RU104491U1

RU104491U1 - DEVICE FOR ULTRASONIC CLEANING OF WORKING CARTRIDGES AND HEAT-FUEL ASSEMBLIES OF ATOMIC REACTORS

Info

Publication number: RU104491U1
Application number: RU2010154819/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Варнаков; Игорь Иванович Кирюшин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Спецмаш"
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-20

Abstract

1. Установка ультразвуковой очистки рабочих кассет и тепловыделяющих сборок атомных реакторов, содержащая корпус, пьезокерамические преобразователи и стойку управления, содержащую ультразвуковые генераторы, к которым подсоединены преобразователи, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде многогранного каркаса из жестко соединенных между собой вертикальных стоек и горизонтальных стяжек, при этом в верхней его части коаксиально расположено аналогичное обрабатываемому изделию по форме установочно-направляющее гнездо, внешний контур которого соединен радиальными стяжками с корпусом установки, а преобразователи с излучателями, выполненные герметично из коррозионно-стойкого материала, установлены на горизонтальных стяжках вдоль каждой грани корпуса вплотную друг к другу с возможностью контактирования излучателей непосредственно с озвучиваемой жидкостью, создавая в ней сплошное плотное ультразвуковое поле, при этом все преобразователи, расположенные на смежных гранях, подсоединены к ультразвуковым генераторам, подключенным к трехфазной сети со сдвигом по фазам. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве антикоррозионного металла используется титан. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стойки и стяжки корпуса и установочно-направляющего гнезда выполнены из нержавеющей стали. ! 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что ее многогранный корпус и установочно-направляющее гнездо имеют правильную геометрическую форму, аналогичную форме очищаемого изделия, в частности шестигранную. ! 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от поверхности излучателей преобразователей до обр� 1. Installation of ultrasonic cleaning of working cassettes and fuel assemblies of atomic reactors, comprising a housing, piezoceramic transducers and a control rack containing ultrasonic generators, to which the transducers are connected, characterized in that the housing is made in the form of a multifaceted frame of vertical racks and horizontal rigidly interconnected screeds, while in its upper part there is a coaxially located installation-guide socket similar to the workpiece in shape, an external contact which is connected by radial screeds to the installation case, and transducers with emitters made of hermetically sealed corrosion-resistant material are mounted on horizontal screeds along each case face close to each other with the possibility of contacting the emitters directly with the voiced liquid, creating a continuous dense ultrasonic field in it while all transducers located on adjacent faces are connected to ultrasonic generators connected to a three-phase network with a phase shift . ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that titanium is used as an anticorrosive metal. ! 3. Installation according to claim 1, characterized in that the racks and couplers of the housing and the mounting-guide socket are made of stainless steel. ! 4. The installation according to claim 1, characterized in that its multifaceted housing and the mounting-guide socket have a regular geometric shape similar to the shape of the product being cleaned, in particular hexagonal. ! 5. Installation according to claim 1, characterized in that the distance from the surface of the transducer emitters to the sample

Description

Полезная модель относится к устройствам для ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде и может быть использована в атомной энергетике для очистки рабочих кассет и тепловыделяющих сборок атомных реакторов, а также в машиностроении, электронной, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности, связанных с очисткой изделий, травлением, экстракцией и другими видами ультразвукового технологического воздействия.The utility model relates to devices for ultrasonic processing of products in a liquid medium and can be used in nuclear energy for cleaning working cassettes and fuel assemblies of nuclear reactors, as well as in mechanical engineering, electronic, chemical, pharmaceutical and other industries related to cleaning products, etching , extraction and other types of ultrasonic technological impact.

Известно устройство, в котором пьезоэлектрический преобразователь проходного типа представляет собой металлический цилиндр, выполненный в виде толстостенной трубы, внутренняя поверхность которой цилиндрическая, а наружная поверхность имеет форму многогранника, разделенного продольными по граням и кольцевыми пазами на излучающие участки. Эти участки образуют с закрепленными на них пьезоэлектрическими элементами и четвертьволновыми накладками составные полуволновые вибраторы. На внутренней поверхности толстостенной трубы установлена тонкостенная коррозионностойкая гильза, длина которой превышает длину толстостенной трубы. Материал толстостенной трубы имеет низкое акустическое сопротивление а четвертьволновая накладка служит для отражения ультразвуковых колебаний. Глубина пазов составляет не менее половины толщины трубы во избежание потерь акустической энергии. В длинных преобразователях толстостенная труба может быть составлена из отдельных кольцевых элементов, состоящих из одного и более рядов радиально расположенных вибраторов, установленных на одной гильзе. Наружная поверхность цилиндра в виде многогранника, может представлять собой, например, шестигранник и пазы на ней выполняются путем механической обработки. (см. Патент РФ на изобретение №2222387 В06В 1/06, опубл. 27.01.2004 г.). Данное устройство реализовано в ультразвуковом реакторе для производства лекарственных средств в ветеринарии, а конкретно используется для дисперсии биологически активных веществ.A device is known in which the through-type piezoelectric transducer is a metal cylinder made in the form of a thick-walled pipe, the inner surface of which is cylindrical, and the outer surface has the shape of a polyhedron, divided by longitudinal faces and ring grooves into radiating sections. These sections form composite half-wave vibrators with piezoelectric elements and quarter-wave plates attached to them. A thin-walled corrosion-resistant sleeve, the length of which exceeds the length of a thick-walled pipe, is installed on the inner surface of a thick-walled pipe. The material of the thick-walled pipe has low acoustic impedance and the quarter-wave pad serves to reflect ultrasonic vibrations. The depth of the grooves is at least half the thickness of the pipe in order to avoid loss of acoustic energy. In long transducers, a thick-walled tube can be composed of separate annular elements consisting of one or more rows of radially arranged vibrators mounted on one sleeve. The outer surface of the cylinder in the form of a polyhedron can be, for example, a hexagon and grooves on it are performed by machining. (see RF Patent for the invention No. 2222387 В06В 1/06, publ. January 27, 2004). This device is implemented in an ultrasonic reactor for the production of drugs in veterinary medicine, and is specifically used for the dispersion of biologically active substances.

В этом устройстве излучаемая преобразователем в озвучиваемую жидкость ультразвуковая энергия используется не с максимальным КПД, т.к. излучение проходит через коррозионно-стойкую гильзу, в которой дополнительно имеют место потери мощности. К недостаткам этого устройства следует отнести и большой объем механической обработки сложных внешних и внутренних форм поверхности корпуса преобразователя, что значительно повышает себестоимость его изготовления. И в целом, устройство имеет узкий диапазон применения.In this device, the ultrasonic energy emitted by the transducer into the voiced liquid is not used with maximum efficiency, because the radiation passes through a corrosion-resistant sleeve, in which additional power losses occur. The disadvantages of this device include a large amount of machining of complex external and internal forms of the surface of the housing of the Converter, which significantly increases the cost of its manufacture. And in general, the device has a narrow range of applications.

Известна также и установка ультразвуковой очистки изделий, содержащая технологическую ванну в виде пенала, на внешней стороне которой расположены пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи и демпфер паразитных изгибных колебаний (на чертеже не показан). Пенал имеет два патрубка с клапанами и находится в герметичном корпусе, а его параметры и расположение пьезоэлектрических преобразователей обеспечивает работу в резонансном режиме. Технологическая ванна, выполненная в виде пенала круглой формы, имеет определенные параметры, обеспечивающие его режим работы на резонансной частоте. Пьезокерамические преобразователи электрически связаны с блоком управления, обеспечивающим индивидуальное, погрупповое или совместное их включение. Для удаления сильных загрязнений между внутренней стороной пенала и корпусом с обрабатываемыми деталями имеются акустические проводники, выполненные в виде съемных или зажимных вставок, настроенных в резонансный режим с корпусом. Эта установка предназначена для ультразвуковой обработки трубок с ядерным топливом, находящихся в специальном корпусе в блоке тепловыделяющей сборки (ТВС) атомных станций. (См. Патент РФ №2368435 В08В 3/12, опубл. 27.09.2009 г.). Данная установка по своему назначению, решаемой задаче и технической сущности принята в качестве прототипа.Also known is the installation of ultrasonic cleaning of products containing a technological bath in the form of a pencil case, on the external side of which there are piezoelectric ultrasonic transducers and a damper of parasitic bending vibrations (not shown in the drawing). The case has two nozzles with valves and is located in a sealed enclosure, and its parameters and the location of the piezoelectric transducers ensures resonant operation. A technological bathtub made in the form of a round-shaped pencil case has certain parameters that ensure its operating mode at a resonant frequency. Piezoceramic transducers are electrically connected to a control unit that provides their individual, group or joint inclusion. To remove strong impurities between the inner side of the pencil case and the body with the workpiece, there are acoustic conductors made in the form of removable or clamping inserts tuned in resonance mode with the body. This installation is designed for ultrasonic treatment of nuclear fuel tubes located in a special housing in the fuel assembly (FA) of nuclear power plants. (See RF Patent No. 2368435 B08B 3/12, publ. September 27, 2009). This installation for its purpose, the task at hand and the technical nature of the adopted as a prototype.

Однако и этой установке присущи недостатки, которые значительно снижают эффективность очистки.However, this installation also has drawbacks that significantly reduce the cleaning efficiency.

Анализ описания и чертежей показывает, что данное техническое решение конструктивно детально не проработано, о чем свидетельствуют встречающиеся в тексте описания и формулы фразы типа: «...ванна выполнена в виде пенала круглой формы, имеющего определенные параметры», т.е. без раскрытия содержания этих параметров, что в ультразвуковой технике недопустимо.The analysis of the description and drawings shows that this technical solution has not been structurally worked out in detail, as evidenced by phrases like: “... the bathtub is made in the form of a round pencil case with certain parameters”, i.e. without disclosing the content of these parameters, which is unacceptable in ultrasonic technology.

Не отражается ни в тексте описания, ни в чертежах и такой важный в ультразвуковом устройстве параметр, как демпфер гашения изгибных колебаний, хотя, как известно, для его эффективности он должен быть выполнен на основании строгих расчетов и установлен в определенном месте. См., например, взятый за прототип этой установки патент РФ №2188085 МПК В08В 3/12).Neither in the description text nor in the drawings is reflected such an important parameter in an ultrasonic device as a damping damper for bending vibrations, although, as is known, for its effectiveness it must be performed on the basis of rigorous calculations and installed in a certain place. See, for example, the RF patent No. 2188085 IPC B08B 3/12 taken as a prototype of this installation).

Ничего не говорится в тексте об установке и способе крепления преобразователей, их мощности, не описаны также материал, форма и размеры зажимных вставок, не описано их размещение, что имеет немаловажное значение при передаче ультразвуковых колебаний, в частности, при переходе ультразвуковых колебаний от зажимных вставок к корпусу в случае изготовления их из различных материалов, на границе раздела двух сред будут иметь место значительные потери энергии.Nothing is said in the text about the installation and method of mounting the transducers, their power, the material, shape and dimensions of the clamping inserts are also not described, their location is not described, which is of no small importance when transmitting ultrasonic vibrations, in particular, when ultrasonic vibrations are transferred from clamping inserts to the case in the case of their manufacture from various materials, significant energy losses will occur at the interface between the two media.

Все эти недостатки и сама конструкция установки ультразвуковой очистки изделий создают не только непредсказуемость в достижении технического результата - повышения эффективности очистки трубок ТВС атомных станций, обозначенного в описании изобретения, но и вызывают сомнения в ее работоспособности в целом.All these shortcomings and the very design of the ultrasonic cleaning device create not only unpredictability in achieving a technical result - increasing the cleaning efficiency of fuel assemblies of nuclear power plants, indicated in the description of the invention, but also raise doubts about its operability as a whole.

Излучатели, расположенные по окружности трубы вокруг шестигранного пенала ТВС, не могут работать эффективно, так как для того, чтобы ультразвуковой энергии проникнуть через стенку пенала, необходимо чтобы расстояние от поверхности каждого излучателя до стенки шестигранного пенала было равным половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости, а так как поверхности излучателей расположены по окружности, а пенал ТВС имеет шестигранную форму, то соблюсти это условие невозможно, т.к. расстояние от шестигранной поверхности до цилиндрической поверхности является переменной величиной. Поэтому большая часть ультразвуковой энергии отразится от стенок пенала наружу. Таким образом, очистить трубки, находящиеся внутри пенала при такой конструкции практически невозможно или в лучшем случае малоэффективноEmitters located around the pipe circumference around the FA fuel cap can not work efficiently, because in order for ultrasonic energy to penetrate the wall of the can, it is necessary that the distance from the surface of each emitter to the wall of the hex canister is equal to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the fluid, and since the surfaces of the emitters are located around the circumference, and the fuel assembly canister has a hexagonal shape, it is impossible to comply with this condition, because the distance from the hexagonal surface to the cylindrical surface is a variable. Therefore, most of the ultrasonic energy will be reflected from the walls of the pencil case to the outside. Thus, to clean the tubes inside the pencil case with such a design is practically impossible or at best ineffective

Дело в том, что на атомных станциях при теплообмене на трубках ТВС, содержащих ядерное топливо, происходит интенсивное отложение солей и образовании накипи, что приводит, во-первых, к их перегреву, а во-вторых к потере КПД. Более того, при перегреве трубок из-за образовавшегося солевого слоя и накипи возможно нарушение их целостности, что категорически недопустимо, поэтому, дорогостоящие трубки приходится заменять, несмотря на то, что ядерное топливо в них еще не выработало свой ресурс. Сложность решения задачи удаления солей и накипи заключается в том, что они находятся внутри шестигранного неразборного пенала-корпуса ТВС. Задача решается путем пропускания через пенал технологической жидкости, омывающей трубки при одновременной обработке ее через стенку пенала мощным ультразвуковым излучением, которое осуществляется созданной установкой, заявляемой в качестве полезной модели.The fact is that at nuclear plants during heat transfer on fuel assemblies containing nuclear fuel, salts are deposited intensively and scale is formed, which leads, firstly, to their overheating, and secondly to loss of efficiency. Moreover, during overheating of the tubes due to the formed salt layer and scale, their integrity may be violated, which is categorically unacceptable, therefore, expensive tubes have to be replaced, despite the fact that the nuclear fuel in them has not yet exhausted its life. The difficulty in solving the problem of removing salts and scale is that they are located inside the hexagonal non-separable TVS canister case. The problem is solved by passing through a pencil case a process fluid washing the tube while simultaneously processing it through the wall of the pencil case with powerful ultrasonic radiation, which is carried out by the created installation, which is claimed as a utility model.

Технический результат - повышение эффективности очистки поверхностей трубок с ядерным топливом, находящемся в пеналах блоков рабочих кассет и теловыделяющимх сборок (ТВС) на атомных станциях достигается за счет того, что корпус установки выполнен в виде многогранного каркаса из жестко соединенных между собой вертикальных стоек и горизонтальных стяжек, при этом в верхней его части коаксиально расположено многогранное по форме установочно-направляющее гнездо, внешний контур которого соединен радиальными стяжками с корпусом установки. Причем, преобразователи с излучателями, выполненные герметично из коррозионно-стойкого материала установлены на горизонтальных стяжках вдоль каждой грани корпуса вплотную друг к другу с возможностью контактирования излучателей непосредственно с озвучиваемой жидкостью, создавая в ней равномерное плотное ультразвуковое поле, охватывающее поверхность обрабатываемого изделия. Сварной шов, выполненный вокруг каждого излучателя, служит одновременно и демпфером гашения изгибных колебаний. Для снижения негативного воздействия друг на друга расположенных напротив преобразователей, создания вихревых потоков в рабочей жидкости, повышения ее химической активности и повышения, таким образом эффективности отмывки поверхностей трубок, преобразователи, расположенные на каждой паре смежных граней подсоединены к ультразвуковым генераторам стойки управления с разнесением по фазам.EFFECT: increased efficiency of cleaning surfaces of tubes with nuclear fuel located in canisters of working cassette blocks and fuel assembly assemblies (FAs) at nuclear power plants is achieved due to the fact that the unit’s casing is made in the form of a multifaceted frame made of vertical struts and horizontal ties rigidly interconnected in this case, in its upper part, a multi-faceted installation-guide socket is coaxially located, the outer contour of which is connected by radial ties to the installation case. Moreover, transducers with emitters, made hermetically from a corrosion-resistant material, are mounted on horizontal screeds along each face of the body close to each other with the possibility of contacting the emitters directly with the voiced fluid, creating a uniform dense ultrasonic field covering the surface of the workpiece. A weld made around each emitter serves simultaneously as a damping damper for bending vibrations. In order to reduce the negative impact of the opposite transducers, create vortex flows in the working fluid, increase its chemical activity and thus increase the efficiency of washing the surfaces of the tubes, the transducers located on each pair of adjacent faces are connected to the ultrasonic generators of the control rack with phase diversity .

Для обеспечения одинакового расстояния от поверхностей излучателей до граней пенала ТВС (половины длины ультразвуковой волны в омывающей жидкости) вдоль всей длины пенала излучатели размещены на гранях корпуса, копирующего форму пенала ТВС, внутри которого находятся очищаемые трубки. Для этого же с целью обеспечения точного центрирования тепловыделяющей сборки внутри корпуса установочно-направляющее гнездо выполнено коаксиально корпусу с числом граней, соответствующим форме пенала ТВС и корпуса устройства (например - шестигранным), при этом длина его составляет предпочтительно одну пятую часть общей длины корпуса установки. Для эффективного удаления солей и накипей с поверхностей трубок, находящихся, интенсивность ультразвукового излучения должна находиться в интервале от 1 до 2 Вт/см², а расстояние между излучателями в преобразователе должно быть как можно меньшим, предпочтительно оно должно находиться в пределах ¹/₄ длины волны ультразвуковых колебаний.To ensure the same distance from the surfaces of the emitters to the faces of the FA assembly (half the length of the ultrasonic wave in the washing fluid) along the entire length of the case, the emitters are placed on the sides of the housing that copies the shape of the FA assembly, inside which there are cleaned tubes. To this end, in order to ensure accurate centering of the fuel assembly inside the housing, the mounting-guide socket is made coaxial to the housing with the number of faces corresponding to the shape of the FA assembly and the device housing (for example, hexagonal), and its length is preferably one fifth of the total length of the installation housing. To effectively remove salts and incrustations from surfaces of the tubes, which are the intensity of the ultrasonic radiation must be in the range of 1 to 2 W / cm ^2, and the distance between the emitters in the transmitter should be as small as possible, preferably it should be within ^{a _1/4-length} waves of ultrasonic vibrations.

На этот технический результат работает и выбор материала корпуса и излучателей, так как в этом случае титан является не только лучшим проводником ультразвука, но и обладает высокой антикоррозионной стойкостью при использованию его в агрессивной среде. В целях соблюдения только антикоррозионных свойств корпус установки может быть выполнен из нержавеющей стали. Три вертикальные стойки корпуса выполнены удлиненными и снабжены с торца конусными ловителями, обеспечивающими жесткую фиксацию по месту технологического размещения. Повышает эффективность очистки и выбранное расстояние от излучающей поверхности преобразователей до поверхности обрабатываемого изделия (поверхности ТВС), которое находится в пределах длины полуволны ультразвуковых колебаний.The choice of body material and emitters also works for this technical result, since in this case titanium is not only the best conductor of ultrasound, but also has high corrosion resistance when used in an aggressive environment. In order to comply only with the anticorrosion properties, the unit body can be made of stainless steel. Three vertical racks of the casing are made elongated and equipped with end cone catchers, providing a rigid fixation at the place of technological placement. Increases the cleaning efficiency and the selected distance from the emitting surface of the transducers to the surface of the workpiece (fuel assembly surface), which is within the half-wavelength of ultrasonic vibrations.

Расстояние между горизонтальными стяжками корпуса установки выбрано равным длине корпуса преобразователя, которая составляет около 300 мм.The distance between the horizontal ties of the installation case is chosen equal to the length of the converter case, which is about 300 mm.

Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид корпуса установки для ультразвуковой очистки рабочих кассет и тепловыделяющих сборок атомных реакторов в аксонометрии, на фиг.2 показан вид сверху установки с преобразователями, на фиг.3 отражен разрез по А-А на фиг.1, на фиг.4 показана фасадная часть преобразователя с излучателями (Узел I), на фиг.5 изображен конусный ловитель, (Узел II) и на фиг.6 изображена установка, расположенная в камере технологической ванны.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a general view of the apparatus for ultrasonic cleaning of working cassettes and fuel assemblies of atomic reactors in a perspective view, Fig. 2 shows a top view of the apparatus with converters, Fig. 3 shows a section along aa to figure 1, figure 4 shows the front part of the transducer with emitters (Site I), figure 5 shows a cone trap, (Site II) and figure 6 shows the installation located in the chamber of the process bath.

Установка для ультразвуковой очистки рабочих кассет и тепловыделяющих сборок атомных реакторов содержит корпус 1, пьезокекрамические преобразователи 2 (далее - преобразователи), стойку управления 3 с ультразвуковыми генераторами 4. Корпус 1 выполнен в виде многогранного каркаса из жестко соединенных между собой вертикальных стоек 5 и горизонтальных стяжек 6. В верхней части корпуса 1 имеется установочно-направляющее гнездо 7 для размещения в нем обрабатываемого изделия в виде многогранного пенала, внутри которого находятся трубки с ядерным топливом 8, при этом внешний контур установочно-направляющего гнезда 7 симметрично повторяет форму многогранного корпуса 1, и многогранного пенала 8 и соединен с корпусом 1 радиальными стяжками 9. Преобразователи 2 с излучателями 10 выполнены герметично с помощью сварки из коррозионностойкого материала, в частности из титана и установлены на горизонтальных стяжках 6 каждой грани корпуса 1. Расстояние между стяжками равно длине корпуса преобразователя 2. Преобразователи смонтированы вдоль граней вплотную друг к другу, с возможностью контактирования излучателей непосредственно с озвучиваемой жидкостью, создавая в ней плотное сплошное ультразвуковое поле. При этом все преобразователи 2, расположенные на смежных гранях 11 и 12, подсоединены к ультразвуковым генераторам 4, подключенным к трехфазной сети с разнесением по фазам A, B, C, N. Для обеспечений коррозионной стойкости вертикальные стойки 5 и горизонтальные стяжки 6 могут быть изготовлены из нержавеющей стали. Расстояние от излучающей поверхности 10 до стенки пенала 8 должно быть равным половине длины волны в жидкости на рабочей частоте ультразвуковых колебаний, так как такое расстояние снижает потери энергии при прохождении ультразвуковой волны через стенки пенала за счет уменьшения коэффициента отражения, что позволяет существенно снизить необходимую мощность излучателей 10. На поверхности мембраны 13 преобразователя 2 закреплены с помощью сварного шва 14 в два ряда шесть излучателей с общей потребляемой мощностью 300 Вт, что дает возможность получить интенсивность ультразвукового излучения в пределах от 1,0 до 2,0 Вт/см², обеспечивающую высокую производительность и качество удаления солей и накипей с поверхностей тепловыделяющих трубок с ядерным топливом. Сварные швы 14, выполняющие дополнительную функцию гашения изгибных колебаний, мембраны 13 от преобразователей 2, дают возможность располагать излучатели 10 достаточно близко друг к другу, предпочтительно на расстоянии, равном ¼ длины волны, что также обуславливает повышение интенсивности ультразвуковых колебаний.An apparatus for ultrasonic cleaning of working cassettes and fuel assemblies of atomic reactors comprises a housing 1, piezoceramic transducers 2 (hereinafter referred to as transducers), a control rack 3 with ultrasonic generators 4. The housing 1 is made in the form of a multifaceted frame of vertically mounted struts 5 and horizontal ties rigidly interconnected 6. In the upper part of the housing 1 there is a mounting-guide socket 7 for placing the workpiece in it in the form of a multifaceted pencil case, inside of which there are tubes with nuclear m fuel 8, while the outer contour of the mounting-guide socket 7 symmetrically repeats the shape of the multi-faceted housing 1, and the multi-faceted pencil case 8 and is connected to the housing 1 by radial ties 9. Converters 2 with emitters 10 are made hermetically by welding from corrosion-resistant material, in particular from titanium and mounted on horizontal screeds 6 of each face of the housing 1. The distance between the screeds is equal to the length of the housing of the transducer 2. The transducers are mounted along the faces close to each other, with the possibility of contact ation radiators directly from the sonicated liquid, creating in it a dense continuous ultrasonic field. Moreover, all transducers 2 located on adjacent faces 11 and 12 are connected to ultrasonic generators 4 connected to a three-phase network with phase spacing A, B, C, N. To ensure corrosion resistance, vertical posts 5 and horizontal couplers 6 can be made from stainless steel. The distance from the emitting surface 10 to the wall of the pencil case 8 should be equal to half the wavelength in the liquid at the operating frequency of ultrasonic vibrations, since this distance reduces energy loss when the ultrasonic wave passes through the walls of the pencil case by reducing the reflection coefficient, which can significantly reduce the required power of the emitters 10. On the surface of the membrane 13 of the converter 2, six emitters with a total power consumption of 300 W are fixed in two rows with a weld 14 in two rows, which makes it possible to to obtain the intensity of ultrasonic radiation in the range from 1.0 to 2.0 W / cm ² , providing high performance and the quality of the removal of salts and scale from the surfaces of fuel tubes with nuclear fuel. Welds 14, performing the additional function of damping bending vibrations of the membrane 13 from the transducers 2, make it possible to arrange the emitters 10 sufficiently close to each other, preferably at a distance equal to ¼ wavelength, which also leads to an increase in the intensity of ultrasonic vibrations.

Управляющая стойка 4 укомплектована платами ультразвуковых генераторов 4 по количеству имеющихся преобразователей и блоком регулирования мощности ультразвука (на фиг. не показаны). Для обеспечения устойчивости положения установки в камере 15 технологической ванны 16 (фиг.6) три вертикальные стойки 5 выполнены удлиненными и снабжены в торцах конусными ловителями 17, ответно сопрягаемыми по месту их посадки. Технологическая ванна 16 заполнена жидкостью, преимущественно водой, и имеет входные и выходные патрубки 18 и 19., по которым поступает в пенал обрабатывающая жидкость. Технологическая ванна 16 не входит в состав установки для ультразвуковой обработки изделий, так как предназначена для обеспечения дополнительных условий, не связанных собственно с процессом ультразвуковой очистки трубок ТВС.The control rack 4 is equipped with boards of ultrasonic generators 4 by the number of available transducers and an ultrasound power control unit (not shown in FIG.). To ensure the stability of the installation position in the chamber 15 of the technological bath 16 (Fig.6) three vertical racks 5 are made elongated and equipped at the ends with conical catchers 17, mating in response at the place of their landing. The process bath 16 is filled with a liquid, mainly water, and has inlet and outlet nozzles 18 and 19., through which the processing fluid enters the canister. Technological bath 16 is not part of the installation for ultrasonic processing of products, as it is intended to provide additional conditions not related to the process of ultrasonic cleaning of fuel assemblies.

Установка для ультразвуковой очистки изделий работает следующим образом. Корпус 1 установки помещается в технологическую ванну 16, в камере 15 которой жестко фиксируется по месту размещения ловителями 17 в ответных позициях (на фиг. не показаны), после чего через установочно-направляющее гнездо 7 в корпус 1 загружают пенал 8 с тепловыделяющими трубками внутри, а камеру 15 заполняют жидкостью, при этом в пенал 8 через патрубок 18 подают напроход рабочую жидкость, которая, омывая трубки внутри пенала, уходит через патрубок 19. Затем с плат ультразвуковых генераторов 4 управляющей стойки 3 на пьезокерамические преобразователи 2 поступает синусоидальный электрический сигнал частотой 20-25 кГц, который преобразуется излучателями 10 в механические колебания той же частоты. Высокочастотные колебания, передающиеся в жидкость, заполняющую камеру 15 технологической ванны 16 вызывают в ней акустические течения и кавитацию, что способствует интенсификации очистки поверхностей обрабатываемых изделий. Для обеспечения минимальных потерь при прохождении ультразвуковой волны внутрь пенала ТВС ультразвуковые преобразователи расположены по периметру пенала 8 на расстоянии, от стенки ТВС, равном половине длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости. Стойка управления 3 предполагает как ручной, так и дистанционный режим управления.Installation for ultrasonic cleaning of products operates as follows. The housing 1 of the installation is placed in the process bath 16, in the chamber 15 of which is rigidly fixed at the place of placement by the catchers 17 in reciprocal positions (not shown in Fig.), After which, through the installation-guide socket 7, a case 8 is loaded with heat-generating tubes inside, and the chamber 15 is filled with liquid, while in the case 8, a working fluid is supplied through the pipe 18, which, washing the tubes inside the case, leaves through the pipe 19. Then from the boards of the ultrasonic generators 4 of the control rack 3 to the piezoceramic transducers If 2, a sinusoidal electrical signal with a frequency of 20-25 kHz is supplied, which is converted by emitters 10 into mechanical vibrations of the same frequency. High-frequency vibrations transmitted to the liquid filling the chamber 15 of the process bath 16 cause acoustic flows and cavitation in it, which helps to intensify the cleaning of surfaces of the processed products. To ensure minimal losses during the passage of an ultrasonic wave into the FA assembly, ultrasonic transducers are located along the perimeter of the case 8 at a distance from the FA assembly equal to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the fluid. Rack 3 assumes both manual and remote control mode.

Дистанционный режим управления осуществляется с центрального компьютера 20, где программно задаются необходимые по технологии режимы обработки изделий и анализируется работоспособность отдельных узлов установки. С каждой из имеющихся плат генераторов 4 на компьютер поступают сигналы, дающие информацию о работоспособном состоянии определенной платы и соответствующего ей преобразователя, после чего дается команда на запуск процесса обработки. По истечении времени, необходимого для обработки изделий на платы генераторов поступает запрещающий сигнал, отключающий процесс ультразвуковой обработки (фиг.3).The remote control mode is carried out from the central computer 20, where the software sets the necessary processing modes for the products and analyzes the performance of individual units of the installation. From each of the available boards of the generators 4, signals are sent to the computer that give information about the working state of a certain board and its corresponding converter, after which a command is given to start the processing process. After the time required for processing the products on the generator board receives a prohibitory signal that disables the ultrasonic processing process (figure 3).

Эффективность ультразвуковой очистки изделий подтверждена испытаниями макетного образца, а изготовленный первый образец «Установки ультразвуковой очистки рабочих кассет и тепловыделяющих сборок атомных реакторов» поставлен в эксплуатацию на Нововоронежскую атомную станцию.The effectiveness of ultrasonic cleaning of products is confirmed by tests of a prototype, and the first sample manufactured, “Installations of ultrasonic cleaning of working cassettes and fuel assemblies of nuclear reactors”, was put into operation at the Novovoronezh nuclear plant.

Использование предложенной полезной модели только в атомной энергетике позволит продлить срок эксплуатации дорогостоящих рабочих кассет и тепловыделяющих сборок на атомных станциях, что даст значительную экономию денежных средств и материалов.Using the proposed utility model only in nuclear energy will extend the life of expensive work cartridges and fuel assemblies at nuclear plants, which will result in significant savings in money and materials.

Claims

1. Installation of ultrasonic cleaning of working cassettes and fuel assemblies of atomic reactors, comprising a housing, piezoceramic transducers and a control rack containing ultrasonic generators, to which the transducers are connected, characterized in that the housing is made in the form of a multifaceted frame of vertical racks and horizontal rigidly interconnected screeds, while in its upper part there is a coaxially located installation-guide socket similar to the workpiece in shape, an external contact which is connected by radial screeds to the installation case, and transducers with emitters made of hermetically sealed corrosion-resistant material are mounted on horizontal screeds along each case face close to each other with the possibility of contacting the emitters directly with the voiced liquid, creating a continuous dense ultrasonic field in it while all transducers located on adjacent faces are connected to ultrasonic generators connected to a three-phase network with a phase shift .

2. Installation according to claim 1, characterized in that titanium is used as an anticorrosive metal.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the racks and couplers of the housing and the mounting-guide socket are made of stainless steel.

4. The installation according to claim 1, characterized in that its multifaceted housing and the installation-guide socket have a regular geometric shape similar to the shape of the product being cleaned, in particular hexagonal.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the distance from the surface of the transducer emitters to the workpiece is equal to the half-wavelength of ultrasonic vibrations.

6. The device according to claim 1, characterized in that the three vertical racks of the casing of the existing ones are made elongated, and each of them is equipped at the end with a conical catcher for precise fixation of the casing at the place of technological placement.

7. The device according to claim 1, characterized in that the distance between the two horizontal couplers of the housing is equal to the length of the housing of the Converter.

8. Installation according to claim 1, characterized in that the distance between the emitters on the transducer membrane is preferably chosen to be equal to one fourth of the wavelength of ultrasonic vibrations in the liquid.