаемого объекта. В период проведения работ по установке сегментов передающее устройство оказывается выведенным из рабочей зоны и надежно защищено. Посредством исполнительной головки, снабженной приводами радиального и углового перемещения, можно выполнить операции по установке сегментных элементов в рабочее положение. Крестообразное расположение сегментных элементов повышает устойчивость опорного вкладыша в целом, так как в этом случае отсутствует свободное пространство для перемещения каждого из сегментных элементов в радиальном направлении.

На фиг. 1 изображен опорный вкладыш, установленный между верхней защитной плитой и графитовой кладкой реактора, поперечный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - один сегменитный элемент одной из пар; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сегментный элемент второй пары; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5; на фиг. 7 - кинематическая схема устройства; на фиг. 8 - вид Г на фиг. 7; на фиг. 9 - тракт технологического канала с установленным в него устройством в момент установки одного из сегментных элементов опорного вкладыша; на фиг. 10 - 14 - последовательность установки сегментного элемента; на фиг. 15 - тракт технологического канала с установленным опорным вкладышем.

Опорный вкладыш 1 для восстановления вертикальной компенсационной способности графитовой кладки ядерного реактора состоит из двух пар сегментных элементов 2, 3 (фиг. 1 - 6). Сегментные элементы 2, 3 попарно отличаются конфигурацией и габаритами, содержат отверстия 4, отверстие 5 на боковой поверхности, радиальные выступы 6, 7 в основании, паз 8 на верхней поверхности.

Устройство 9 (фиг. 7 - 9) для установки опорного вкладыша 1 состоит из вертикальной штанги 10, на верхнем конце которой размещены органы управления: орган 11 управления вертикального перемещения, орган 12 управления горизонтального перемещения, орган 13 управления поворота сегментных элементов 2, 3 опорного вкладыша 1. К нижнему концу штанги 10 крепится планка 14, которая соединяется с направляющей 15. Внутри направляющей 15 размещен передающий блок выносного монитора (не показан). К средней части планки 14 крепится шпиндель 16 с возможностью поворота относительно планки 14. На шпинделе 16 крепится исполнительная головка 17, которая содержит пальцы 18. Исполнительная головка 17 свободно перемещается вдоль шпинделя 16 в горизонтальной плоскости посредством рычага 19 и свободно вращается на шпинделе 16. Между исполнительной головкой 17 и планкой 14 на шпинделе 16 крепится зубчатое колесо 20 (фиг. 5). Зубчатое колесо 20 приводится во вращение посредством органа 13 управления. Орган 13 управления состоит из штурвала 21, соединенного с зубчатым колесом 22 (фиг. 7, 8). Зубчатое колесо 22 связано с реечной передачей 23. Реечная передача 23 соединяется посредством тяг 24 с реечной передачей 25, связанной с зубчатым колесом 20. Орган 12 управления горизонтального перемещения состоит из штурвала 26, соединенного с зубчатым колесом 27 и реечной передачей 28 (фиг. 7, 8). Реечная передача 28 соединяется тягой 29 с рычагом 19. Органы 12, 13 управления расположены и крепятся в корпусе 30 (фиг. 9). К корпусу 30 прикреплена пружинная подвеска 31, посредством которой устройство 9 крепится на грузоподъемном механизме (не показан). На нижнем торце корпус 30 содержит фланец 32, посредством которого крепится к фланцу 33 направляющей 34 (фиг. 9). Направляющая 34 содержит на наружной поверхности резьбу и помещена в корпус 35 с возможностью перемещаться в вертикальной плоскости относительно корпуса 35 посредством органа 11 управления. К фланцу 33 крепится штанга 10. Орган 11 управления вертикального перемещения расположен и крепится к корпусу 35, состоит из штурвала 36 (фиг. 7, 8), который соединен с конической зубчатой передачей 37. Коническая зубчатая передача 37 соединена с гайкой 38, которая сопряжена с направляющей 34. На нижнем торце корпус 35 (фиг. 9) содержит фланец 39, посредством которого он крепится на верхней части технологического канала. Тяги 24 и 29 крепятся на штанге 10 с возможностью свободного перемещения в вертикальной плоскости.

Устройство 10 для установки сегментных элементов 2, 3 опорного вкладыша 1 между защитной плитой 40 и графитовым блоком 41 (фиг. 9) работает следующим образом. Перед установкой устройства 9 на верхний трубный тракт 42 технологического канала проводят следующие операции. Устанавливают направляющую 43 на верхний трубный тракт 42, затем посредством существующего специального оборудования производят подъем защитной плиты 40 на величину рабочего хода температурного компенсатора и удерживают в таком положении на подвеске 44, подвеску 44 крепят на направляющей 43. На направляющую 43 устанавливают адаптер 45 (фиг. 7 - 9). После этого устройство 9 за подвеску 31 поднимают грузоподъемным механизмом (не показан). Устанавливают сегментный элемент 2 на пальцы 18 исполнительной головки 17 таким образом, чтобы пальцы 18 головки 17 вошли в отверстия 4 сегментного элемента 2 (фиг. 3, 4, 9), а шпиндель 16 вошел в отверстие 5 сегментного элемента 2. Головка 17 при этом занимает транспортное положение (фиг. 10). Опускают устройство 9 в технологический канал до упора фланца 39 в фланец 46 адаптера 45, фиксируют в таком положении фиксатором 47 (фиг. 9). Штурвалом 36 приводят в движение коническую зубчатую передачу 37, которая приводит в движение гайку 38, гайка 38 перемещает направляющую 34 (фиг. 7 - 9). Посредством перемещения направляющей 34 и прикрепленной к ее фланцу 33 штанге 10 устройство 9 с сегментным элементом 2 (кроме корпуса 35 с прикрепленными к нему органами 11 управления) перемещается в вертикальной плоскости на необходимую величину (фиг. 10). Далее штурвалом 21 (фиг. 7, 8) приводят в движение зубчатое колесо 22, которое через реечную передачу 23, тяги 24, реечную передачу 25 приводит во вращательное движение зубчатое колесо 20. Зубчатое колесо 20 поворачивает шпиндель 16 и исполнительную головку 17 с сегментным элементом 2 на 90^o (фиг. 11, 12). После этого штурвалом 26 (фиг. 7, 8) приводят в движение зубчатое колесо 27, которое через реечную передачу 28, тягу 29 воздействует на рычаг 19, перемещая его в горизонтальной плоскости. Посредством рычага 19 головка 17 с сегментным элементом 2 перемещается вдоль шпинделя 16 в горизонтальной плоскости до упора выступа 6 сегментного элемента 2 в торец графитового блока 41, при этом шпиндель 16 выйдет из отверстия 5 сегментного элемента 2 (фиг. 3, 4, 13). Посредством органов 11 управления (как описано выше) устройство 9 (фиг. 9) с сегментным элементом 2 опускают в вертикальной плоскости таким образом, чтобы выступы 6, 7 сегментного элемента 2 вошли в пазы графитового блока 41 (фиг. 14). На этом установка сегментного элемента 2 (фиг. 3, 4) заканчивается. Затем перемещают головку 17 посредством органов 12 управления (как описано выше) в горизонтальной плоскости в обратном направлении, выводят пальцы 18 головки 17 из отверстий 4 сегментного элемента 2. Органами 13 управления возвращают головку 17 в исходное транспортное положение, поворачивая ее на 90^o (как описано выше). Снимают фиксатор 47, устройство 9 извлекают из технологического канала. Остальные вкладыши устанавливают аналогичным образом. Процесс установки сегментных элементов 2, 3 контролируют с помощью передающего блока выносного монитора. Посредством существующей оснастки опускают защитную плиту 40 на опорный вкладыш 1, установленный на графитовый блок 41 (фиг. 15), что обеспечивает надежную фиксацию вкладыша 1.

Предложенное изобретение, включающее опорный вкладыш и устройство для его установки, позволяет восстановить работоспособность температурного компенсатора тракта технологического канала, увеличить ресурс работы реактора.