RU2281570C1

RU2281570C1 - Top shield of liquid-metal cooled reactor

Info

Publication number: RU2281570C1
Application number: RU2005100693/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Лешуков (RU); Андрей Юрьевич Лешуков; Максим Николаевич Свириденко (RU); Максим Николаевич Свириденко
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-08-10

Abstract

FIELD: nuclear engineering; liquid-metal cooled reactors.

SUBSTANCE: proposed nuclear-reactor top shield has stationary part provided with hole accommodating large rotary plug installed in a spaced relation; this plug has hole accommodating small rotary plug installed in a spaced relation. Large and small rotary plugs are provided with flanges and circular steps are made on stationary part under flange of large plug and under that of small plug. Small rotary plug is secured on large rotary plug and the latter is held in position on stationary part by means of support-rotating unit made in the form of ball bearings fitted with studs; their inner rings are mounted on flanges of both plugs and outer ones, on stationary part and on large plug at small plug end. Ball-bearing race of outer ring is vertically shifted downwards.

EFFECT: ability of replacing and repairing support-rotating units without removing small and large rotary plugs from stationary part.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области атомной техники, частности к конструкциям верхних защитных перекрытий ядерных реакторов с жидкометаллическим теплоносителем.The invention relates to the field of nuclear engineering, in particular to the designs of the upper protective floors of nuclear reactors with a liquid metal coolant.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является верхнее защитное перекрытие (ВЗП) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащее стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка, а в радиальных зазорах со стороны активной зоны размещены жидкостные затворы, причем большая и малая пробка снабжены фланцем, а под фланцами на стационарной части и на большой пробке имеется кольцевой выступ (И.Я.Емельянов и др. "Конструирование ядерных реакторов", М.: Энергоиздат, 1982. г. Стр.140-148, рис.6.8).The closest set of essential features to the proposed invention is the upper protective overlap (CDW) of a nuclear reactor with a liquid metal coolant, containing a stationary part made with a hole in which a large rotary plug is installed with a gap, there is a hole in the plug, a small hole is installed in it a rotary plug, and in the radial gaps from the side of the active zone there are liquid shutters, the large and small plugs are equipped with a flange, and under the flanges at a stationary hour there is an annular protrusion on a large cork (I.Ya. Emelyanov et al. "Design of nuclear reactors", M .: Energoizdat, 1982. P. 140-148, Fig. 6.8).

Кроме того, в над жидкостными затворами установлены опорно-поворотные узлы, выполненные в виде подшипников качения. Нижнее кольцо первого подшипника установлено в посадочном месте на кольцевом выступе стационарной части, при этом большая поворотная пробка фланцем опирается на его верхнее кольцо. Нижнее кольцо второго подшипника, расположенного между большой и малой поворотными пробками, установлено в посадочном месте на кольцевом выступе большой поворотной пробки, а малая поворотная пробка фланцем опирается на его верхнее кольцо.In addition, slewing-mounted units made in the form of rolling bearings are installed in the above the liquid gates. The lower ring of the first bearing is installed in a seat on the annular protrusion of the stationary part, while a large rotary plug flange rests on its upper ring. The lower ring of the second bearing, located between the large and small rotary plugs, is installed in a seat on the annular protrusion of the large rotary plug, and the small rotary plug flange rests on its upper ring.

Недостатки известной конструкции заключаются в том, что в случае возникновения аварийной ситуации на работающем реакторе, когда, например, давление над активной зоной может увеличиться на 1 атм, под действием подъемной силы (400 т) может произойти "всплытие" большой поворотной пробки и малой поворотной пробки, что может привести к радиоактивному выбросу в рабочее помещение над реактором.The disadvantages of the known design are that in the event of an emergency on a working reactor, when, for example, the pressure above the core can increase by 1 atm, under the action of a lifting force (400 t), a large turning plug and a small turning plug can “rise” plugs, which can lead to a radioactive release into the working room above the reactor.

Кроме того, в случае выхода из строя опорно-поворотных узлов, отсутствует возможность осуществления ремонтных работ, так как доступ к опорно-поворотным узлам закрыт фланцами малой и большой поворотных пробок.In addition, in case of failure of the slewing rings, there is no possibility of carrying out repairs, since access to the slewing rings is closed by the flanges of the small and large rotary plugs.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности, а также улучшение условий труда обслуживающего персонала.The present invention is to increase reliability, as well as improving working conditions of staff.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что позволяет исключить вероятность "всплытия" поворотных пробок в случае подъема давления в активной зоне при возникновении аварийной ситуации.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is that it eliminates the likelihood of "ascent" of rotary plugs in the event of a rise in pressure in the core in the event of an emergency.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет осуществлять работы по замене и ремонту опорно-поворотных узлов, не удаляя при этом малую и большую поворотные пробки из стационарной части.In addition, the proposed design allows for the replacement and repair of slewing-rotary assemblies without removing the small and large rotary plugs from the stationary part.

Указанная задача достигается за счет того, что в известном верхнем защитном перекрытии (ВЗП) ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащим стационарную часть, выполненную с отверстием, в котором с зазором установлена большая поворотная пробка, в пробке имеется отверстие, в нем с зазором установлена малая поворотная пробка, а в радиальных зазорах со стороны активной зоны размещены жидкостные затворы, причем большая и малая пробка снабжены фланцем, а под фланцами на стационарной части и на большой пробке имеется кольцевой выступ, малая поворотная пробка закреплена на большой поворотной пробке, большая поворотная пробка закреплена на стационарной части с помощью опорно-поворотных узлов, выполненных в виде шарикоподшипников, снабженных шпильками, при этом их внутренние кольца установлены на фланцах обеих пробок, а наружные на стационарной части и большой пробке со стороны малой.This problem is achieved due to the fact that in the well-known upper protective overlap (CDW) of a nuclear reactor with a liquid metal coolant containing a stationary part made with an opening in which a large rotary plug is installed with a gap, there is a hole in the plug, a small hole is installed in it with a gap a rotary plug, and in the radial clearances from the side of the core there are liquid shutters, the large and small plugs are provided with a flange, and under the flanges on the stationary part and on the large plug there is a ring a protrusion, a small rotary plug mounted on a large rotary plug, a large rotary plug mounted on a stationary part using slewing bearings made in the form of ball bearings equipped with studs, while their inner rings are mounted on the flanges of both plugs, and the outer on the stationary part and a big traffic jam from the small side.

Кроме того, в шарикоподшипнике дорожка качения на внутреннем кольце относительно дорожки качения наружного кольца выполнена со смещением по вертикали вниз.In addition, in a ball bearing, the raceway on the inner ring relative to the raceway of the outer ring is vertically offset downward.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид сверху ВЗП; на фиг.2 представлено продольное сечение А-А фиг.1; на фиг.3 представлен опорно-поворотный узел в рабочем положении; на фиг.4 представлен опорно-поворотный узел в процессе установки большой поворотной пробки в стационарную часть; на фиг.5 показано радиальное сечение внутреннего и наружного кольца шарикоподшипника.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a top view of a CDW; figure 2 presents a longitudinal section aa of figure 1; figure 3 presents the pivot node in the working position; figure 4 presents the rotary support during installation of a large rotary plugs in the stationary part; figure 5 shows a radial section of the inner and outer rings of a ball bearing.

Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем содержит стационарную часть 1, выполненную с отверстием, в котором с радиальным зазором установлена большая поворотная пробка 2. В большой поворотной пробке 2 имеется отверстие, а в нем с радиальным зазором установлена малая поворотная пробка 3. В радиальном зазоре между стационарной частью 1 и большой поворотной пробкой 2, а также между большой поворотной пробкой 2 и малой поворотной пробкой 3 со стороны активной зоны размещены жидкостные уплотнения 4. Материалом жидкостных уплотнений 4 служит химически инертная и радиационно-стойкая жидкость типа "термосил". Над жидкостными уплотнениями 4 в верхнем перекрытии установлены опорно-поворотные узлы 5, с помощью которых малая поворотная пробка 3 закреплена на большой поворотной пробке 2, а большая поворотная пробка 2 закреплена на стационарной части 1 и обеспечена возможность относительного вращения пробок 2 и 3. При этом малая поворотная пробка 3 снабжена фланцем 6, а на большой поворотной пробке 2 выполнен кольцевой выступ 7, образующий с фланцем технологический зазор. Большая поворотная пробка 2 со стороны стационарной части 1 снабжена фланцем 8, а на стационарной части 1 имеется кольцевой выступ 9, образующий с фланцем 8 технологический зазор. Опорно-поворотные узлы 5 выполнены в виде шарикоподшипников. С помощью шпилек 10 наружные 11 и внутренние 12 кольца шарикоподшипников 5 соединены со стационарной частью 1 и поворотными пробками 2 и 3. При этом наружное кольцо 11 первого шарикоподшипника 5 установлено на посадочном месте стационарной части 1, а внутреннее кольцо 12 первого шарикоподшипника 5 - на фланце 8 большой поворотной пробки 2. Наружное кольцо 11 второго шарикоподшипника 5 установлено на посадочном месте большой поворотной пробки 2 со стороны малой поворотной пробки 3, а внутреннее кольцо 12 - соответственно на фланце 6 малой поворотной пробки 3. В обоих шарикоподшипниках 5 дорожка качения 13 на внутреннем кольце 12 относительно дорожки качения 14 наружного кольца 11 смещена по вертикали вниз, в результате чего торцевые поверхности наружного 11 кольца смещены вниз относительно торцевых поверхностей внутреннего кольца 12.The upper protective closure of a liquid metal coolant nuclear reactor comprises a stationary part 1 made with an opening in which a large rotary plug 2 is installed with a radial clearance. A large rotary plug 2 has a hole and a small rotary plug 3 is installed in it with a radial clearance. The gap between the stationary part 1 and the large rotary plug 2, as well as between the large rotary plug 2 and the small rotary plug 3 on the core side, are liquid seals 4. Mater scarlet liquid seal 4 is chemically inert and radiation-resistant type liquid "thermos". Above the liquid seals 4 in the upper overlap are mounted rotary support assemblies 5, with which a small rotary plug 3 is fixed to a large rotary plug 2, and a large rotary plug 2 is fixed to a stationary part 1 and the relative rotation of the plugs 2 and 3 is provided. the small rotary plug 3 is provided with a flange 6, and on the large rotary plug 2 an annular protrusion 7 is made, forming a technological gap with the flange. The large rotary plug 2 on the side of the stationary part 1 is equipped with a flange 8, and on the stationary part 1 there is an annular protrusion 9, forming a technological gap with the flange 8. Slewing-rotary nodes 5 are made in the form of ball bearings. Using the pins 10, the outer 11 and inner 12 rings of the ball bearings 5 are connected to the stationary part 1 and the rotary plugs 2 and 3. The outer ring 11 of the first ball bearing 5 is mounted on the seat of the stationary part 1, and the inner ring 12 of the first ball bearing 5 is mounted on the flange 8 of the large rotary plug 2. The outer ring 11 of the second ball bearing 5 is mounted on the seat of the large rotary plug 2 from the side of the small rotary plug 3, and the inner ring 12 is respectively on the flange 6 of the small rotary ki 3. In both ball bearings 5 raceway 13 on the inner ring 12 relative to the raceway 14 of the outer ring 11 is offset vertically downwards, whereby the end surface of the outer ring 11 are displaced downwardly relative to the end surfaces of the inner ring 12.

Шарикоподшипники 5 снабжены эластомерными уплотнениями 15, герметизирующими тела качения 16 и дорожки качения 13, 14 с обеих торцевых сторон шарикоподшипника 5.Ball bearings 5 are equipped with elastomeric seals 15, sealing the rolling elements 16 and raceways 13, 14 on both ends of the ball bearing 5.

Уровень посадочных мест для наружных колец 11 на стационарной части 1 и большой поворотной пробке 2 смещен относительно уровня фланцев 6 и 8 на величину смещения торцевых поверхностей наружного кольца 11 относительно торцевых поверхностей внутреннего кольца 12. Под шпильки 10 на наружных и внутренних кольцах 11, 12 шарикоподшипников 5 равномерно по окружности выполнены отверстия 17, соответственно на посадочных местах стационарной части 1 и поворотных пробках 2, 3 выполнены резьбовые отверстия 18, а сами шпильки 10 снабжены крепежными элементами 19.The level of seats for the outer rings 11 on the stationary part 1 and the large rotary plug 2 is shifted relative to the level of the flanges 6 and 8 by the amount of displacement of the end surfaces of the outer ring 11 relative to the end surfaces of the inner ring 12. Under the studs 10 on the outer and inner rings 11, 12 of ball bearings 5, holes 17 are made uniformly around the circumference, respectively, on the seats of the stationary part 1 and rotary plugs 2, 3, threaded holes 18 are made, and the studs 10 themselves are equipped with fasteners 19.

Пример монтажа малой 3 и большой 2 поворотных пробок в верхнем защитном перекрытии.An example of mounting small 3 and large 2 rotary plugs in the upper protective ceiling.

В отверстии стационарной части 1 на выступ 9 устанавливают большую поворотную пробку 2. На посадочное место стационарной части 1 устанавливают первый шарикоподшипник 5. При этом наружное кольцо 11 первого шарикоподшипника 5 опирается на стационарную часть 1, а его внутреннее кольцо 12 нависает над фланцем 8 большой поворотной пробки 2. С помощью шпилек 10 наружное кольцо 11 закрепляют на стационарной части 1. Затем устанавливают шпильки 10 в резьбовые отверстия 18 большой поворотной пробки 2. Затягивая шпильки 10, подтягивают большую пробку 2 к внутреннему кольцу 12 первого шарикоподшипника 5 и с помощью крепежных элементов 19 фиксируют пробку 2 на нем. В процессе затяга шпилек 10 большая пробка 2 поднимается над выступом 9, образуя между ним и фланцем 8 технологический зазор. Затем на выступ 7 большой поворотной пробки 2 устанавливают малую поворотную пробку 3. Дальнейший процесс монтажа малой поворотной пробки 3 полностью идентичен описанному выше процессу установки большой поворотной пробки 2.In the hole of the stationary part 1, a large rotary plug 2 is installed on the protrusion 9. The first ball bearing 5 is installed on the seat of the stationary part 1. The outer ring 11 of the first ball bearing 5 is supported by the stationary part 1, and its inner ring 12 hangs over the flange 8 of a large rotary plugs 2. Using studs 10, the outer ring 11 is fixed on the stationary part 1. Then, studs 10 are installed in the threaded holes 18 of the large rotary plug 2. Tightening the studs 10, pull the large plug 2 to the inside the ring 12 of the first ball bearing 5 and using fasteners 19 fix the plug 2 on it. In the process of tightening the studs 10, the large plug 2 rises above the protrusion 9, forming a technological gap between it and the flange 8. Then, on the protrusion 7 of the large rotary plug 2, a small rotary plug 3 is installed. The further installation process of the small rotary plug 3 is completely identical to the above installation process of the large rotary plug 2.

Верхнее защитное перекрытие ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем работает следующим образом.The upper protective overlap of a nuclear reactor with a liquid metal coolant operates as follows.

В процессе работы реактора под действием теплового потока от активной зоны верхнее защитное перекрытие нагревается, при этом температура и давление газовой подушки над активной зоной повышается. Для осуществления перегрузочных работ на малой пробке 3 устанавливают перегрузочную внутриреакторную машину (не показана). Далее последовательно сначала приводят в движение первый шарикоподшипник 5 и поворачивают на заданный угол большую пробку 2, затем приводят в движение второй шарикоподшипник 5 и поворачивают малую пробку 3, приводя ее в заданные координаты над активной зоной, после чего с помощью перегрузочной машины осуществляют операции по перегрузке топлива.During the operation of the reactor under the influence of heat flux from the core, the upper protective cover is heated, while the temperature and pressure of the gas cushion above the core increases. To carry out transshipment operations on a small plug 3, a transshipment reactor is installed (not shown). Next, the first ball bearing 5 is first driven in series and rotated by the large plug 2, then the second ball bearing 5 is driven and the small plug 3 is rotated, bringing it to the specified coordinates over the core, after which overload operations are carried out using a reloading machine fuel.

При возникновении аварийной ситуации, например, при разрыве секции парогенератора, давление в аргоновой подушке реактора (располагаемой непосредственно под перекрытием) увеличивается на 1 атм. Перекрытие находится под воздействием подъемной силы, эквивалентной 400 т.In the event of an emergency, for example, when the steam generator section ruptures, the pressure in the argon cushion of the reactor (located directly under the overlap) increases by 1 atm. Overlapping is under the influence of a lifting force equivalent to 400 tons.

При этом жесткое крепление малой поворотной пробки 3 на большой поворотной пробке 2, которая, в свою очередь, жестко закреплена на стационарной части 1, предотвращает "всплытие" конструкции перекрытия.At the same time, the rigid fastening of the small rotary plug 3 on the large rotary plug 2, which, in turn, is rigidly fixed to the stationary part 1, prevents the "surfacing" of the ceiling structure.

В процессе работы реактора при обнаружении вышедшего из строя одного из шарикоподшипников 5, его замену осуществляют следующим образом.In the process of operation of the reactor when one of the ball bearings 5 is out of order, it is replaced as follows.

Например, при замене шарикоподшипника 5, соединяющего большую пробку 2 со стационарной частью 1, ослабляют затяг шпилек 10 на внутреннем кольце 12 и соответственно на фланце 8, в результате большая поворотная пробка 2 постепенно опускается фланцем 8 на кольцевой выступ 9 на стационарной части 1. Затем удаляют крепежные элементы 19 со шпилек 10 наружного кольца 11, после чего осуществляют замену шарикоподшипника 5 на новый.For example, when replacing the ball bearing 5 connecting the large plug 2 with the stationary part 1, the tightening of the studs 10 on the inner ring 12 and, respectively, on the flange 8 is weakened, as a result, the large rotary plug 2 is gradually lowered by the flange 8 to the annular protrusion 9 on the stationary part 1. Then remove the fasteners 19 from the studs 10 of the outer ring 11, and then replace the ball bearing 5 with a new one.

При этом большая пробка 2 перекрывает зазоры стационарной части 1 и замена шарикоподшипника 5 осуществляется в безопасных условиях.In this case, the large plug 2 overlaps the gaps of the stationary part 1 and the replacement of the ball bearing 5 is carried out in safe conditions.

Таким образом, предлагаемая конструкция верхнего защитного перекрытия ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем обеспечивает безопасный режим работы при аварийных ситуациях, а также позволяет упростить и сократить время работ по замене и ремонту опорно-поворотных узлов 5, не удаляя при этом малую и большую поворотные пробки 2 и 3 из стационарной части 1.Thus, the proposed design of the upper protective shutoff of a nuclear reactor with a liquid metal coolant provides a safe mode of operation in emergency situations, and also allows to simplify and reduce the time of work on the replacement and repair of slewing-rotary assemblies 5, without removing the small and large rotary plugs 2 and 3 from the stationary part 1.

Claims

1. The upper protective overlap (CDW) of a nuclear reactor with a liquid metal coolant, containing a stationary part made with an opening in which a large rotary plug is installed with a gap, there is a hole in the plug, a small rotary plug is installed in it with a gap, and in the radial gaps with liquid shutters are placed on the sides of the core, the large and small plugs being made with a flange, and under the flanges on the stationary part and on the big plug on the side of the small plug there is an annular protrusion, characterized in that then the small rotary plug is fixed to the large rotary plug, and the large rotary plug is fixed to the stationary part using slewing bearings made in the form of ball bearings equipped with studs, while their inner rings are mounted on the flanges of both plugs, and the outer rings are fixed parts and on the big traffic jam from the small side.

2. The upper protective overlap according to claim 1, characterized in that in the ball bearing, the raceway on the inner ring relative to the raceway of the outer ring is made vertically downward.