CS47692A3 - Method of removing internal elements from nuclear reactor and apparatusfor making the same - Google Patents

Description

Γϊ! -1-

~D ÍT i > ' ZPŮSOB ODSTRANĚNI VNITRNÍCH ORGÁnS JADEEN^q' gBAKTORU A ZAŘÍZENI «K PROVÁDĚNÍ ZPŮSOBU 5 ί " * ’ ‘ co \·.·

Oblast techniky -< mN-<

Vynález se týká způsobu odstranění vnitřních orgánů jaderné-„ ho reaktoru chlazeného vodou, při kterém se uvnitř nádoby reakto- ' ru pod vodou provede demontáž a/nebo rozřezání každé součásti X vnitřních orgánů upevněných v nádobě k získání kovových kusů oddě- lených od nádoby» Vynález se rovněž týká zařízení k provádění způ-sobu definovaného výše.

Dosavadní stav techniky

Jaderné reaktory chlazené vodou obsahují nádobu pro uloženívnitřních orgánů reaktoru, která je napojena na chladicí okruhreaktoru, ve kterém obíhá chladicí voda·

Vnitřní orgány reaktoru sestávají z rozličných součástí v upevněných v nádobě a umožňují zejména zajistit nesení a drženísestavy srdce reaktoru a soustavu kanálů pro chladicí vodu uvnitřnádoby reaktoru*

Tyto vnitřní orgány zahrnují zejména pláší srdce, který jetvořen kruhem upevněným souose s nádobou, která má tvar tělesaobecně válcového uzavřeného vyklenutými dny a jehož osa je umís-těna svisle.

Vnitřní orgány reaktoru, které jsou ve styku s chladicí kapa-linou a jsou vystaveny záření vyvíjeného srdcem reaktoru jsou pourčité době činnosti reaktoru silně radioaktivní a kontaminovány. V případě centrál na konci života, které vyžadují úplné od-stavení, bylo dosavadní řeěení takové, že se centrály ponechalytak jak byly a radioaktivita materiálů tvořících jejich složky senechala klesnout, aby mohly být později demontovány za příznivěj-ších podmínek než v okamžiku zastavení aniž by bylo třeba použítsložitých zařízení ovládaných na dálku0 V budoucnosti se podstatně zvýší počet centrál, které budouvyřazovány z průmyslového využití, takže je nutné počítat s od-straněním těchto centrál, aby místo, na kterém stojí, bylo uvede-no do původního stavu.

Odstranění klasické části centrály nepředstavuje žádný zvlášt- ní problém, avšak naopak, odstranění části centrály tvořící jaderný reaktor a zvláště vnitřních orgánů nádoby reaktoru představuje pro- blémy nesnadně řešitelné z důvodů radioaktivních emisí materiálů tvořících součásti reaktoru. -2- Nádoba reaktoru je umístěna uvnitř šachty vytvořené v beto-nové konstrukci, která obsahuje také jednu nebo několik nádržíumístěných nad horním povrchem nádoby.

Po konečném zastavení a ochlazení reaktoru se nádrž naplnívodou a víko nádoby se zdvihne.

Potom se pod vodou provede demontáž vnitřních orgánů srdcea tyto součásti se dopraví do dílen k další manipulaci.

Také je nutné provést demontáž a odstranění vnitřních zaří-zení nádoby, což mé být provedeno při velké výšce hladiny vody,protože tato vnitřní zařízení jsou silnými zdroji záření.

A

Odstranění vnitřních orgánů má tedy být provedeno operacemiřízenými dálkově z horního okraje nádrží naplněných až k maximál-ní výšce hladiny vodou.

Rozličné části vnitřních orgánů se demontují a/nebo odřežoupod vodou uvnitř nádoby, takže se získají oddělené kusy.

Mechanickým, tepelným nebo elektrochemickým odřezáním jemožno z částí vnitřních orgánů získat kusy, jejichž rozměry jsoudostatečně malé, aby je bylo možné vložit a uskladnit v zásobní-cích bez dalších operací pro zmenšení jejich objemu. Nicméně ta-kové techniky rozřezávání vedou k vytváření významného množstvíradioaktivního odpadu, tím většího, čím delší jsou řezy. Přizpů-sobení odřezaných kusů rozměrům zásobníků tudíž dává vznik velkémumnožství silně radioaktivního odpadu, jehož rekuperace a zpraco-vání mohou být velmi obtížné.

Je tedy výhodné použít pro omezování rozměrů odstraňovanýchkusů vnitřních orgánů takových způsobů, při kterých se neodebírámateriál. Z těchto technik připadá v úvahu trhání za tepla nebo za stu-dená, tato technika je však omezena tlouštkou stěn zpracovávanýchčástí a přizpůsobováním geometrickým tvarům těchto částí. Paramet-ry operací je třeba přizpůsobovat každé části vnitřních orgánů,které mají být zpracovány.

Nebyl tudíž dosud znám způsob, který by umožnil odstraněnívnitřních orgánů jaderného reaktoru chlazeného vodou při sníženírozměrů kusů na vhodnou hodnotu jednoduchým způsobem a bez vytvá-ření značných množství obtížně zpracovatelného radioaktivníhoodpadu* líkolem předloženého vynálezu tudíž je vytvořit způsob odstra- nění vnitřních orgánů jaderného reaktoru chlazeného vodou, při kte- rém se pod vodou provede uvnitř nádoby reaktoru demontáž a/nebo -3- rozřezání každé součásti vnitřních orgánů upevněných v nádoběk získání kovových kusů oddělených od nádoby, kterýžto způsobby byl jednoduše proveditelný, bylo možné jej provádět za velmidobrých bezpečnostních podmínek a dával by minimální množstvíradioaktivního odpadu ve formě třísek, pilin nebo prachu·

Podstata vynálezu

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob odstranění vnitř-ních orgánů jaderného reaktoru chlazeného vodou, při kterém sepod vodou provede uvnitř nádoby reaktoru demontáž a/nebo rozře-zání každé součásti vnitřních orgánů upevněných v nádpbě, k zís-kání kovových kusů oddělených od nádoby, jehož podstata spočíváv tom, že z nádoby se postupně oddělí každý válcový kus a potomse pod vodou stlačí, načež se stlačený kus umístí do zásobníku. V případě, že vnitřní orgány obsahují válcový pláět uspořá-daný souose s vnitřkem nádoby tvaru válce, je výhodné, když seprovedou postupné řezy pláště ve vodorovných rovinách pro vytvo-ření válcových kusů·

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuse válcové kusy oddělené z nádoby stlačí v blízkosti spodní části v nádrže, do které vyústuje šachta, ve které je umístěna nádoba. z

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezumají stlačené bloky nejmenší rozměr alespoň 400 mm.

Vynález dále vytváří zařízení k provádění způsobu definovanéhovýše, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje řezací a manipilač-ní sestavu pro válcové kusy pláště, stlačovací lis umístěný v ná-drži nad vodní hladinou nádoby reaktoru, alespoň jeden zásobníkradioaktivních zbytků umístěný na dnu nádrže a vozík s navijá-kem pro závěsné lano, na kterém je upevněna řezací a manipulačnísestava pro řezání válcových kusů pláště vnitřních ústrojí nádoby apro přemístění válcových kusů do stlačovaeího lisu.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuřezací a manipulační sestava obsahuje hřídel připevněný k závěs-nému lanu ve svislé poloze, ústrojí pro uchopení a přenos uspořá-dané na horní Části hřídele, ústrojí pro držení uspořádané naspodní části hřídele a řezný nástroj uložený na hřídeli otočněkolem jeho osy mezi ústrojím pro uchopení a přenos a ústrojímpro drženi.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu každé ústrojí obsahuje základnu upevněnou na hřídeli, alespoň -4- dvě rozpěrné tyče přikloubené k základnám každého ústrojí, ovlá-dací hlavy připojené k pohyblivým částem tlakových válců pevněspojených se základnami ústrojí a alespoň dvě ovládací tyče při-kloubené k ovládacím hlavám každého ústrojí a kluzně zachycené narozpěrných tyčích pro šeqqusii přemistování rozpěrných tyči nesoucíchtlačné kusy na jejich koncích protilehlých k základně, mezi pří-tlačnou polohou tlačných kusů k povrchu pláětě a uvolněnou polo-hou prostřednictvím ovládacích hlav připojených k pohyblivým čás-tem tlakových válců*

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuřezný nástroj obsahuje těleso uložené otočně na hřídeli kolemjeho osy a rameno uložené kluzně v tělesu ve směru kolmém k oseotáčení tělesa na hřídeli*

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jena konci ramena uložena kotoučová pila pro přemístění do vodo-rovné polohy kolmé k ose hřídele nebo do svislé polohy rovnoběžnés osou hřídele. Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l znázorňuje vesvislém osovém řezu část konstrukce jaderného reaktoru chlazenéhovodou, ve kterém se provádí odstranění vnitřních orgánů způsobempodle předloženého vynálezu zařízením podle předloženého vynálezua obr.2 znázorňuje svisly osový řez sestavou pro řezání a manipu-laci, která tvoří část zařízení podle předloženého vynálezu* Přiklad provedeni vynálezu

Na obr.l je znázorněna betonová konstrukce 1 jaderného reak-toru,. ve které je vytvořena šachta 2 , která na svém horním koncivyústuje do nádrže 2 jaderného reaktoru. Uvnitř šachty 2 je svis-le umístěna nádoba £ reaktoru», vytvořená jako válcovité těleso.

Na obr.l je znázorněna betonová konstrukce 1 a nádoba £ re-aktoru ve fázi odstraňování nádoby £ po konečném zastavení reaktoru.

Po konečném zastavení činnosti i chlazení reaktoru se oddělívíko nádoby £ a sestavy srdce reaktoru se vytáhnou, uloží do do-pravních zásobníků a dopraví do dílen pro zpracování. Víko nádoby £ může být odříznuto k vytvoření kusů, které se umístí do zásobníků pro umožnění jejich přemístění do místa dlou- hodobého uložení. -5-

Je tedy třeba provést demontáž a odstranění vnitřních orgánů,z nádoby £, které zahrnují zejména plášt 6 srdce reaktoru, zná-zorněný na obr.l a upevněný souose s nádobou £ v jejím vnitřku·

Na obr.l je znázorněno zařízení umožňující provést způsobodstranění podle předloženého vynálezu, v případě odstranění pláš-tě 6 srdce reaktoru, který je tvořen válcovou oblinou velké tlouštkyupevněnou souose s nádobou £ reaktoru·

Odstranění vnitřních orgánů a zejména pláště &amp; se provádípod vodou, přičemž Šachta 2, nádoba £ i nádrž 2 jsou naplněnyvodou.

Hladina 3a vody v nádrži 2 odpovídá maximální hladině napl-nění nádrže 2·

Na horních okrajích nádrže 2 jsou upevněny kolejnice 8 propojíždění vozíku £, který nese naviják závěsného lana 10, kterénese sestavu 11 . pro řezání a manipulaci s kusy vnitřních orgánůreaktoru, kterážto sestava 11 bude dále podrobně popsána.

Sestava 11 zavěšená na konci závěsného lana 10 se zavede dovnitřku pláště 6 pro odřezání kusů tohoto pláště 6 jakožto válco-vých kusů 12, které po odříznutí mohou být přemístěny do stlačo-vacího lisu 34 umístěného na dnu nádrže 2 v poloze přilehlék šachtě 2.

Jak bude dále podrobně vysvětleno, válcový kus 12 pláště 6.tvaru prstence zůstane po odříznutí zachycen na horní části sesta-vy 11 pro řezání a manipulaci, která je zavěšena na závěsném lanu 10.

Naviják vozíku % dovoluje zdvihnout válcový kus 12 až navýškovou úrověn nad horní úroveň šachty 2. uvnitř nádrže 2·

Vodorovným přemístěním vozíku 2 se válcový kus 1£ přemístínad stlačovací lis 34. Válcový kus 1,2. se zavede do stlačovacíholisu 34 na jeho horním konci otevřeném do vnitřku nádrže 2 Prcjeho stlačení mezi vodorovně uspořádanými čelistmi 35.35 * stla-čovacího lisu 34.

Stlačení válcového kusu 12 odstraněného z pláště 6 se pro-vede v několika následných krocích po zatažení sestavy 11 pro vy-tvoření stlačeného bloku 36. který může být uložen do zásobníku22. umístěného na dnu nádrže 2 manipulačním nástrojem se řízenýmsevřením od horního okraje nádrže 2»

Po naplnění zásobníku 37 stlačenými bloky 36 se zásobník 22. přemístí na místo dlouhodobého uloženi nebo do jednotky pro zpracování radioaktivního odpadu. -6-

Pro odstranění vnitřních orgánů z nádoby £ jaderného reakto-ru znázorněné na obr.l se rozličné součásti tvořící vnitřní orgá-ny upevněné uvnitř nádoby 4 demontují a uloží do stlačovacího lisu34 buď v jednom kusu v případě součástí menšího objemu nebo porozřezání k získání menších kusů v případě součástí velkého, obje-mu, jeko je plášt &amp; srdce. V případě jaderného reaktoru chlazeného vodou, který jakozákladní součásti vnitřních orgánů obsahuje horní mříž a dolnímříž srdce a plášt srdce se nejdříve provede demontáž a odstra-nění horní mříže srdce, která se dopravuje sestavou pro zdvih amanipulaci zavěšenou v pevném bodě nad nádrží X, aby byla ulože-na do lisu uloženého na dnu nádrže 2«

Potom se provede pod vodou stlačení horní mříže srdce a stla-čený kus takto získaný se uloží do zásobníku, který se těsně uzav-ře. Zásobník se přemístí ven z bloku reaktoru. Potom se provedeočistění nádrže 2 reaktoru pro odstranění radioaktivních látek,které se mohly uložit nebo suspendovat ve vodě nádrže 2 běhemdemontáže a stlačování horní mříže srdce.

Potom se provede demontáž a odstranění dolní mříže srdcev podstatě stejným způsobem jako u horní mříže srdce.

Pro demontáž a odstranění dolní mříže srdce rozpěrný orgánřízený na dálku, který je připevněn na závěsném lanu navijákuvozíku, který se přemístuje nad nádrží.

Po provedení stlačení dolní mříže srdce se provede očistěnínádrže přefiltrováním vody z nádrže a odstraněním radioaktivníchnečistot před rozřezáním a odstraněním kusů pláště &amp; srdce.

Vak pro shromažďování kovových třísek se uloží na dno nádo-by £ Pro shromažďování odpadu vznikajícího při řezání pláště &amp;srdce. Rovněž se provede upevnění spodní části pláště 6 uvnitřnádoby

Na konci závěsného lana 10 navijáku vozíku 2 se nad nádrží 2reaktoru upevní sestava 11 pro řezání a manipulaci umožňující roz-dělení pláště 6 na válcové kusy 12 a jejich přemístěni do stlačo-vacího lisu 34. jak bylo výše vysvětleno.

Nyní bude podle obr.2 podrobně popsána sestava 11 pro ře- zání a manipulaci.

Sestava 11 pro řezání a manipulaci je na obr.2 znázorněna v pracovní poloze uvnitř pláště 6 upevněná v souosé poloze s ná- dobou 4 jaderného reaktoru.

Sestava 11 pro řezání a manipulaci obsahuje hřídel 14 upev-něný ve svislé poloze na konci závěsného lana 10. Na hřídelije uloženo ústrojí pro uchopení a přenos označené 15 na hornímkonci hřídele 14 a na spodním konci hřídele 14 je uloženo ústrojí16 pro držení. Mezi ústrojím 15 a ústrojím 16 je na hřídeli 14uložen řezný nástroj 17. Ústrojí 15 a 16 obsahují základnu 15a popřípadě 16a a dřík15c popřípadě 16e upevněné na hřídeli 14 a ovládací hlavu 156 po-případě 16b pevně spojené s pístnicemi tlakových válců uloženýmipohyblivě ve příslušném dříku 15c popřípadě 16c. K základně 15a popřípadě 16a jsou přikloubeny aleápon dvěrozpěrné tyče 20 a 20* popřípadě 21 a 21 * příslušného ústrojí 15popřípadě 16 ve směrech přibližně kolmých k ose hřídele 14.

Na koncích rozpěrnýeh tyčí 20, 20*.21,21* opačných než jsoukonce přikloubené. k základnám 15a,16a jsou přikloubeny kolem vo-dorovných os tlačné kusy 22.22 *. 23.23 *· K ovládacím hlavám 15b popřípadě 16b jsou přikloubeny ovláda-cí tyče 24,24^ popřípadě 25.25 které jsou svými druhými koncipřipojeny kluznými objímkami k rozpěrným tyčím 20.20 popřípadě21.21 *. Působením tlakových válců ústrojí 15 popřípadě 16 v jednomsměru je možné způsobit zachycení těchto ústrojí 15 popřípadě 16uvnitř pláště &amp; opřením tlačných kusů 22.22 * popřípadě 23.23o vnitřní povrch pláště 6 prostřednictvím působení rozpěrnýeh tyčí20.20*.21.21* a ovládacích tyčí 24,24*.25.25*. Působením tlakových válců ústrojí 15 popřípadě 16 v opačnémsměru se způsobí uvolnění tlačných kusů 22.22 *.23,23/ a tyto seponěkud oddálí od vnitřního povrchu pláště Řezný nástroj 17 obsahuje rameno 28 kluzně uložené ve směru v osy 18 nástroje a sdružené se zařízením pro posuvné přemistovánív obou smyslech o radiální vzdálenost d.

Pro uskutečnění řezu pláště 6 srdce jaderného reaktoru chla-zeného vodou je amplituda d přemístění obecně asi 100 mm.

Vnější konec ramena 28 nese kotoučovou pilu 30 upevněnouna hřídeli poháněném motorem s redukcí otáček.

Kotoučová pila 30 a její hřídel jsou uloženy v pouzdru ulo-ženém otočně kolem vodorovného čepu na konci ramena 28. Pouzdrokotoučové pily 30 obsahuje blokovací prostředek umožňující na-stavení kotoučové pily 30 do roviny vodorovné podle obr.2 nebodo roviny svislé znázorněné v obr.2 čerchovaně. k ... fiřjTi·,'.-./,',-.ΐ Λ,'ςi, -8-

Odřezávání válcových kusů 12 pláště 6 se provádí kotoučo-vou pilou 30 umístěnou ve vodorovné poloze.

Ve svislé poloze označené 30* se provádí odřezání spojo-vacích konstrukcí pláště 6 a připojených prvků jako jsou závity potrubí pro vodní chlazení srdce reaktoru.

Po odstrenění a stlačení horní mříže i dolní mříže srdce,jak bylo vysvětleno výše, se sestava 11 pro řezání a manipulaciumístí do vnitřku pláště 6 použitím vozíku £. Tlačné kusy 22,22 .23,23 * ústrojí 13.16 jsou v poloze zatažené k umožnění zavedenísestavy 11 pro řezání a manipulaci do vnitřku pláště 6.

Potom se provede uchycení sestavy 11 pro řezání a manipu-laci uvnitř pláště 6 tlačnými kusy 22,22;*.23.23* zapnutím tlako-vých válců ústrojí 13 a 16.

Kotoučová pila 30 umístěná ve své vodorovné poloze ve výšceh pod horním okrajem pláště 6. Výška h odpovídající výšce jedno-ho válcového kusu 12 může být například 1 m. Těleso 17 a řezného nástroje 17 a kotoučová pila 30 se uve-dou do otáčení kolem svislé osy hřídele 14.

Rameno 28 se vysune směrem ven, čímž se kotoučová pila 20přesune směrem ke vnitřnímu povrchu pláště 6 a zajede do něhodo hloubky o něco větší než je jeho tlouštka. Tak se provedejeden řez 31 pláště 6 ve vodorovné rovině v přesně vymezené po-loze.

Po provedení řezu 31 umožňujícího oddělení jednoho válco-vého kusu 12 od pláště 6, uvede se do činnosti tlakový válecústrojí 16 pro drženi za účelem uvolnění tlačných kusů 23 a 23' . Válcový kus 12, který zůstane uchycen na sestavě 11 půso-bením ústrojí 13 pro uchopení a přenos, může být přemístěn auložen do stlačovaeího lisu 34, jak bylo vysvětleno výše. Pro-vede se uvolnění ústrojí 13 pro uchopení a přenos pro odloučenísestavy 11 pro řezání a manipulaci od válcového kusu 12.

Sestava 11 pro řezání a manipulaci se opět zavede do vnitř-ku pláště 6 pro odříznutí dalšího válcového kusu 12., jehož výškaodpovídající poloze sestavy 11 je určena strukturou vnitřníchorgánů reaktoru.

Mezi dvěma operacemi odřezávání válcového kusu 12 je možnéumístit kotoučovou pilu do svislé polohy označené 30* pro odřezá-ní pomocných součástí vnitřních orgánů jako jsou závity chladicí-ho potrubí. Části vnitrních orgánů vytvořené těmito řezacími ope-racemi ve svislém směru mohou být odebrány ústrojím pro manipulaci -li- se základnou (15a,16a) ústrojí (15,16) a alespoň dvě ovládacítyče (24,24*,25,25*) přikloubené k ovládacím hlavám (15b,16 b)každého ústrojí (15,16) a kluzně zachycené na rozpěrhých tyčích(20,20 *,21,21 *) pro přemístování rozpěrných tyčí (20,20*, 21,21 *)nesoucích tlačné kusy (22,22 *,23,23 *) na jejich koncích proti-lehlých k základně (15a,16a), mezi přitlačenou polohou tlačnýchkusů (22,22 *,23,23 *) ke vnitřnímu povrchu pláště (6) a uvolněnoupolohou prostřednictvím ovládacích hlav (15b,16b) připojenýchk pohyblivým Částem tlakových válců. 8» Zařízení podle kteréhokoli z bodů 5 až 7, vyznačující se tím,že řezný nástroj (17) obsahuje těleso (17a) uložené otočně nahřídeli (14) kolem jeho osy a rameno (28) uložené kluzně v tě-lesu (17a) ve směru kolmém k ose otáčení tělesa (17a) na hříde-li (14). 9. Zařízení podle bodu 8, vyznačující se tím, že na konci rame-na (28) je uložena kotoučová pila (30) pro umístění do vodorov-né polohy kolmé k ose hřídele (14) nebo do svislé polohy rovnoběžné s osou hřídele (14).

Zastupuje:

Claims (1)

1. *5“ Ρ?Μ-<}1 í

   Λ'ϊ advok ,r^· / ϊ j