CZ28750U1 - Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru jaderné elektrárny - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro čištění vnitřních částí, vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru (TNR), zejména dna tlakové nádoby reaktoru (TNR) a přilehlých ploch reaktoru během jeho odstávky, kdy je z tlakové nádoby reaktoru odloženo víko a z reaktoru je vybrané palivo. Čištěním se usazené nečistoty odstraní z vnitřního povrchu reaktoru a tím se zamezí jejich působení v primárním okruhu.

Dosavadní stav techniky

V primárním okruhu jaderného reaktoru jaderné elektrárny se postupně při provozu vyskytují různé nečistoty, jako jsou úlomky oxidových vrstev, malé částečky kovů, plastů, skla, izolačních a spojových materiálů, popřípadě i drobné součástky ponechané v oběhu při údržbě strojů primárního okruhu. Při odstávce reaktoru, především typu WER (WWER, PWR - tlakovodní voda / voda), se tyto nečistoty shromáždí na dně reaktoru. Nečistoty mohou reaktor při opětovném spuštění do provozu poškodit. Negativně ovlivňují povrchy zařízení primárního okruhu jaderné elektrárny, zejména při rychlé cirkulaci v primárním okruhu. Nečistoty nepříznivě působí i na povrch jaderného paliva.

Při velké odstávce reaktoru po odložení víka tlakové nádoby reaktoru a po vyjmutí palivových tyčí a vnitřních reaktorových částí z TNR se vytvoří příležitost k odstranění nashromážděných nečistot a kalů ze dna reaktoru. Jako vhodné se jeví odsávání nečistot ze dna. S ohledem na specifičnost problému a jeho provázanost s konkrétním typem reaktoru nejsou dostupné žádné starší publikace objasňující způsoby čištění vnitřku reaktoru. Při čištění dna reaktoru bylo v minulosti použito čerpadlo zavěšené na laně. Pohybem čerpadla těsně nad povrchem nebo po povrchu dna TNR se odsává vrstva s nečistotami a kaly. Pohyb čerpadla a kopírování dna čerpadlem jsou při této činnosti nepřesné a málo efektivní. Čerpadlo visí na laně delším než 10 metrů, takže jeho pohybování po dně pomocí lana je komplikované. Odčerpané nečistoty jsou odvedeny hadicí do kanalizace, kde se vysoko aktivní částice mohou nahromadit a způsobovat nepříznivé radiační účinky.

Patent SK 286704 popisuje dekontaminaci vnitřních ploch kompenzátoru objemu jaderné elektrárny pomocí zařízení, které není vhodné pro čištění zaobleného dna reaktoru.

V jiných průmyslových oblastech jsou známé způsoby odsávání kalů pomocí vzdušného nebo vodního ejektorového čerpacího systému. Tyto způsoby známé z jiných oblastí průmyslu nejsou efektivně použitelné při čištění dna TNR. Vzdušný ejektorový čerpací systém má v hloubce zavodněného reaktoru problémy s dostatečným výkonem a při použití vodního ejektorového systému se do reaktoru přidává voda, čímž narůstá objem radioaktivního materiálu.

Ze zveřejněného spisu US 2004134518 Al je známo uspořádání, při kterém se na kontrolu nebo čištění používá rameno s rourou, přičemž mechanismus má zajišťovat nezbytnou polohu konce roury v nádobě. Takové jakož i podobné řešení se zavěšenou sací hubicí nebo se sací hubicí na konci dlouhé trubky se vyznačují vysokou nejistotou pohybu. Dlouhá roura je náchylná na kmitání, prohýbá se a má i omezený dostup na povrchy stoupajících stěn u dna TNR. Dostupnost dna reaktoru je ovlivněna geometrií stěn reaktoru, tvarem jeho dna a také tím, že nádoba reaktoru má v homí části obrubu, zúžení, což limituje pohyb roury při okrajích. Rozkmitání sací hubice rozviřuje kaly, což opět snižuje účinnost sání a čištění.

Všechna řešení, která jsou známé z čištění jiných nádob, se do oblasti čištění tlakové nádoby reaktoru (TNR) ideově přenášejí pouze s velkými nedostatky a omezeními. Pokud se síla potřebná k pohybování sací hubice vytváří nad otevřenou nádobou reaktoru, obvykle nad vodorovnou dělící rovinou reaktoru, je pohybování sací hubice nad dnem velmi nepřesné a nestabilní. Způsobuje to mimo jiné i skutečnost, že reaktor má relativně velkou výšku a dno je zaoblené. Reakce

-1 CZ 28750 Ul mezi pohybem lana, závěsu nebo roury nad otevřenou nádobou reaktoru a sací hubicí na konci je nepřesná a zpožděna.

Není známo, nebylo publikováno řešení, které by bylo jednoduché, nevyžadovalo si složitou instalaci, ani obsluhu, ani mnoho úkonů před a po čištěni dna nádoby reaktoru. Nasazení dosud známých zařízení z jiných příbuzných oblastí se ukazuje jako málo efektivní, jejich konstrukce nejsou vhodné pro specifické nasazení v jaderném reaktoru. Je žádaný a není známý takový způsob čištění a takové zařízení na čištění, které se bude dát rychle instalovat, bude mít vysokou účinnost a čištění bude trvat co nejkratší dobu. Každá hodina zdržení představuje výpadek ve výrobě elektrické energie a tím i ekonomické ztráty.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky v podstatné míře odstraňuje zařízení na čištění dna tlakové nádoby reaktoru (TNR) během jeho odstávky, kdy je z tlakové nádoby reaktoru odloženo víko a z vnitřku reaktoru jsou alespoň na čas čištění odstraněny vnitřní Části, především vnitřek reaktorové části a palivové tyče, přičemž při čištění je reaktor alespoň částečně naplněn kapalinou primárního okruhu podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že do odkrytého reaktoru je na jeho dno spuštěn samohybný vozík s alespoň jednou sací hubicí, vozík se řízené pohybuje po dně reaktoru, přičemž přes sací hubici se nasávají nečistoty a/nebo kal a/nebo tekutina primárního okruhu, nasávána hmota se přepraví nad hladinu nebo k hladině tekutiny v reaktoru, kde se hmota filtruje, přičemž se z ní oddělují nečistoty a kaly a přefiltrovaná tekutina primárního okruhu se vrací zpět do reaktoru. ’ f ^----/‘ / . ^+=-.

Předložené technické řešení zahrnuje dva podstatné technické znaky, které ve vzájemné synergii vedou k vysoké efektivnosti čištění. Jeden znak spočívá v tom, že sací hubice je spojena s vozíkem, který se pohybuje samohybné po dně, není tedy závislý na ovládací síle, která by byla vyvozena ze vzdáleného místa nad reaktorem. Vozík sílu potřebnou na svůj pohyb vytváří reakcí se samotným dnem reaktoru a vozík dno kopíruje. Tímto je sací hubice pohybována efektivně a v požadované malé vzdálenosti od skutečného tvaru dna. Zároveň je pohyb sací hubice silově bezproblémový, nehrozí rozkmitání, zadrhávání, poskakování sací hubice po dně, v reálných podmínkách je přesný tvar dna reaktoru odlišný od projektové dokumentace, má různé nepřesnosti, které jinak nemají vliv na činnost primárního okruhu, ale při čištění dosavadními metodami vedly k problémům s kvalitou nebo úplností čištění. Dosavadní způsoby se vyznačovaly snahou pohybovat tělesem se sací hubicí nad povrchem dna reaktoru, naproti tomu se předložené technické řešení vyznačuje tím, že těleso se pohybuje po dně, tedy vozík svým pohybem kopíruje povrch dna, což je mnohem efektivnější přístup. To umožňuje bez problémů zmenšit vzdálenost sací hubice od čištěného povrchu, přičemž sací hubice nekoliduje s povrchem.

Druhý znak předloženého technického řešení spočívá v použití systému s nasáváním tekutiny primárního okruhu. Nepoužívá se ejektorové čištění, známé z průmyslu, do systému se tedy v předloženém řešení nepřidává tlakový vzduch ani voda. Tekutina primárního okruhu je obvykle voda, resp. upravená voda, vodný roztok nebo vodná směs. Taková lehká voda slouží jako chladivo i moderátor. Nasávání tekutiny, vody, strhává do sací hubice nečistoty a kaly, odkud je tekutina přesunuta do filtrace, zde se oddělí nečistoty a kaly. Filtrace probíhá nad hladinou.

Pohyb vozíku se řídí z ovládacího pultu nad reaktorem nebo vozík může být ovládán i autopilotem, tedy programem se schváleným postupem pohybů. Podařilo se také vynalézt, zeje výhodné, pokud vozík se při nasávání pohybuje paprskovitě od středové zóny, tedy od nej spodnějšího bodu dna, směrem k obvodu nádoby reaktoru, následně zpět k středové zóně, kde se vozík pootočí a s příslušným úhlovým odstupem se opět paprskovitě pohybuje směrem k obvodu nádoby reaktoru. Je výhodné středovou část dna nádoby před nebo po paprskovitém čištění navíc pročistit na ploše o průměru 1 násobku až 3 násobku délky vozíku. Za délku vozíku se přitom rozumí délka spolu se sací hubicí. Paprskovitý pohyb vozíku se opakuje, čímž se postupně sací hubicí vykryje celá plocha dna. Takový pohyb vozíku se ukázal vhodnější jako radiální pohyb po spi-2CZ 28750 Ul rále nebo po kruhových drahách, kdy je třeba složitější manévrování, kde je pohyb vozíku ovlivněn skluzem a hrozí také jeho případné převrácení. Podle šířky sací hubice a podle průměru dna reaktoru stačí relativně málo paprskovitě vedených pohybů. Například při třímetrovém průměru dna reaktoru a šířce sací hubice cca 0,4 m postačuje 24 výjezdů vozíku od středu reaktorové nádoby k obvodu zaobleného a zvedající se dna. Jednotlivé paprsky drah mají v tomto případě vzájemný úhlový rozestup přibližně 15 úhlových stupňů.

Pohyb vozíku po dně reaktoru výrazně lip a účinněji kopíruje tvar dna oproti předchozím způsobům a systémům. Sací hubice čerpadla může efektivně odčerpat nečistoty ze dna reaktoru v milimetrové nebo několik milimetrové nebo centimetrové vzdálenosti od povrchu dna. Vzdálenost okraje ústí sací hubice bude obvykle méně než 30 mm, výhodně méně než 10 mm, obzvláště výhodně méně než 7 mm. Vozík s vhodně tvarovanou a pohyblivou sací hubicí může jednoduše a účinně kopírovat zakřivené stoupající dno reaktoru. Měnící se sklon dna, proměnlivé skutečné zaoblení dna, rozdílné oproti výkresové dokumentaci, jakož i napojení dna k válcové části nádoby reaktoru nepředstavují problém pro čištění s vozíkem podle tohoto technického řešení.

Tělesa reaktorů jsou vyhotovena jako tlakové nádoby na vysoký tlak, a mají tvarované dno, které může mít kulový, eliptický nebo semieliptický tvar, nebo tvar vzniklý kombinací uvedených tvarů. V místě napojení dna na svislou válcovou plochu nádoby bude mít dno zcela strmou, v podstatě svislou, plochu, která se svařováním spojí s válcovou plochou nádoby. Okraje dna jsou tedy obvykle velmi strmé. Nasávání nečistot v těchto zónách pomocí roury spuštěné shora podle dosavadního stavu techniky je velmi neúčinné, naopak řešení podle tohoto popisu se projevuje jako velmi efektivní í v těchto zónách.

Způsoby čištění dna reaktoru podle dosavadního stavu techniky vycházely ze zkušenosti z čištění nádob, které měly ploché dno. Nicméně reaktor je svou velikostí a tvarem dna specifický a nasávání pomocí různých těles, jejichž pohyb se odvozuje z ústrojí nad reaktorem, trpí nedostatky, které odstraňuje právě předložené technické řešení.

S cílem dosáhnout lepšího nasávání nečistot a kalů ze zaobleného povrchu dna může být ústí sací hubice tvarované podle příslušného tvaru dna. V případě kulového tvaru dna může být okraj sací hubice konvexní, zaoblený s příslušným poloměrem. Abychom snadněji dosáhli potřebný prostorový tvar sací hubice, může být sací hubice dělená nebo se může používat více sacích hubic, které jsou umístěny vedle sebe. Obvykle i při více sacích hubic budou všechny vedeny k jednomu společnému čerpadlu, ale není vyloučeno ani uspořádání s více čerpadly.

Sací hubice bude mít ve výhodném uspořádání ve směru pohybu nasávané tekutiny proměnlivý tvar průřezu. Na straně připojení k čerpadlu to bude obvykle kruhový průřez a na straně sacího ústí to bude obvykle úzká štěrbina. Vhodným dimenzováním lze dosáhnout požadovanou rychlost průtoku tekutiny v sací hubici a v jejím ústí.

Sací hubice může být také vylepšena tím, že je opatřena těsnicí lištou, která směřuje k čištěnému povrchu. Těsnicí lišta může být vytvořena jako gumový prvek nebo ve formě štětin nebo ve formě odpružené lišty a podobně. Bude výhodné, pokud taková těsnicí lišta bude umístěna na zadní straně sací hubice a tím bude zmenšovat průtok tekutiny nasávané směrem z již vyčištěné plochy ve směru pohybu za sací hubicí a o to víc bude sací hubice nasávat nečistoty zepředu. Těsnicí lišta může mít konvexní tvar podle zaoblení dna a podle zaoblení okraje sací hubice. V případě použití štětin bude stačit, pokud tyto budou oříznuté do příslušného tvaru. Těsnicí lišta může být ve výhodném uspořádání připevněna k sací hubici tak, že je snadno demontovatelná, například pomocí nástrojů bez přímého dotyku rukou, aby se při dekontaminaci dala jednoduše odmontovat a zpracovat jako odpad.

Nový způsob čištění pomocí čerpání s vozíkem výrazně zkracuje dobu přípravy, nasazení, jakož i čas samotného čištění. Zkrátil se i čas potřebný na likvidaci pracoviště. Podařilo se zvýšit plochu vyčištěného dna reaktoru oproti dosavadním způsobům čištění. Předložené technické řešení snižuje personální nároky, snižuje tvorbu radioaktivních odpadů, neboť se nepřidává žád-3CZ 28750 Ul ná další kapalina do reaktoru Také snižuje kolektivní dávku ozáření personálu během čištění (méně lidí, kratší doba nasazení).

Kapalina se může čerpat pomocí čerpadla, které bude umístěno na vozíku, v jeho blízkosti nebo i mimo, například nad hladinou kapaliny. Filtrace by měla probíhat na a/nebo nad hladinou, aby se oddělené nečistoty daly bez problémů transportovat, nebo jinak zpracovávat. Výhodný bude postup, kdy po odložení víka a po odebrání vnitřních částí se v prostoru nad hranou otevřené nádoby reaktoru umístí dočasná plošina, na níž lze umístit filtrační jednotku. Ovládací pult k ovládání pohybu vozíku přitom může být umístěn ještě o úroveň výš, tedy na úrovni podlahy reaktorové haly.

Nedostatky popsané ve stavu techniky v podstatné míře odstraňuje zařízení na čištění dna TNR během jeho odstávky, které obsahuje sací hubici a čerpadlo podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sací hubice je umístěna na vozíku, který má vlastní zdroj pohybové síly, vozík je přizpůsoben na řízený pohyb po dně reaktoru a sací hubice je propojena s čerpadlem na dopravu nasávané hmoty do filtrační jednotky, která je určena k umístění na a/nebo nad hladinou kapaliny v reaktoru.

Ve výhodném uspořádání vozík nese čerpadlo a sací hubice je umístěna na rameni, které se může zvedat tak, že se mění výška polohy sací hubice. Sací hubice může být umístěna na vozíku v různých polohách, přičemž výhodná bude zejména poloha, při které je sací hubice umístěna vepředu, v podstatě před vozíkem, aby se podvozek vozíku pohyboval už po vyčištěné ploše. Ze stejného důvodu bude vhodné, nikoliv však nezbytné, aby šířka sací hubice byla rovna nebo i větší než je šířka podvozku. Pohybové ústrojenství vozíku, tedy jeho podvozek, může být kolový nebo pásový. Díky šířce sací hubice se budou pásy nebo kola podvozku pohybovat po vyčištěné části a nebudou zbytečně vířit kaly v okolí pohybu. Při umístění sací hubice vpředu na pohyblivém rameni se umožní nejen čištěni dna, ale i přilehlých válcových ploch při obvodu dna, kde se kulovité dno napojuje na válcovou část tlakové nádoby reaktoru. Právě při měnícím se zaoblení čištěné plochy se osvědčilo využití pohyblivého ramene, které může být dotlačené do záběru pružinou nebo může být potahované motorem nebo samotíží nebo také kombinací několika uvedených způsobů.

K dosažení plynulého pohybu při malé vzdálenosti sací hubice od povrchu kovového dna reaktoru bude výhodné, aby sací hubice měla pomocný vodicí prvek, který je v dotyku se dnem reaktoru. Tento pomocný vodicí prvek může mít podobu vhodných třecích ploch na okrajích sací hubice nebo pomocných koleček. Pak postačuje pružinou přitlačit sací hubici ke dnu a pomocný vodicí prvek zajistí kopírování dna. Při vycházení vozíku do nejvyšší části dna, v místě napojení na válcovou plochu nádoby dojde ke zvednutí ramene se sací hubicí.

Z hlediska geometrie požadovaného pohybu po dně je vhodné, aby vozík měl skluzové řízení zatáčení, tedy aby se zatáčení ovládalo rozdílnými otáčkami kol nebo pásů pravé a levé strany podvozku. Při požadavku na přímý pohyb vozíku, a to v této aplikací představuje převážnou většinu jeho pohybu, je vozík veden všemi koly nebo pásy do přímého směru.

Vozík může být ovládán z ovládacího pultu, se kterým je spojen prostřednictvím ovládacího spojení, které může být klasické kabelové nebo i rádiové. Ovladatelnost pohybu vozíku bude zvyšovat kamera nebo více kamer, které budou umístěny do reaktorové nádoby, výhodně může být alespoň jedna kamera umístěná přímo na vozíku, například na rameni se sací hubicí. Pro dosažení potřebných světelných poměrů v hloubce zavodněného reaktoru bude vhodné do něj umístit osvětlení, které může být také jako směrové osvětlení, nesené přímo vozíkem, například na rameni vedle kamery.

Z hlediska jednoduché dekontaminace vozíku po ukončení čištění reaktoru bude výhodné, pokud konstrukce podvozku vozíku, případně i dalších jeho částí, je vodotěsná a to i pod tlakem vodního sloupce s výškou více než 10 m. Tím se umožní opláchnutí vozíku bez zůstatků tekutiny primárního okruhu v jeho konstrukci. Ze stejného důvodu bude výhodné, pokud vnější části vozíku, podvozek, kryty, rameno, sací hubice budou vyhotoveny z nerezavějící oceli, která se

-4CZ 28750 Ul snadno čistí. Obruče kola podvozku, případně pásy při pásovém podvozku, budou z pružného materiálu, který je vlastnostmi podobný gumě. Bude vhodné, pokud pásy nebo celá kola nebo obruče kol nasazené na obvod kovového disku kola budou přizpůsobeny na jednoduché odnětí z disku, aby se při čištění daly odstranit ěi vyměnit, neboť takový materiál bude i po ostřiku vodou zadržovat radioaktivní zbytky. Bude tedy výhodné takové části vozíku vyhotovit jako jednorázové, které se po ukončení čištění zpracují jako ostatní radioaktivní odpad. Pás nebo kolo nebo alespoň ěást kola je za tímto účelem demontovatelná, přičemž pod pojmem demontovatelnost se má na mysli jednoduché odpojení, výhodně pomocí příslušného nástroje, výhodně bez přímého dotyku rukou.

Dalším výhodným prvkem vozíku na zvýšení ovladatelnosti je gyroskop nebo podobný úhlový senzor polohy, kterým se dá určit náklon a tím i poloha vozíku. Zařízeni podle tohoto technického řešení může mít ve výhodném uspořádání i detektor gama záření a může mít také optické zařízení pro určování velikosti předmětů nebo korozních poškození. V takovém případě se dá vozík použít i na inspekci, ěi prohlídky povrchů dna reaktoru.

Součástí zařízení může být i poziční systém, kterým se dá určit přesná poloha a orientace vozíku v reaktoru. Poziční systém umožní použít k ovládání vozíku autopilota, který bude vozík pohybovat po naprogramované dráze, například paprskovitě vedenými pohyby ze středu k obvodu.

Vozík systému může mít bionický tvar vnějších částí, například horního krytu, což zjednoduší oplachování a dekontaminaci povrchu vozíku. Takový kryt může vytvářet vhodné místo na kameru, osvětlení a případné další prvky, přičemž takto umístěné prvky nezvyšují riziko zavadění o vnitřní části v reaktoru nebo riziko zamotání hadice či ovládacího vedení.

Kromě již uvedených výhod má nový způsob a zařízení na čištění výhodu v nízkých nákladech na instalaci, neboť stačí spuštění vozíku do reaktoru a není nutná montáž složitých polohovacích zařízení. Vozík je velmi univerzální a podle jeho vybavení může plnit i jiné doplňkové úkoly, které dosavadní zařízeni nebyly schopny uskutečnit. Zařízení je velmi kompaktní, což také zjednodušuje jeho čištění a uchovávání. Celý systém se zařízením podle tohoto technického řešení má relativně malou hmotnost i objem, dá se tedy jednoduše čistit, skladovat, přepravovat. Zařízení se kromě jaderného reaktoru může použít i v jiných nádobách, cisternách, bazénech, přehradách, pří čištění kalů, nečistot nebo usazenin, při monitorování stavu pod hladinou tekutin. Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže vysvětleno pomocí obr. 1 až 9. Použitá mírka a poměr mezi velikostí reaktoru, jeho výškou, velikostí vozíku a velikostí ostatních částí zařízení je nezávazný, informativní nebo byla přímo upravena pro zvýšení přehlednosti. Zvolené poměry a zvolené tvary nemají být vysvětlované jako zužující rozsah ochrany.

Na obr. 1 je schematicky zobrazen systém s nainstalovaným vozíkem ponořeným ke dnu reaktoru a s filtrační jednotkou na dočasné plošině. Přerušovanou čarou je vyobrazen vozík v homí poloze, přičemž v této poloze není pro přehlednost zobrazeno připojení hadice a ovládacího spojení.

Na obr. 2 je vyobrazen boční pohled na vozík. Přerušovanou čarou pod tvarovaným krytem je znázorněn příklad polohy čerpadla na vozíku.

Obr. 3 vyobrazuje vozík při pohledu z přední strany, kde je také pozorovatelné zaoblení přední hrany sací hubice.

Na obr. 4 až 7 jsou příklady poloh vozíku v různých náklonech. Obr. 4 zachycuje vozík na rovné podložce. Obr. 5 znázorňuje vozík na zaobleném dně. Obr. 6 vyobrazuje vozík v horní části zaobleného dna. Nakonec obr. 7 je pohled na vozík, kde rameno je zvednuté tak, že sací hubice se dotýká svislé válcové části nádoby reaktoru.

Na obr. 8 je přiklad pohybu vozíku ze středové zóny k obvodu nádoby. Pro přehlednost jsou znázorněny jen tři dráhy vozíku. Paprskovitě vedené přímé pohyby jsou opakované s úhlovým

-5CZ 28750 Ul pootočením. Římskými čísly I., Π. a ΙΠ. , jsou označeny jednotlivé přímé pohyby nahoru a zpět dolů po kulovém dně a také jsou tak označeny i příslušné úhlová natočení Π. a ΙΠ.

Na obr. 9 je detail těsnicí lišty, která je zhotovena ze štětin. V podélném směru, který není zobrazen, mají okraje štětin vypouklý tvar, který lépe kopíruje zaoblené dno nádoby reaktoru.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

V tomto příkladu podle obr. 1 až 8 se dno a přilehlé plochy vnitřku tlakové nádoby WER reaktoru 4 čistí při odstávce, kdy je z reaktoru 4 sejmuté víko, jsou vybrány a přemístěny palivové tyče i ostatní vnitřní Části reaktoru 4.

Ve spodní části tlakové nádoby reaktoru 4, na jeho dně, se po zastavení cirkulace primárního okruhu usadili různé nečistoty a kaly.

V tomto příkladu se na místo kulovitého víka reaktoru 4 umístí dočasná plošina 7. Z tohoto místa se na laně spustí vozík I na dno nádoby reaktoru 4. Vozík 1 má v tomto příkladu kolový podvozek se čtyřmi koly, která jsou všechna poháněná a kola jedné strany podvozku jsou spřažená a vozík 1 se otáčí skluzem, tedy rozdílnými otáčkami kol pravé a levé strany.

Na dočasné plošině 7 je položena filtrační jednotka 5. Do ní je připojena hadice 11 z čerpadla 2. Čerpadlo 2 je v tomto příkladu umístěné přímo na vozíku laje umístěné na rameni 10 a hmotnost čerpadla 2 přitlačuje rameno 10 dolů. Ovládací pult 6 je umístěn v úrovni podlahy reaktorové haly, tedy nad reaktorem 4 a nad bazénem reaktoru 4. Z ovládacího pultu 6 vychází ovládací spojení 12, kterým se řídí pohyb vozíku L Obsluha dálkovým ovládáním z ovládacího pultu 6 pohybuje vozíkem I a to tak, že po jeho položení přibližně do středu dna, do nejnižší části reaktoru 4, se vozík i pohne dopředu a stoupá vzhůru uvnitř po kulové ploše. Vozík 1 přitom nemá v podstatě boční náklon a směřuje ze středu k obvodu dna. Vozík I se ve směru sklonu dna nepřevrátí ani v nejvyšších a nejvíce skloněných místech dna, neboť jeho těžiště s vpředu umístěnou sací hubicí 3 je dostatečně vpředu a nízko. Čerpadlo 2 nasává přes sací hubici 3 nečistoty z povrchu. Sací hubice 3 je rozdělena v tomto příkladu na dvě propojené sací hubice 3, které jsou umístěny těsně vedle sebe a které jsou propojeny do jednoho výstupu připojeného na vstup čerpadla 2. Sací hubice 3 má při sacím ústí tvar úzké štěrbiny, což zvyšuje vtokovou rychlost, a okraj ústí je konvexní s poloměrem, který odpovídá prostorovému řezu tělesa Štěrbiny kulovou plochou dna reaktoru 4.

Vozík i stoupá až k okraji dna, přičemž při měnícím se poloměru zaoblení povrchu se rameno 10 se sací hubicí 3 nadzvedává do potřebné polohy vůči podvozku vozíku i. Rameno 10 je v tomto příkladu tlačené směrem dolů pružinou, a proti směru této síly se dá rameno 10 zvedat samostatným elektromotorem, který je zapouzdřen v podvozku. Okraje sací hubice 3 mají pomocné vodicí prvky 13, v tomto příkladu v podobě malých koleček. V momentě, kdy vozík I dosáhne předními koly zónu spojení dna s válcovou částí tlakové nádoby reaktoru 4, je sací hubice 3 již nasměrována na nasávání přilehlé válcové plochy nádoby. Takto sací hubice 3 na zvednutém rameni 10 zajíždí na zvedající se stěny eliptického dna až do výše cca 900 mm od nejnižšího bodu dna, tj. do zóny spojení eliptického dna s válcovými stěnami nádoby reaktoru 4. Z tohoto také vyplývá výhoda, která se dosavadními postupy nedala dosáhnout. Roury, trubky nebo čerpadla spuštěné ke dnu nedokázali nasávat z boku, tedy na válcových a přilehlých částech nádoby při jejím dně.

Vozík 1 je schopen vycházet strmě vzhůru, přičemž mez výjezdu je omezena zejména třecími poměry. Délkou ramene JO se dá nastavit předsunutí sací hubice 3 před podvozkem vozíku i a tím se nastaví i délkový dosah zařízení při čištění.

Následně se vozík I podle pokynu obsluhy vrací zpět po již projeté trase k středové zóně dna a nemusí se jednat o přesný geometrický střed dna reaktoru 4. Za vozíkem I zůstane vyčištěna plocha, kterou obsluha může vidět pomocí kamery 8, která je umístěna na rameni 10. Nyní ob-6CZ 28750 Ul sluha vozík I pootočí, například o 15 stupňů, a následně se vozík I pohybuje směrem k obvodu dna nádoby. Tento manévr se postupně opakuje a vozík I paprskovitým pohybem projde celou plochu dna nádoby. Ve středové zóně se budou plochy jednotlivých drah vozíku i překrývat, což však není na škodu, protože ve spodní části dna se bude usazovat největší množství nečistot. Důležité je, že během několika desítek minut je možné pohybem vozíku 1 celé dno systematicky vysát a vybrané nečistoty nad hladinou 14 odseparovat od vody primárního okruhu.

Po vyčištění dna se lanem vozík 1 vytáhne z reaktoru 4, očistí se opláchnutím a kola vozíku I se nástrojem odpojí od vozíku I a zpracují se jako odpad.

Zařízení podle tohoto příkladu má také osvětlení 9 umístěné na ramení 10, jakož i osvětlení zavěšené pod hladinou 14 reaktoru 4.

Příklad 2

Zařízení podle tohoto příkladu má i poziční systém, který je schopen obsluze při ovládacím pultu 6 ukazovat polohu a směrovou orientaci vozíku I. Zároveň zobrazení ukazuje dráhu a příslušnou plochu ujetou vozíkem 1 při čištění. Kromě projeté plochy zobrazuje systém i pohledy kamery 8 zavěšené uvnitř reaktoru 4 jakož i záběry kamery 8 z vozíku L

Příklad 3

Zařízení má vozík I, který má gumové části kol mírně kuželovité, aby se dosáhla lepší styčná plocha s kulovitým povrchem dna reaktoru 4.

V tomto příkladu je vozík I ovládán dálkovým radiovým ovládáním, přičemž přednostně jezdí po povrchu dna podle naprogramovaného režimu. Obsluha kontroluje skutečně vykonávané pohyby a trasu vozíku i a zasahuje až v nezbytném případě. Nejdříve se vozík 1 pohybuje ve středové části dna nádoby reaktoru 4 a to na přibližně kruhové ploše o průměru 1 m až 1,5 m, což odpovídá přibližně 3 násobku délky vozidla. Tímto se připraví plocha pro následné paprskovité výjezdy vozíku 1 do obvodových částí dna, kde je sklon dna strmější. V této středové části s menším sklonem dna se může vozík I otáčet bez rizika převrácení, může například jít spirálovitě. Následné paprskovité výjezdy pokryjí celou plochu dna a také přilehlé válcové plochy nádoby. Vozík 1 s vpředu umístěnou sací hubicí 3 na rameni 10 se směrem dozadu nepřevrátí ani při strmém náklonu v místě horní úvratě pohybu. Boční náklon je přitom v podstatě nulový. Po provedení paprskovitých pohybů kolem dna se může, ale nemusí, zopakovat čištění středové části, kam se mohly při paprskovitých výjezdech sesunout nečistoty.

Podvozek vozíku I obsahuje elektrické motory pro pohon kol. Podvozek je vodotěsný, odolný proti pronikání kapalin i při tlaku vyšším než odpovídá výšce vodního sloupu 10 m.

Sací hubice 3 v tomto příkladu má na zadní stěně připevněnou těsnicí lištu 15 v podobě štětin, které jsou sevřené kovovým profilem, přičemž jsou v podélném směru vytvarované do konvexního tvaru se zaoblením shodným se zaoblením dna reaktoru. Těsnicí lišta 15 je v tomto příkladu snadno demontovatelná, aby se po čištění dala odstranit a zpracovat jako odpad.

Vnější plochy vozíku I jsou konstruovány tak, aby se daly snadno opláchnout při dekontaminaci, což v tomto příkladu vedlo k bionickému tvaru horní části vozíku I.

Průmyslová využitelnost

Průmyslová využitelnost je zřejmá. Podle tohoto technického řešení je možné opakovaně čistit dno a přilehlé vnitřní plochy TNR a také je možné vyrábět, sestavovat a používat systém zařízení na čištění zaobleného dna od nečistot a kalů. Systém zařízení je použitelný i při jiných nádobách, nádržích a potrubích.

Claims (25)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru jaderné elektrárny, zejména dna tlakové nádoby reaktoru a přilehlých ploch tlakové nádoby reaktoru během jeho odstávky, kdy jez tlakové nádoby reaktoru odložené jeho víko, kde zařízení zahrnuje sací hubici (3) a s ní propojené čerpadlo (2), vyznačující se tím, že zahrnuje samohybný vozík (1) a filtrační jednotku (5), na vozíku (1) je umístěna alespoň jedna sací hubice (3), vozík (1) je uzpůsoben na řízený pohyb po dně reaktoru (4), který je přitom alespoň částečně naplněný tekutinou primárního okruhu, a sací hubice (3) je propojena s čerpadlem (2) na dopravu nasávané hmoty do filtrační jednotky (5), která je určena k umístění na hladině (14) a / nebo nad hladinou (14) tekutiny v reaktoru (4).
2. 2. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstup filtrační jednotky (5) slouží k vracení přefiltrované tekutiny primárního okruhu do reaktoru (4).
3. 3. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že čerpadlo (2) je umístěno na vozíku (1) a výstup čerpadla (2) je s filtrační jednotkou (5) propojený hadicí (11).
4. 4. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že má dočasnou plošinu (7) přizpůsobenou na umístění nad hladinou (14) a na dočasné plošině (7) je umístěna filtrační jednotka (5).
5. 5. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že sací hubice (3) je umístěna v přední části vozíku (1).
6. 6. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačující se tím, že sací hubice (3) je umístěna na pohyblivém rameni (10).
7. 7. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků lažó, vyznačující se tím, že sací hubice (3) má těsnicí lištu (15) umístěnou v zadní části sací hubice (3).
8. 8. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 7, vyznačující se tím, že okraj těsnicí lišty (15) je v podélném směru konvexně tvarovaný.
9. 9. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž8, vyznačující se tím, že šířka sací hubice (3) je rovna nebo větší než je Šířka podvozku vozíku (1).
10. 10. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž9, vyznačující se tím, že sací hubice (3) má pomocný vodicí prvek (13) na dotek s čištěným povrchem.
11. 11. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků lažlO, vyznačující se tím, že sací hubice (3) má ve směru od čerpadla (2) k sacímu ústí proměnlivý tvar průřezu.

    -8CZ 28750 Ul
12. 12. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 11, vyznačující se tím, že průřez sací hubice (3) se ve směru od čerpadla (2) k sacímu ústí mění z kruhového tvaru na úzkou štěrbinu při sacím ústí.
13. 13. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž 12, vyznačující se tím, že sací hubice (3) má sací ústí tvarované podle příslušného tvaru čištěného povrchu.
14. 14. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že vozík (1) má kolový nebo pásový podvozek řízený skluzem.
15. 15. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 14, vyznačující se tím, že pás podvozku nebo kolo podvozku nebo alespoň část kola jsou vyměnitelné, přičemž pás nebo kolo nebo alespoň část kola je uzpůsobena ke zpracování jako radioaktivní odpad.
16. 16. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž 15, vyznačující se tím, že vozík (1) je uzpůsoben pro dekontaminaci opláchnutím.
17. 17. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž 16, vyznačující se tím, že vozík (1) je pomocí ovládacího spojení (12) propojený s ovládacím pultem (6).
18. 18. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle nároku 17, vyznačující se tím, že ovládací pult (6) je přizpůsoben pro řízení vozíku (1) obsluhou a/nebo na autonomní řízení vozíku (1) podle nastaveného programu.
19. 19. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků lažl8, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu kameru (8) umístěnou na vozíku (1).
20. 20. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž 19, vyznačující se tím, že zahrnuje osvětlení (9) umístěné na vozíku (1).
21. 21. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž 20, vyznačující se tím, že vozík (1) má gyroskop nebo úhlový senzor náklonu vozíku (1).
22. 22. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž21, vyznačující se tím, že zahrnuje poziční systém na určení polohy a/nebo orientace vozíku (1) v reaktoru (4).
23. 23. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků 1 až 22, vyznačující se tím, že vozík (1) má detektor gama záření.
24. 24. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků 1 až 23, vyznačující se tím, že vozík (1) má optické zařízení pro určování velikosti předmětů nebo poškození vnitřku reaktoru (4).
25. 25. Zařízení na čištění vnitřních ploch tlakové nádoby reaktoru podle kteréhokoliv z nároků laž24, vyznačující se tím, že vozík (1) má kryt s bionickým tvarem.