способ сборки упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащего контейнер и чехол

Формула изобретения

1. Способ сборки упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащего контейнер и чехол, включающий установку чехла в полость корпуса контейнера с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса контейнера, сочленение чехла с корпусом контейнера с помощью продольных стержневых элементов, при этом последние пропускают через соответствующие отверстия в первых и вторых опорах, которые предварительно устанавливают в надлежащих местах соответственно на чехле и на корпусе контейнера по высоте последних, отличающийся тем, что установку упомянутых опор производят с помощью ответных одна другой пространственных систем, имитирующих соответственно чехол и корпус контейнера, перед установкой опор чехол размещают внутри охватывающей его пространственной системы, имитирующей корпус контейнера, и в надлежащих местах по высоте чехла устанавливают первые опоры, а в полости корпуса контейнера размещают пространственную систему, имитирующую чехол, и в надлежащих местах по высоте корпуса контейнера устанавливают вторые опоры, после установки опор чехол и контейнер освобождают от пространственных систем, чехол устанавливают в полость корпуса контейнера с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса контейнера, затем чехол сочленяют с корпусом контейнера с помощью продольных стержневых элементов, которые пропускают через соответствующие отверстия в упомянутых опорах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сборку выполняют с помощью пространственных систем, которые предварительно подгоняют одну к другой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сначала выполняют одну пространственную систему, после чего, используя эту пространственную систему в качестве базовой, выполняют ответную пространственную систему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Известен способ сборки упаковочного комплекта, содержащего контейнер и чехол (дистанционирующую решетку), который реализуется при сборке металлобетонного контейнера (МБК) для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов (RU 2293384, G21F 5/008, 2007). Известный способ включает установку чехла в полость корпуса контейнера с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса контейнера, сочленение чехла с корпусом контейнера с помощью продольных стержневых элементов. При этом последние пропускают через соответствующие отверстия в первых и вторых опорах (листовых элементах), которые предварительно устанавливают в надлежащих местах на чехле (дистанционирующей решетке) и на корпусе контейнера по высоте последних.

Однако в известном способе достаточно трудоемкими являются входящие в способ операции установки первых и вторых опор (листовых элементов) на чехле и на корпусе контейнера. Это связано, в частности, с необходимостью обеспечения соосности выполняемых в первых и вторых опорах сквозных отверстий, через которые пропускают соответствующие продольные стержневые элементы. С учетом габаритов МБК и чехла (дистанционирующей решетки) механическая обработка упомянутых опор и обеспечение при этом необходимой точности предполагает использование уникального оборудования, что является неприемлемым для заводов-изготовителей МБК.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение технологичности способа сборки упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащего контейнер и чехол, между которыми установлены боковые демпфирующие элементы, выполненные каждый в виде продольного стержневого элемента, пропущенного через сквозные отверстия, выполненные на опорах, установленных соответственно на чехле и на внутренней стенке корпуса контейнера.

Указанная задача решается благодаря тому, что в способе сборки упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащего контейнер и чехол, включающем установку чехла в полость корпуса контейнера с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса контейнера, сочленение чехла с корпусом контейнера с помощью продольных стержневых элементов, при этом последние пропускают через соответствующие отверстия в первых и вторых опорах, которые предварительно устанавливают в надлежащих местах соответственно на чехле и на корпусе контейнера по высоте последних, согласно изобретению установку упомянутых опор производят с помощью ответных одна другой пространственных систем, имитирующих соответственно чехол и корпус контейнера. Перед установкой опор чехол размещают внутри охватывающей его пространственной системы, имитирующей корпус контейнера, и в надлежащих местах по высоте чехла устанавливают первые опоры, а в полости корпуса контейнера - размещают пространственную систему, имитирующую чехол, и в надлежащих местах по высоте корпуса контейнера устанавливают вторые опоры. После установки опор чехол и контейнер освобождают от пространственных систем. Чехол устанавливают в полость корпуса контейнера с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса контейнера. Затем чехол сочленяют с корпусом контейнера с помощью продольных стержневых элементов, которые пропускают через соответствующие отверстия в упомянутых опорах.

Вместе с этим сборку выполняют с помощью пространственных систем, которые предварительно подгоняют одну к другой.

В варианте выполнения способа сначала выполняют одну пространственную систему, после чего, используя эту пространственную систему в качестве базовой, выполняют ответную пространственную систему.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает повышение технологичности сборки упаковочного комплекта.

На фиг.1 схематично показан упаковочный комплект для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - пространственная система, имитирующая корпус контейнера, общий вид, продольный разрез; на фиг.3 - то же, вид по А на фиг.2; на фиг.4 - устройство средства для установки на чехле (дистанционирующей решетке) опор боковых демпфирующих элементов, элемент Б на фиг.2; на фиг.5 - то же, поперечный разрез по В-В на фиг.4; на фиг.6 - пространственная система, имитирующая чехол (дистанционирующую решетку), общий вид, продольный разрез; на фиг.7 - то же, вид по Г на фиг.6; на фиг.8 - устройство средства для установки на корпусе контейнера опор боковых демпфирующих элементов, элемент Д на фиг.7; на фиг.9 - то же, продольный разрез по Е-Е на фиг.8; на фиг.10 - пространственная система, имитирующая чехол (дистанционирующую решетку), размещенная внутри базовой пространственной системы, имитирующей корпус контейнера, общий вид, продольный разрез; на фиг.11 - то же, вид по Ж на фиг.10; на фиг.12 - средство для установки опор боковых демпфирующих элементов на корпусе контейнера, сочлененное со средством для установки аналогичных опор на чехле (дистанционирующей решетке), когда пространственную систему, имитирующую чехол, подгоняют к пространственной системе, имитирующей корпус контейнера, общий вид, продольный разрез; на фиг.13 - пространственная система, имитирующая чехол (дистанционирующую решетку), размещенная в полости корпуса контейнера, общий вид, продольный разрез; на фиг.14 - то же, вид по И на фиг.13; на фиг.15 - опора бокового демпфирующего элемента, устанавливаемого на корпусе контейнера, в фиксированном положении относительно пространственной системы, имитирующей чехол (дистанционирующую решетку), общий вид, продольный разрез; на фиг.16 - чехол (дистанционирующая решетка), размещенный в пространственной системе, имитирующей корпус контейнера, общий вид, продольный разрез; на фиг.17 - то же, вид по К на фиг.16; на фиг.18 - опора бокового демпфирующего элемента, устанавливаемого на чехле (дистанционирующей решетке), в фиксированном положении относительно пространственной системы, имитирующей корпус контейнера, общий вид, продольный разрез.

В варианте осуществления изобретения предлагаемый способ реализуется при сборке упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. В варианте выполнения упаковочный комплект включает металлобетонный контейнер (МБК) 1 и чехол (дистанционирующую решетку) 2. Контейнер 1 предназначен для загрузки отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов и выполнен в виде цилиндрической металлобетонной конструкции, включающей корпус 3, днище 4 и защитные герметизирующие крышки 5, 6, расположенные одна над другой на едином основании 7. В полость «а» корпуса 3 вставлен чехол (дистанционирующая решетка) 2 с центральной ячейкой «b» и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками «с» для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ. Чехол 2 внутри полости «а» корпуса 3 установлен с заданным зазором относительно внутренней стенки «d» корпуса 3. Между внутренней стенкой «d» корпуса и чехлом 2 установлены боковые демпфирующие элементы 8, выполненные каждый в виде продольного стержневого элемента 9, пропущенного через сквозные отверстия, выполненные на опорах 10, 11, выполненных в виде листовых элементов, расположенных параллельно днищу 4 и установленных по высоте контейнера на заданных расстояниях соответственно на чехле 2 и на внутренней стенке «d» корпуса 3. В варианте выполнения боковые демпфирующие элементы 8 установлены равномерно по окружности вокруг продольной оси контейнера, а их количество определяется количеством периферийных ячеек «с». Опоры (листовые элементы) 10, 11 по высоте полости «а» корпуса установлены через одну, в плане (т.е. на виде сверху) частично перекрывают одна другую и в плане имеют форму, обеспечивающую при сборке упаковочного комплекта возможность беспрепятственной загрузки чехла в полость корпуса путем поворота чехла относительно его центральной (продольной) оси. Продольные стержневые элементы 9 пропущены через соответствующие сквозные отверстия в опорах 10, и 11 до упора, например, в днище 4. Таким образом, при помощи продольных стержневых элементов чехол 2, например, разъемно соединен с корпусом 3. Одновременно обеспечивается фиксация взаимного положения чехла и корпуса в поперечной плоскости контейнера. В случае аварийного падения МБК на боковую поверхность корпуса демпфирование удара и соответственно снижение перегрузки, действующей на чехол (дистанционирующую решетку) 2, происходит за счет изгиба продольных стержневых элементов 9, схема опирания каждого из которых в рассматриваемом случае аналогична схеме опирания многопролетной балки с поперечной нагрузкой между опорами. Изгиб элемента 9 происходит при поперечном смещении соответствующих опор (листовых элементов) 10, закрепленных на чехле, относительно соответствующих опор (листовых элементов) 11, закрепленных на внутренней стенке «d» корпуса 3. Деформирование элементов 9, сопровождаемое образованием пластических шарниров в узлах их сопряжения с опорами 10 и 11, обеспечивает необходимое демпфирование ударных поперечных нагрузок, которые передаются на чехол (дистанционирующую решетку), и обеспечивает снижение действующих на чехол перегрузок до допустимого уровня.

Согласно предлагаемому способу опоры 10 и 11 на чехле (дистанционирующей решетке) 2 и на корпусе 3 (точнее на внутренней стенке «d» корпуса) устанавливают с помощью ответных одна другой пространственных систем (по существу - пространственных каркасов) 12 и 13, имитирующих соответственно чехол и корпус контейнера, монтируемого упаковочного комплекта. В данном случае в смысловое содержание понятия «пространственная система» вкладывается смысловое содержание этого понятия, известное в строительной механике (например, можно указать Политехнический словарь. / Гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский. - 2-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1980, с.417).

В варианте осуществления изобретения пространственная система 12, имитирующая чехол, включает продольные элементы (стрингеры) 14, связанные поперечными элементами (шпангоутами) 15. Пространственная система 13, имитирующая контейнер, включает основание 16, на котором смонтированы продольные элементы (стрингеры) 17, связанные поперечными элементами (шпангоутами) 18. Количество стрингеров 14 пространственной системы 12 равно количеству стрингеров пространственной системы 13 и соответствует количеству боковых демпфирующих элементов 8 (т.е. - количеству вертикальных рядов, в которых в собранном виде упаковочного комплекта располагаются опоры 10, 11). В поперечной плоскости угловое положение стрингеров относительно соответствующих продольных осей (чехла или корпуса контейнера) соответствует угловому положению боковых демпфирующих элементов 8 относительно продольной оси упаковочного комплекта. Стрингеры 14 и 17 служат для установки средств 19 и 20, обеспечивающих установку в надлежащих (т.е. нужных, соответствующих) местах соответственно на чехле 2 и на корпусе 3 контейнера по высоте последних опор 10 и 11. В варианте осуществления изобретения средства 19 и 20 выполнены, например, в виде кронштейнов, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения и фиксации положения относительно соответствующего стрингера. Средства 19 установлены с требуемой (заданной) точностью с внешней стороны пространственной системы (пространственного каркаса) 12, а средства 20 установлены с требуемой (заданной) точностью изнутри пространственной системы (пространственного каркаса) 13. Средства 19 и 20 выполнены со сквозными отверстиями соответственно «е» и «f» и благодаря особенности исполнения обеспечивают возможность регулировки пространственного положения последних. На каждом из стрингеров упомянутые отверстия расположены соосно (т.е. - продольные оси отверстий геометрически совмещены). Средства 19 и 20 также снабжены съемными стержневыми элементами 21 для спаривания с соответствующими ответными опорами 10 и 11, устанавливаемыми на чехле 2 и на внутренней стенке корпуса МБК 1. Съемные стержневые элементы 21 выполнены с возможностью фиксации положения опор 10 и 11 относительно соответствующих пространственных систем.

Для обеспечения заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса МБК в верхней части чехла выполнены базовые риски, ответные соответствующим базовым рискам, которые выполнены в верхней части корпуса МБК (на чертеже не показано). Указанные базовые риски расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, линия пересечения которых геометрически совмещена с продольными осями соответственно чехла и корпуса МБК.

В варианте осуществления изобретения способ сборки упаковочного комплекта для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащего контейнер и чехол, реализуется следующим образом.

Сборку упаковочного комплекта выполняют с помощью пространственных систем (пространственных каркасов) 12 и 13, которые предварительно подгоняют одну к другой. Для упрощения сначала выполняют, например, пространственную систему 13, имитирующую корпус МБК 1. При выполнении упомянутой пространственной системы соосность соответствующих сквозных отверстий «f» средств 20 обеспечивают, например, с помощью пропускаемых через них калиброванных прутков, имитирующих продольные стержневые элементы 9 (на чертеже не показано). После этого, используя пространственную систему 13 в качестве базовой, выполняют ответную пространственную систему 12, имитирующую чехол (дистанционирующую решетку) 2. При выполнении системы 12 соосность соответствующих сквозных отверстий «е» средств 19 обеспечивают, например, с помощью съемных стержневых элементов 21, пропускаемых через отверстия «f» и «е». Таким образом, средства 20, обеспечивающие установку опор 11 на корпусе МБК, используются для установки в нужном положении соответствующих средств 19, обеспечивающих установку опор 10 на чехле (дистанционирующей решетке) 2.

На пространственных системах 12 и 13, имитирующих чехол и корпус МБК, выполняют базовые риски «g» и «h», расположение которых в плане (т.е. на виде сверху) относительно систем 12 и 13 соответствует базовым рискам, выполненным в верхней части чехла 2 и корпуса МБК 1.

Далее с помощью ответных одна другой пространственных систем 12 и 13 производят установку опор 10 и 11 соответственно на чехле (дистанционирующей решетке) 2 и на корпусе МБК 1. Операции по установке опор 10 и 11 на чехле и на МБК могут выполняться параллельно или - одна после другой.

Перед установкой опор 10 чехол 2 с помощью соответствующих такелажных средств (на чертеже не показано) размещают внутри охватывающей его пространственной системы (пространственного каркаса) 13, имитирующей корпус МБК. При этом с помощью базовых рисок, выполненных на чехле и пространственной системе 13, обеспечивают совмещение продольных осей последних и заданное угловое положение чехла относительно продольной оси пространственной системы 13. Фиксируют взаимное положение чехла и пространственной системы, имитирующей корпус МБК. После в надлежащих местах по высоте чехла устанавливают опоры 10. Нужное положение опор 10 обеспечивают путем их спаривания с соответствующими ответными средствами 19 с помощью съемных стержневых элементов 21. В этом положении опоры 10 фиксируют с помощью съемных стержневых элементов 21 (в варианте осуществления изобретения по существу - «зажимают» с помощью резьбового соединения) и закрепляют (устанавливают) на чехле, например посредством резьбовых соединений через регулируемые по толщине прокладки (на чертеже не показано). В другом варианте опоры могут быть установлены с помощью сварки. После опоры 10 освобождают от фиксации относительно пространственной системы, имитирующей корпус МБК, и снимают стержневые элементы 21. Чехол 2 освобождают от пространственной системы 13. Благодаря использованию открытой пространственной системы, имитирующей корпус МБК, упрощается установка опор 10 в надлежащих местах чехла и при этом обеспечивается достаточно свободный доступ к местам производства работ. Причем требуемая точность установки опор 10 обеспечивается достаточно простыми средствами.

Установку опор 11 на корпусе МБК осуществляют аналогичным образом. При этом перед установкой опор 11 в полости «а» корпуса 3 МБК размещают пространственную систему (пространственный каркас) 12, имитирующую чехол (дистанционирующую решетку), а нужное положение опор 11 обеспечивают путем их спаривания с соответствующими ответными средствами 20 с помощью съемных стержневых элементов 21. После установки опор 11 МБК освобождают от пространственной системы, имитирующей чехол.

Далее чехол 2 устанавливают в полость «а» корпуса 3 МБК с обеспечением заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса МБК. В варианте осуществления изобретения при сборке упаковочного комплекта для обеспечения беспрепятственной загрузки чехла 2 в полость корпуса МБК чехол с помощью соответствующих такелажных средств (на чертеже не показано) поворачивают относительно его центральной (продольной) оси таким образом, чтобы опоры 10, установленные на чехле, в плане не перекрывали опоры 11, установленные на внутренней стенке «d» корпуса МБК. Чехол 2 загружают в полость «а» корпуса 3 до упора и поворачивают относительно центральной оси чехла в заданное положение, при котором опоры 10, 11 в плане частично перекрывают друг друга, а сквозные отверстия, выполненные в соответствующих опорах 10 и 11, располагаются соосно.

Затем чехол разъемно соединяют (сочленяют) с корпусом 3 с помощью продольных стержневых элементов 9, которые до упора, например, в днище 4 пропускают через соответствующие сквозные отверстия, выполненные в опорах 10 и 11. Положение продольных стержневых элементов 9 фиксируют относительно корпуса МБК. Таким образом, чехол (дистанционирующая решетка) устанавливается с заданным зазором относительно внутренней стенки «d» корпуса МБК. Одновременно обеспечивается фиксация взаимного положения чехла и корпуса МБК в поперечной плоскости упаковочного комплекта.

Благодаря использованию согласно предлагаемому способу открытых пространственных систем, имитирующих чехол и корпус МБК, при сборке упаковочного комплекта упрощаются операции установки опор 10 и 11 боковых демпфирующих элементов 8 в надлежащих местах собственно чехла и МБК и при этом обеспечивается достаточно свободный доступ к местам производства работ.

Таким образом, заявляемый способ сборки упаковочного комплекта, содержащего контейнер и чехол, благодаря, в частности, особенности осуществления входящих в способ операций установки опор боковых демпфирующих элементов, расположенных в зазоре между корпусом контейнера и чехлом (дистанционирующей решеткой), обеспечивает повышение технологичности сборки упаковочного комплекта.