способ демонтажа дефектных отработавших тепловыделяющих сборок

Формула изобретения

Способ демонтажа дефектных отработавших тепловыделяющих сборок из хранилища плавучей технической базы, при котором поочередно удаляют защитные пробки из загрузочных отверстий поворотной плиты, установленной на баке хранилища, поворачивая плиту, последовательно совмещают открытое загрузочное отверстие с пеналами, в которых находятся сборки, а сами пеналы установлены в трубной доске бака через проходные втулки, причем фланцы втулок прикреплены сваркой к трубной доске и пеналам, определяют пеналы с дефектными сборками и удаляют их, отличающийся тем, что удаление пеналов производят через загрузочное отверстие, для чего в трубной доске и фланце втулки вокруг пенала через упомянутое отверстие вырезают кольцеобразную проточку с внутренним диаметром, немного превышающим наружный диаметр проходной втулки, и глубиной, превышающей провар в трубной доске, пенал захватывают за технологические пазы, в его верхней части и извлекают вместе с отработавшей сборкой и втулкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к методам обращения с радиоактивными отходами, и может быть использовано при демонтаже дефектных отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС), находящихся во временных хранилищах.

В настоящее время во временных хранилищах отработавшего ядерного топлива, размещенных, например, на плавучих технических базах (ПТБ), находится большое количество ОТВС, подлежащих демонтажу для их дальнейшей утилизации.

По различным технологическим причинам многие ОТВС, находящиеся в специальных пеналах и чехлах, повреждены (изогнуты или застряли в пеналах) и из хранилища штатным способом не извлекаются. Поэтому использование традиционных способов обращения с отработавшим ядерным топливом, включающих захват ОТВС, втягивание ее в перегрузочный контейнер и дальнейшее транспортирование на переработку, не обеспечивает демонтаж дефектных ОТВС. Это явление связано с тем, что при длительном хранении в ОТВС появляются различные дефекты: нарушение герметичности оболочек топливных элементов, распухание оболочек ОТВС, коррозия узлов крепления ОТВС в хранилище, механическое разрушение и изменение положения ОТВС. Вытягивание ОТВС с подобными дефектами приводит к их разрушению и неконтролируемому выделению в окружающую среду радиоактивных веществ и снижает радиационную безопасность для обслуживающего персонала и окружающей среды.

Известны способ и устройство для извлечения деформированного топливного стержня из корпуса блока для поддержания давления водо-водяного реактора (патент США N 5139732, G 21 C 17/17, 1992 ), позволяющие производить дистанционно управляемое разрезание топливного стержня внутри упомянутого корпуса. Удаление частей расчлененного стержня производят через люк доступа, а, по меньшей мере, одну часть стержня удаляют выдергиванием за конец, расположенный снаружи проходной гильзы.

Однако описанный способ предназначен для демонтажа стержней, установленных в дистанционирующих решетках, и не может быть применен для топливных элементов, расположенных в индивидуальных пеналах. Кроме того, расчленение топливных стержней может привести к выходу радиоактивных продуктов в окружающую среду и снизить радиационную безопасность.

Известен способ демонтажа дефектных ОТВС, расположенных в индивидуальных пеналах в хранилищах ПТБ. Этот способ является наиболее близким к заявляемому и описан в статье "Плавучее хранилище "Лепсе" (журнал "Атомная техника за рубежом", 1997, N 3, с. 20-21).

Согласно упомянутому способу удаляют защитную пробку загрузочного отверстия поворотной плиты, вращая поворотную плиту, центрируют это отверстие относительно пенала с ОТВС, оценивают состояние верхних частей ОТВС. В дальнейшем, по одному из вариантов, удаляют поворотную плиту для обеспечения доступа к ОТВС и затем пеналы удаляют целиком с помощью дистанционно управляемых средств демонтажа.

Описанный способ предусматривает извлечение пеналов после удаления поворотной плиты, которая имеет большие габариты и массу. Удаление ее трудоемко и потребует значительных трудозатрат. Кроме того, после удаления поворотной плиты открывается доступ ко всем ОТВС, в том числе с различными дефектами. При этом возможен выход в окружающую среду радиоактивных продуктов. Для поддержания радиационной безопасности требуется максимально быстрое удаление всех пеналов с дефектными ОТВС, что не всегда возможно, и использование дистанционных средств демонтажа.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного и безопасного способа демонтажа дефектных ОТВС из хранилищ ПТБ.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является уменьшение выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду при перегрузке дефектных ОТВС из временных хранилищ в контейнер за счет исключения операции удаления поворотной плиты и обеспечение удаления пенала с дефектной ОТВС целиком, без нарушения его целостности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе демонтажа дефектных ОТВС из временных хранилищ, расположенных на ПТБ, удаляют защитную пробку загрузочного отверстия поворотной плиты, стыкующегося с дефектной ОТВС, а затем, вращая поворотную плиту, центрируют это отверстие относительно пенала с дефектной ОТВС и удаляют эту ОТВС вместе с пеналом через загрузочное отверстие. Однако удалению пенала будет препятствовать сварка, которой он приварен к проходной втулке, а втулка - к трубной доске. Поэтому для удаления пенала вырезают через загрузочное отверстие в теле трубной доски и во фланце проходной втулки кольцеобразную проточку, внутренний диаметр которой незначительно больше наружного диаметра проходной втулки. Превышение внутреннего диаметра проточки над наружным диаметром проходной втулки необходимо для предотвращения провала пенала с ОТВС внутрь бака хранилища после проведения операции проточки. Глубина этой проточки должна превышать провар в трубной доске.

После этого захватывают пенал за технологические пазы, имеющиеся в его верхней части, и извлекают пенал с дефектной ОТВС через упомянутое загрузочное отверстие и далее проводят штатные операции по утилизации этой ОТВС.

Операция вырезания кольцевой проточки, захват и извлечение пенала через загрузочное отверстие позволяет осуществлять демонтаж дефектных ОТВС из временных хранилищ без нарушения целостности пеналов и без удаления поворотной плиты.

Исключение операции удаления поворотной плиты существенно упрощает способ, так как в этом случае не требуется применения мощных грузоподъемных устройств.

Кроме того, при извлечении одной дефектной ОТВС через загрузочное отверстие все остальные пеналы с ОТВС закрыты поворотной плитой, что значительно уменьшает выход радиоактивных продуктов и тем самым гарантирует радиационную и экологическую безопасность техпроцесса демонтажа ОТВС.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 - общий вид хранилища;

фиг. 2 - разрез хранилища по А-А;

фиг. 3 - схема вырезки кольцеобразной проточки;

фиг. 4 - установка базового контейнера и захват пенала.

Хранилище состоит из следующих основных частей (фиг. 1): бака 1, трубной доски 2, поворотной плиты 3, защитной пробки 4, загрузочного отверстия 5 в поворотной плите 3, пенала 6, в котором установлена ОТВС 7, проходной втулки 8. Фланец втулки 8 приварен к трубной доске 2 и к пеналу 6, содержащему ОТВС 7. Для установки в определенном положении поворотной плиты 2 имеется фиксатор 9.

Все пеналы в трубной доске расположены по концентрическим окружностям (фиг. 2). Для каждой окружности предусмотрено по одному загрузочному отверстию 5, закрытому защитной пробкой 4.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Из загрузочного отверстия 5, стыкующегося с дефектной ОТВС 7, извлекают защитную пробку 4. Вращением поворотной плиты 3 центрируют загрузочное отверстие 5 относительно пенала 6 с дефектной ОТВС 7. Проверка этого совмещения может быть осуществлена с помощью калибра. В установленном положении поворотную плиту закрепляют фиксатором 9.

Затем вырезают кольцевую проточку. Операция вырезания может быть произведена, например, посредством кольцевого сверла 10, закрепленного в шпиндельном блоке 11 (фиг. 3). Вращение шпиндельного блока 11 обеспечивает силовой блок, представляющий собой электродвигатель с механизмами подачи и привода шпинделя (на чертеже не показаны). При этом корпус шпиндельного блока 11, проходя через загрузочное отверстие 5, выполняет роль калибра для центрирования относительно него кольцевого сверла 10. Устанавливают режущий инструмент и опускают его в зону проточки через загрузочное отверстие 5.

Вырезание кольцеобразной проточки 12 в теле трубной доски 2 и фланца проходной втулки 8 производят таким образом, чтобы внутренний диаметр проточки незначительно превышал наружный диаметр втулки 8 для предотвращения провала пенала 6 в бак 1 хранилища. Глубина проточки должна превышать глубину провара в трубной доске 2. Глубину провара определяют известным способом.

Таким образом, после проточки пенал 6 удерживается в прежнем положении за счет оставшейся части фланца, опирающейся на перемычку между кольцевой проточкой 12 и проходной втулкой 8. Металл, вырезаемый из кольцевой проточки 12, обозначен двойной штриховкой (фиг. 3).

Извлечение пенала 6 производят следующим образом. В загрузочное отверстие 5 поворотной плиты 3 устанавливают штатное оборудование: поддон 13 и устанавливаемый на нем контейнер 14. Поддон 13 является центрирующим устройством для контейнера 14. Зажимом 15 контейнера 14 захватывают пенал 6 с дефектной ОТВС 7 за технологические пазы, имеющиеся в его верхней части, и с помощью привода контейнера 14 втягивают пенал 6 вместе с проходной втулкой 8 в контейнер 14 через загрузочное отверстие 5. Ходовая посадка, по которой установлена проходная втулка 8 в трубной доске, не препятствует вытягиванию пенала 6 в контейнер 14.

В случае образования окалины между проходной втулкой 8 и трубной доской 2, когда с помощью зажима 15 контейнера 14 извлечь пенал 6 не удается, производят отрыв пенала 6 от трубной доски 2 с помощью гидравлического домкрата, снабженного захватом.

Домкрат устанавливают также в загрузочное отверстие 5. Захват домкрата зацепляет пенал 6 за технологические пазы в его верхней части. В домкрате создают гидравлическое давление, поршень домкрата, связанный с захватом, перемещается вверх, при этом происходит отрыв пенала 6 от трубной доски 2.

При большом количестве дефектных ОТВС в хранилище или необходимости удаления из хранилища всех ОТВС работу по их демонтажу производят циклами. Вначале, вращая и фиксируя поворотную плиту 3, по очереди вырезают кольцевые проточки 12 вокруг каждого пенала 6 с ОТВС 7. Затем, также вращая и фиксируя поворотную плиту 3, производят, при необходимости, отрыв пеналов с помощью гидравлического домкрата с захватом и затем извлекают пеналы втягиванием их в штатные контейнеры.