RU145057U1

RU145057U1 - AMPOULE FOR THE WASTE HEATED ASSEMBLY

Info

Publication number: RU145057U1
Application number: RU2014111351/07U
Authority: RU
Inventors: Петр Михайлович Гаврилов; Юрий Вячеславович Гамза; Борис Николаевич Бараков; Юрий Сергеевич Ильиных; Игорь Андреевич Рыбалкин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат"
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-09-10

Abstract

Ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки, включающая цилиндрический корпус с дном и крышку с установленной в ней пружиной, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, включающего выполненные в верхней части корпуса и нижней части крышки кольцевые канавки, отличающаяся тем, что в кольцевых канавках корпуса и крышки выполнены конические проточки, в корпусе - в верхней части канавки, а в крышке - в нижней, с получением направленных навстречу друг другу радиусных конических зубьев при их разделении на корпусе продольными пазами, а на крышке выборками, причем радиусные конические зубья на крышке выполнены с возможностью перемещения по продольным пазам корпуса и вхождения в коническую проточку корпуса, радиусные конические зубья на корпусе выполнены с возможностью их размещения в выборках, выполненных на крышке, и вхождения в коническую проточку крышки, а угол наклона конических проточек не превышает угол трения "сталь по стали".An ampoule for a spent fuel assembly, including a cylindrical body with a bottom and a cover with a spring installed in it, fixed in the upper part of the body using a locking device, including grooves made in the upper part of the body and the lower part of the cover, characterized in that in the annular grooves of the body and covers are made of conical grooves, in the case - in the upper part of the grooves, and in the cover - in the bottom, with receiving radial bevel teeth directed towards each other when they are divided into bodies mustache with longitudinal grooves, and on the lid with selections, moreover, the radial bevel teeth on the lid are arranged to move along the longitudinal grooves of the housing and enter the conical groove of the housing, the radial bevel teeth on the housing are made with the possibility of their placement in the samples made on the lid, and entering conical groove of the cover, and the angle of inclination of the conical grooves does not exceed the angle of friction "steel on steel".

Description

Полезная модель относится к атомной энергетике, в частности, к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) реактора РБМК-1000. Загруженные пучками твэлов ампулы транспортируются в транспортном упаковочном комплекте железнодорожным транспортом в сухое хранилище, где перегружаются в пеналы для их долговременного хранения.The utility model relates to nuclear energy, in particular, to the management of spent nuclear fuel, and more particularly, to an ampoule that houses a bundle of fuel elements (fuel elements) of the spent fuel assembly (SFA) of the RBMK-1000 reactor. Ampoules loaded with bundles of fuel rods are transported in a transport packaging set by rail to a dry storage, where they are loaded into canisters for their long-term storage.

Известна ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки, выполненная в соответствии с патентом №2353010, G21F 5/008 по проекту 1621-28-0007-01 ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения» (ОАО ЦКБМ), содержащая цилиндрический корпус с дном, крышку с установленной в ней пружиной, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, установленную в корпусе с зазором в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего высыпанию частиц топлива из ампулы. Лабиринтное уплотнение выполнено на крышке в виде кольцевых канавок. Пружина служит для предотвращения перемещения загруженного в ампулу пучка твэлов при его транспортировке в горизонтальном положении.Known ampoule for spent fuel assembly, made in accordance with patent No. 2353010, G21F 5/008 according to project 1621-28-0007-01 of OJSC Central Design Bureau of Mechanical Engineering (OJSC TsKBM), containing a cylindrical body with a bottom, a lid with installed spring, fixed in the upper part of the housing using a locking device installed in the housing with a gap in the form of a labyrinth seal, preventing the spillage of fuel particles from the ampoule. The labyrinth seal is made on the cover in the form of annular grooves. The spring serves to prevent the movement of the bundle of fuel rods loaded into the ampoule during its transportation in a horizontal position.

Фиксация крышки осуществляется запорным устройством, выполненным в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке крышки и требующего при снятии крышки его сжатия стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы через отверстия в корпусе. Кольцевая канавка снабжена внизу фаской, на которой размещается пружинное разрезное кольцо в свободном состоянии. При сцеплении крышки с корпусом и подъеме ампулы за крышку пружинное разрезное кольцо, находящееся на конической поверхности фаски, упирается в кромку кольцевой канавки, выполненной на корпусе. Пружинное разрезное кольцо выполнено из проволоки 12Х18Н10Т диаметром 3,01 мм.The lid is fixed by means of a locking device made in the form of a spring split ring installed in the annular groove of the lid and requiring compression when removing the lid by rods of the lid opening mechanism acting on the outside of the ampoule through openings in the case. The annular groove is provided with a chamfer at the bottom, on which the spring split ring is placed in a free state. When the cover engages with the body and the ampoule is lifted by the cover, the spring split ring located on the conical surface of the chamfer abuts against the edge of the annular groove made on the body. The split spring ring is made of 12X18H10T wire with a diameter of 3.01 mm.

К недостаткам известной ампулы относится то, что выполнение пружинного разрезного кольца из проволоки обеспечивает линейные контакты при взаимодействии кольца с кромкой кольцевой канавки корпуса и с конической поверхностью фаски на крышке, что, в свою очередь, приводит к повышенному удельному давлению на кольцо и его деформациям.The disadvantages of the known ampoules include the fact that the implementation of the spring split ring from the wire provides linear contacts during the interaction of the ring with the edge of the annular groove of the housing and with the conical surface of the chamfer on the lid, which, in turn, leads to increased specific pressure on the ring and its deformations.

Расположение пружинного разрезного кольца на конической поверхности фаски может привести к его перекосам и при дистанционной постановке крышки в корпус к неравномерному воздействию кромки кольцевой канавки корпуса по длине кольца и возникновению местных скручивающих кольцо усилий, что также может привести к его деформациям.The location of the spring split ring on the conical surface of the chamfer can lead to distortions and when the lid is placed in the housing remotely, the edge of the housing groove along the length of the ring and the occurrence of local forces twisting the ring are uneven, which can also lead to its deformation.

На практике, на АЭС наблюдались десятки случаев невозможности установки крышки на корпус после загрузки в него пучка твэлов, вследствие деформаций пружинных разрезных колец.In practice, dozens of cases of the inability to install the cover on the housing after loading a bundle of fuel rods due to deformations of spring split rings were observed at the NPP.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в жесткой фиксации положения крышки относительно корпуса ампулы и сокращении продолжительности загрузки пучков твэлов в ампулы.The technical result that can be obtained by implementing the utility model consists in rigidly fixing the position of the cover relative to the ampoule body and reducing the duration of loading the fuel bundles into ampoules.

Для достижения названного технического результата в предлагаемой ампуле для отработавшей тепловыделяющей сборки, в отличие от известной, содержащей цилиндрический корпус с дном и крышку с установленной в ней пружиной, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, включающего выполненные в верхней части корпуса и нижней части крышки кольцевые канавки, в кольцевых канавках корпуса и крышки выполнены конические проточки, в корпусе - в верхней части канавки, а в крышке - в нижней, с получением направленных навстречу друг другу радиусных конических зубьев при их разделении на корпусе продольными пазами, а на крышке выборками. Радиусные конические зубья на крышке выполнены с возможностью перемещения по продольным пазам корпуса и вхождения в коническую проточку корпуса. Радиусные конические зубья на корпусе выполнены с возможностью их размещения в выборках, выполненных на крышке, и вхождения в коническую проточку крышки. Угол наклона конических проточек не превышает угол трения «сталь по стали».To achieve the named technical result in the proposed ampoule for the spent fuel assembly, in contrast to the known one, containing a cylindrical body with a bottom and a cover with a spring installed in it, fixed in the upper part of the housing using a locking device, including those made in the upper part of the housing and the lower part covers grooves, conical grooves are made in the grooves of the body and the cover, in the body - in the upper part of the groove, and in the cover - in the bottom, with directional I fly each other with radial bevel teeth when they are separated on the body by longitudinal grooves, and on the lid by selections. Radius bevel teeth on the cover are made with the possibility of moving along the longitudinal grooves of the housing and entering into the conical groove of the housing. Radial bevel teeth on the body are made with the possibility of their placement in the samples made on the lid, and entering the conical groove of the lid. The angle of the conical grooves does not exceed the angle of friction "steel on steel".

Выполнение в кольцевых канавках корпуса и крышки конических проточек, в корпусе - в верхней части канавки, а в крышке - в нижней, с получением направленных навстречу друг другу радиусных конических зубьев при их разделении на корпусе продольными пазами, а на крышке выборками, выполнение радиусных конических зубьев на крышке с возможностью перемещения по продольным пазам корпуса и вхождения в конические проточки корпуса, выполнение радиусных конических зубьев на корпусе с возможностью их размещения в выборках, выполненных на крышке, и вхождения в коническую проточку крышки, позволяют при вертикальном перемещении крышки перемещать ее зубья по пазам, выполненным в корпусе, и располагать их ниже конических канавок корпуса, а при последующем повороте и поднятии крышки вводить зубья крышки в конические проточки корпуса, а зубья корпуса в конические проточки крышки, обеспечивая жесткую фиксацию крышки относительно корпуса в вертикальном направлении. Снятие крышки с корпуса, осуществляемое ее вертикальным перемещением и поворотом в обратную сторону, также позволяет сократить общую продолжительность загрузки пучков твэлов в предлагаемую ампулу, по сравнению с известной, за счет исключения операций по установке, ориентированию и сжатию пружинного разрезного кольца стержнями механизма вскрытия крышки.Execution of conical grooves in the annular grooves of the body and the cover, in the body in the upper part of the groove, and in the cover in the lower, to obtain radial bevel teeth directed towards each other when they are separated on the body by longitudinal grooves, and on the cover by selections, making radial conical teeth on the cover with the ability to move along the longitudinal grooves of the body and enter into the tapered grooves of the body, the implementation of radial bevel teeth on the body with the possibility of their placement in the samples made on the cover, and Dentia in the conical groove of the cover, allows for vertical movement of the cover to move its teeth along the grooves made in the housing, and place them below the conical grooves of the housing, and with subsequent rotation and lifting of the cover, enter the teeth of the cover into the conical grooves of the housing, and the teeth of the housing into the conical grooves lids, providing a rigid fixation of the lid relative to the housing in the vertical direction. Removing the cover from the body by moving it vertically and turning it in the opposite direction also reduces the total loading time of the fuel rod bundles in the proposed ampoule, as compared to the known one, by eliminating the installation, orientation and compression of the spring split ring with the rods of the cover opening mechanism.

Выполнение угла наклона конических поверхностей впадин на корпусе и крышке, не превышающего угол трения «сталь по стали», позволяет с помощью пружины, установленной в крышке, получить при поджатии конических поверхностей зубьев крышки к коническим поверхностям зубьев корпуса силу трения, достаточную для фиксации крышки в корпусе от ее поворота и самопроизвольного расцепления с корпусом при транспортировке в горизонтальном положении.The angle of inclination of the conical surfaces of the depressions on the housing and the lid, not exceeding the angle of friction "steel on steel", allows using the spring installed in the lid, to obtain when compressing the conical surfaces of the teeth of the lid to the conical surfaces of the teeth of the housing, the friction force sufficient to fix the lid in the housing from its rotation and spontaneous disengagement with the housing during transportation in a horizontal position.

Предлагаемая ампула иллюстрируется чертежами, на которых приведены:The proposed ampoule is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - предлагаемая порожняя ампула в разрезе;in FIG. 1 - the proposed empty ampoule in the context;

на фиг. 2 - предлагаемая ампула в разрезе с загруженным пучком твэлов;in FIG. 2 - the proposed ampoule in the context of a loaded bundle of fuel rods;

на фиг. 3 - запирающее устройство ампулы в аксонометрической проекции;in FIG. 3 - locking device of the ampoule in axonometric projection;

Предлагаемая ампула (см. фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный в виде трубы 2 с дном 3 и горловиной 4, и крышку 5. В донышке 6 крышки 5 выполнено отверстие 7, в котором через шарик 8 установлен валик 9 с прикрепленной к нему шайбой 10.The proposed ampoule (see Fig. 1) contains a housing 1 made in the form of a pipe 2 with a bottom 3 and a neck 4, and a cover 5. A hole 7 is made in the bottom 6 of the cover 5, in which a roller 9 is installed through the ball 8 with it attached to it puck 10.

В крышке 5 выполнена расточка 11, в которой с возможностью вертикального перемещения установлена упорная втулка 12. Между шайбой 10 и упорной втулкой 12 установлена пружина 13 с предварительным сжатием, получающимся при упоре нижней кромки 14 упорной втулки 12 в кольцевой выступ 15 в крышке 5, который при установке крышки 5 на корпус 1 совпадает с верхним торцом 16 горловины 4.A bore 11 is made in the cover 5, in which a thrust sleeve 12 is mounted with vertical movement. Between the washer 10 and the thrust sleeve 12, a spring 13 is installed with preliminary compression, which is obtained by stopping the lower edge 14 of the thrust sleeve 12 in an annular protrusion 15 in the cover 5, which when installing the cover 5 on the housing 1 coincides with the upper end 16 of the neck 4.

Крышка 5 устанавливается на горловину 4 корпуса 1 и фиксируется на ней с помощью запирающего устройства 17.The cover 5 is installed on the neck 4 of the housing 1 and is fixed on it using a locking device 17.

Запирающее устройство 17 (см. фиг. 1 и 3) содержит выполненные в горловине 4 и нижней части крышки 5 кольцевые канавки 18 и 19 соответственно. В кольцевых канавках 18 и 19 выполнены конические проточки 20 и 21, причем коническая проточка 20 выполнена в верхней части канавки 18, а коническая проточка 21 в нижней части канавки 19. На горловине 4 выполнены продольные пазы 22 с образованием радиусных конических зубьев 24. На крышке 5 выполнены выборки 25 с образованием радиусных конических зубьев 26. При этом зубья 24 и 26 направлены навстречу друг другу. Радиусные конические зубья 26 на крышке 5 выполнены с возможностью вертикального перемещения по продольным пазам 22 на горловине 4, и вхождения в коническую проточку 20 корпуса, а радиусные конические зубья 24 на горловине 4 выполнены с возможностью их размещения в выборках 25 на крышке 5 и вхождения в коническую проточку 21 крышки 5. Углы α наклона конических проточек 20 и 21 равны и не превышают угол трения «сталь по стали». Поворот крышки относительно корпуса ограничен упорами 26, установленными в концах двух смежных конических зубьев 24.The locking device 17 (see. Fig. 1 and 3) contains made in the neck 4 and the lower part of the cover 5, annular grooves 18 and 19, respectively. In the annular grooves 18 and 19, conical grooves 20 and 21 are made, and the conical groove 20 is made in the upper part of the groove 18, and the conical groove 21 in the lower part of the groove 19. On the neck 4 longitudinal grooves 22 are made with the formation of radial bevel teeth 24. On the cover 5, samples 25 are made with the formation of radial bevel teeth 26. In this case, the teeth 24 and 26 are directed towards each other. Radial bevel teeth 26 on the cover 5 are made with the possibility of vertical movement along the longitudinal grooves 22 on the neck 4, and enter into the conical groove 20 of the housing, and the radius bevel teeth 24 on the neck 4 are made with the possibility of their placement in the samples 25 on the cover 5 and entering conical groove 21 of the cover 5. The inclination angles α of the conical grooves 20 and 21 are equal and do not exceed the friction angle “steel on steel”. The rotation of the cover relative to the housing is limited by stops 26 mounted at the ends of two adjacent bevel teeth 24.

Запирающее устройство 17 работает следующим образом.The locking device 17 operates as follows.

При установке крышки 5 на горловину 4 порожнего корпуса 1 вручную или дистанционно в защитной камере захватом (на чертежах не показан) при загруженном в корпус 1 пучке твэлов, крышка 5 перемещается вертикально до размещения ее радиусных конических зубьев 26 ниже радиусных конических зубьев 24. При установке крышки 5 на порожний корпус 1 упорная втулка 12 упирается своей нижней кромкой 18 в кольцевой выступ 15 в крышке 5 или в верхний торец 16 горловины 4, а пружина 13 при этом сжимается.When installing the cover 5 on the neck 4 of the empty housing 1 manually or remotely in the protective chamber by a gripper (not shown in the drawings) when a bundle of fuel rods is loaded into the housing 1, the cover 5 moves vertically until its radial bevel teeth 26 are placed below the radial bevel teeth 24. When installing cover 5 on the empty housing 1, the thrust sleeve 12 abuts with its lower edge 18 in the annular protrusion 15 in the cover 5 or in the upper end 16 of the neck 4, and the spring 13 is compressed.

Дальнейшим поворотом крышки 5 радиусные конические зубья 26 заводятся под радиусные конические зубья 24. При повороте крышки 5 сжатая между шайбой 10 и упорной втулкой 12 пружина 13 остается неподвижной, проворачиваясь на шарике 12, что практически исключает воздействие скручивающих усилий на пружину 13. После снятия осевого усилия с крышки 5, под действием усилия пружины 13 крышка 5 перемещается вверх, вводя радиусные конические зубья 26 в конические проточки 20, а радиусные конические зубья 24 в конические проточки 21. В результате обеспечивается жесткая фиксация крышки 5 относительно корпуса 1 в вертикальном направлении.By further turning the cover 5, the radial bevel teeth 26 are inserted under the radial bevel teeth 24. When the cover 5 is turned, the spring 13 compressed between the washer 10 and the thrust sleeve 12 remains stationary, turning on the ball 12, which practically eliminates the effect of torsional forces on the spring 13. After removing the axial forces from the cover 5, under the action of the force of the spring 13, the cover 5 moves upward, introducing the radial bevel teeth 26 into the conical grooves 20, and the radial bevel teeth 24 into the conical grooves 21. As a result, a clear fixation of the cover 5 relative to the housing 1 in the vertical direction.

Так как углы наклона конических проточек 20 и 21 равны и не превышают угол трения «сталь - по стали», то при поджатии пружиной 13 радиусных конических зубьев 24 и 26 друг к другу, то возникающая сила трения между ними, обеспечивает фиксацию крышки в корпусе от ее поворота и самопроизвольного расцепления с корпусом.Since the angles of inclination of the conical grooves 20 and 21 are equal and do not exceed the angle of friction “steel - on steel”, when the spring 13 compresses the radial bevel teeth 24 and 26 to each other, the friction force between them ensures the cover is fixed in the housing from its rotation and spontaneous disengagement from the body.

При установке крышки 5 на корпус 1 с загруженным в него пучком твэлов (см. фиг. 2) пружина 13, упирающаяся в торец пучка твэлов, сжимается с еще большим усилием, обеспечивая большее усилие поджатая радиусных конических зубьев 24 и 26 друг к другу, и более надежную фиксацию крышки 5 в корпусе 1.When the cover 5 is mounted on the housing 1 with the bundle of fuel rods loaded into it (see Fig. 2), the spring 13, which abuts against the end of the bundle of fuel rods, is compressed with even greater force, providing greater force pressed by the radial bevel teeth 24 and 26 to each other, and more reliable fixation of the cover 5 in the housing 1.

Для снятия крышки 5 с горловины 4 необходимо сначала подать крышку 5 вниз, сжимая пружину 13 и вывести радиусные конические зубья 26 из конических проточек 20, а затем повернуть крышку 5 до совмещения радиусных конических зубьев 26 с продольными пазами 22 с одновременным введением радиусных конических зубьев 24 в выборки 25 на крышке 5.To remove the cover 5 from the neck 4, it is first necessary to push the cover 5 downward, compressing the spring 13 and remove the radial bevel teeth 26 from the bevel grooves 20, and then turn the cover 5 until the radial bevel teeth 26 are aligned with the longitudinal grooves 22 while introducing the radial bevel teeth 24 in sample 25 on cover 5.

При этом запирающим устройством 17 обеспечивается жесткая фиксация крышек 5 с корпусами 1 при транспортировке их в горизонтальном положении контейнера железнодорожным транспортом.In this case, the locking device 17 provides a rigid fixation of the covers 5 with the cases 1 when transporting them in a horizontal position of the container by rail.

На АЭС с помощью имеющихся захвата и копирующих манипуляторов крышки 5 снимаются с корпусов 1. В защитной камере пучки твэлов устанавливаются в корпуса 1 ампул, после чего с помощью захвата и копирующего манипулятора на корпуса 1 устанавливаются крышки 5.At the nuclear power plant, using the existing gripper and copy manipulators, the covers 5 are removed from the housings 1. In the protective chamber, the fuel bundles are installed in the ampoules 1, after which the covers 5 are mounted on the housings 1 using the gripper and a copy manipulator.

Далее загруженные пучками твэлов ампулы устанавливаются в ячейки транспортного контейнера, в котором транспортируются в сухое хранилище.Next, the ampoules loaded with fuel bundles are installed in the cells of the transport container, in which they are transported to a dry storage.

Claims

An ampoule for a spent fuel assembly, including a cylindrical body with a bottom and a cover with a spring installed in it, fixed in the upper part of the body using a locking device, including grooves made in the upper part of the body and the lower part of the cover, characterized in that in the annular grooves of the body and covers are made of conical grooves, in the case - in the upper part of the grooves, and in the cover - in the bottom, with receiving radial bevel teeth directed towards each other when they are divided into bodies mustache with longitudinal grooves, and on the lid with selections, moreover, the radial bevel teeth on the lid are arranged to move along the longitudinal grooves of the housing and enter the conical groove of the housing, the radial bevel teeth on the housing are made with the possibility of their placement in the samples made on the lid, and entering conical groove of the cover, and the angle of inclination of the conical grooves does not exceed the angle of friction "steel on steel".