RU2500044C1

RU2500044C1 - Device to lift and move ampoules with bundles of spent fuel elements

Info

Publication number: RU2500044C1
Application number: RU2012119592/07A
Authority: RU
Inventors: Пётр Михайлович Гаврилов; Вадим Альбертович Кравченко; Юрий Вячеславович Гамза; Борис Николаевич Бараков; Юрий Сергеевич Ильиных
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат"
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-11-27
Also published as: RU2012119592A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to facilities for ensuring safety in process of handling of ampoules with bundles of spent fuel elements of a high-power channel-type reactor RBMK-1000 into cases and is designed for use in a case assembling chamber (CAC) of a dry storage or at an NPP as an emergency tool. The device comprises a weight-lifting device (a bridge non-following electromechanical manipulator), installed in the case assembling chamber and a grip installed in a cavity of a sleeve, with sliding tabs inserted into its radial slots and controlled by a stem installed inside the sleeve. The sleeve is made as capable of its insertion into the ampoule lid with closed tabs, fixation of the sleeve in it with tabs open and is equipped with a fork, in the slot of which on the axis there is a head tail installed, which follows in its shape the ampoule lid, besides, the head tail is installed as capable of head rotation relative to the sleeve with a controlled force of 5-15 kg.

EFFECT: invention makes it possible to remotely engage and lift ampoules loaded with a bundle of fuel elements, if an ampoule drops when handled in a CAC.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике, в частности, к средствам для обеспечения безопасности при перегрузке ампул с пучками отработавших тепловыделяющих элементов (твэлов) реактора РБМК-1000 в пеналы и предназначено для использования в камере комплектации пеналов (ККП) сухого хранилища или на АЭС.The invention relates to nuclear engineering, in particular, to means for ensuring safety during overloading of ampoules with bundles of spent fuel elements (fuel elements) of the RBMK-1000 reactor into canisters and is intended for use in a canister assembly chamber (CCU) of a dry storage facility or at nuclear power plants.

В «сухое» хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) ампулы для отработавшей тепловыделяющей сборки (см. патент РФ №2353010 Кл. G21F 5/008, 2008), с размещенными в них пучками тепловыделяющих элементов (далее по тексту - ампулы с пучками твэлов) поступают в транспортном чехле, установленном внутри защитного контейнера. Транспортный чехол с загруженными ампулами извлекается из защитного контейнера и помещается в приемном гнезде ККП. В ККП осуществляется перегрузка ампул с пучками твэлов из транспортного чехла в герметичные пеналы хранения отработавшего ядерного топлива (см. патент РФ №2372678, Кл. G21F 5/008, 2008), далее по тексту - пеналы. Масса ампулы с пучком твэлов составляет 104 кг. Перегрузка ампул с пучками твэлов осуществляется дистанционно электромеханическим некопирующим мостовым манипулятором грузоподъемностью 500 кг (проект 1697-20-0002 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения»).In a “dry” storage facility for spent nuclear fuel (SNF), ampoules for spent fuel assemblies (see RF patent No. 2353010 Cl. G21F 5/008, 2008), with bundles of fuel elements placed in them (hereinafter referred to as ampoules with bundles of fuel elements) arrive in a transport case installed inside the protective container. The transport case with the loaded ampoules is removed from the protective container and placed in the receiving slot of the KKP. In KKP, ampoules with fuel rod bundles are reloaded from the transport case into sealed spent nuclear fuel storage cases (see RF patent No. 2372678, Cl. G21F 5/008, 2008), hereinafter referred to as pencil cases. The mass of the ampoule with a bundle of fuel rods is 104 kg. Overloading of ampoules with fuel rod bundles is carried out remotely by an electromechanical non-copying bridge manipulator with a lifting capacity of 500 kg (project 1697-20-0002 developed by OJSC Central Engineering Design Bureau).

Электромеханический некопирующий мостовой манипулятор снабжен захватом (проект 1697-24-0003 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения»), предназначенным для зацепления ампул с пучками твэлов за внутренний бурт крышки ампулы. Захват содержит установленные в корпусе на осях три лапки, сводящиеся и разводящиеся штоком. В крышку ампулы вводятся лапки в сведенном положении, а затем разводятся штоком и зацепляют ампулу за внутренний бурт крышки.The electromechanical non-copying bridge manipulator is equipped with a gripper (project 1697-24-0003 developed by the Central Design Bureau of Mechanical Engineering OJSC), designed to engage ampoules with fuel rods in the inner collar of the ampoule cover. The capture contains three legs mounted in the housing on the axles, which are reduced and extended by the rod. The paws are brought into the cap of the ampoule in the reduced position, and then they are bred with a rod and the ampoule is hooked onto the inner collar of the cap.

Проведенный анализ безопасности показал, что при перегрузке ампул в ККП известным захватом электромеханического некопирующего мостового манипулятора существует вероятность ее падения на столешницу ККП вследствие того, что лапки захвата, вводимые во внутреннюю полость крышки ампулы, опираются на внутренний бурт крышки шириной 2 мм. Зацепление же упавшей на столешницу ампулы с пучком твэлов захватом электромеханического некопирующего мостового манипулятора невозможно.The safety analysis showed that when the ampoules are overloaded in the CCP with a well-known grip of the electromechanical non-copying bridge manipulator, there is a possibility of it falling onto the CCP tabletop due to the fact that the grip tabs inserted into the internal cavity of the ampoule cover rest on an inner collar of the cover 2 mm wide. The engagement of the ampoule that fell on the countertop with the fuel rod bundle by the capture of an electromechanical non-copying bridge manipulator is impossible.

Наиболее близким устройством к заявляемому устройству по совокупности признаков является устройство для подъема и перемещения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реактора ВВЭР-1000, включающее стакан с установленным в его полости захватом, присоединенный к нижней части штанги, установленной на грузоподъемном устройстве, захват, снабженный приводом с возвратно-поступательным движением штока, размещенном в полости стакана, лапки захвата, установленные на подпружиненных поворотных осях и при втянутом положении штока привода образующих по внутреннему диаметру сечение, равное сечению головки отработавшей тепловыделяющей сборки.The closest device to the claimed device according to the totality of signs is a device for lifting and moving spent fuel assemblies (SFA) of the VVER-1000 reactor, including a cup with a grip installed in its cavity, attached to the lower part of the rod mounted on the lifting device, a grip equipped with a drive with the reciprocating movement of the rod located in the cavity of the glass, the claw legs mounted on the spring-loaded rotary axes and with the retracted position of the actuator rod image the internal diameter of the section equal to the section of the head of the spent fuel assembly.

Стакан выполнен в виде двух плоских параллельных пластин, соединенных перемычками. Захват содержит по два горизонтальных и два вертикальных звена, соединенных шарнирно между собой, причем горизонтальные звенья установлены на подвижной оси, расположенной в пазах на пластинах защитного стакана, вертикальные звенья установлены в полости защитного стакана на неподвижной оси, а лапки захвата установлены в вертикальные звенья на осях, зафиксированных в вертикальных звеньях гайками. Между гайками и вертикальными звеньями установлены тарельчатые пружины.The glass is made in the form of two flat parallel plates connected by jumpers. The gripper contains two horizontal and two vertical links articulated to each other, and the horizontal links are mounted on a movable axis located in the grooves on the plates of the protective glass, the vertical links are installed in the cavity of the protective glass on the fixed axis, and the gripping tabs are installed in the vertical links on axes fixed in vertical links with nuts. Belt springs are installed between the nuts and the vertical links.

В качестве привода захвата используется пневматический цилиндр, соединенный трубками с ручным пневмораспределителем, установленным на верхнем конце штанги.As a capture drive, a pneumatic cylinder is used, connected by tubes to a manual pneumatic distributor installed on the upper end of the rod.

Известное устройство используется для обеспечения безопасности при перегрузке отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 в мокром хранилище и позволяет поднимать со дна бассейна ОТВС в случае их падения.The known device is used to ensure safety during overloading of spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor in a wet storage facility and allows the SFAs to be lifted from the bottom of the pool if they fall.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в создании возможности дистанционного зацепления и поднятия ампулы, загруженной пучком твэлов, в случае ее падения при перегрузке в ККП.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to create the possibility of remote engagement and raising of an ampoule loaded with a bundle of fuel rods in the event of its fall during overloading in the CCP.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом устройстве, в отличие от известного, содержащего грузоподъемное устройство (мостовой некопирующий электромеханический манипулятор), установленное в камере комплектации пеналов и захват, установленный в полости стакана, в радиальные пазы которого введены раздвижные лапки, управляемые установленным внутри стакана штоком, особенностью является то, что стакан выполнен с возможностью его введения в крышку ампулы при сведенных лапках, фиксации стакана в ней при разведенных лапках и снабжен вилкой, в пазу которой на оси установлен хвостовик головки, повторяющей по форме крышку ампулы, причем хвостовик головки установлен с возможностью поворота головки относительно стакана регулируемым усилием 5-15 кг.To achieve the specified technical result in the proposed device, in contrast to the known one containing a lifting device (bridge non-copying electromechanical manipulator) installed in the camera assembly case and a gripper installed in the cavity of the glass, into the radial grooves of which are introduced sliding legs controlled by the rod installed inside the glass , the peculiarity is that the glass is made with the possibility of its introduction into the lid of the ampoule with the legs pressed, fixing the glass in it with the diluted apkah and provided with a fork in the groove which is mounted on the axis of the shank head, repeating the shape of the ampoule lid, wherein the head shank is mounted rotatably adjustable nozzle head relative force of 5-15 kg.

Кроме того, ось соединена с хвостовиком головки и зафиксирована в вилке гайкой, причем между гайкой и щекой вилки установлена пружина, а в одной из щек вилки выполнен секторный радиальный паз, в котором размещена рукоятка, присоединенная к штоку.In addition, the axis is connected to the shank of the head and fixed in the fork with a nut, and a spring is installed between the nut and the cheek of the fork, and a sector radial groove is made in one of the cheeks of the fork, in which the handle attached to the rod is placed.

Выполнение стакана с возможностью его введения в крышку ампулы при сведенных лапках и фиксации стакана в ней при разведенных лапках позволяет копирующим манипулятором вводить стакан со сведенными лапками в крышку ампулы при горизонтальном или наклонном положении упавшей ампулы и зафиксировать в ней стакан при выдвижении лапок из радиальных пазов стакана.The implementation of the glass with the possibility of its introduction into the lid of the ampoule with the legs flattened and fixing the glass in it with the legs apart allows the copy manipulator to insert the glass with the tabs flattened into the lid of the ampoule when the fallen ampoule is horizontal or inclined and fix the glass in it when the legs are pulled out of the radial grooves of the glass .

Снабжение стакана вилкой, в пазу которой на оси установлен хвостовик головки с возможностью поворота головки относительно зафиксированного в крышке ампулы стакана регулируемым усилием 5-15 кг, позволяет копирующим манипулятором поворачивать головку на оси и устанавливать ее в вертикальном положении при различных положениях упавшей ампулы в камере комплектации пеналов.The supply of the glass with a fork, in the groove of which on the axis there is a head shank with the possibility of turning the head relative to the glass fixed in the cover of the glass ampoule with an adjustable force of 5-15 kg, allows the copy manipulator to turn the head on the axis and set it upright at various positions of the dropped ampoule in the picking chamber pencil cases.

Выполнение головки, повторяющей по форме крышку ампулы, позволяет ввести в вертикально установленную головку захват грузоподъемного устройства и осуществить зацепление ампулы, загруженной пучком твэлов.The implementation of the head, repeating the shape of the lid of the ampoule, allows you to enter into the vertically mounted head capture of the lifting device and to engage the ampoule loaded with a bunch of fuel rods.

Соединение оси с хвостовиком головки и ее фиксирование в вилке гайкой, установка между гайкой и щекой вилки пружины позволяют за счет поджатая пружины гайкой регулировать усилие поворота головки относительно стакана в пределах 5-15 кг. Это позволяет при различных положениях упавшей ампулы фиксировать головку в вертикальном положении для зацепления ее захватом грузоподъемного устройства, а при подъеме осуществлять автоматический поворот головки относительно стакана под действием веса загруженной ампулы.The connection of the axis with the shank of the head and its fixing in the fork with a nut, the installation of a spring between the nut and the cheek of the fork allow the spring to adjust the force of rotation of the head relative to the cup with the nut preloaded by the nut within 5-15 kg. This allows, at various positions of the fallen ampoule, to fix the head in a vertical position to engage it with a gripper of the lifting device, and when lifting, to automatically rotate the head relative to the glass under the action of the weight of the loaded ampoule.

Предлагаемое устройство для подъема и перемещения ампул с ПТ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2, и фиг.3.The proposed device for lifting and moving ampoules with PT is illustrated by the drawings presented in figure 1, figure 2, and figure 3.

На фиг.1 показано устройство с зацепленной упавшей ампулой на столешницу ККП, на фиг.2 - выносной элемент А с фиг.1; на фиг.3-устройство с поднимаемой ампулой, на фиг.4 - нижняя часть устройства со сведенными и разведенными лапками захвата.In Fig.1 shows a device with a hooked fallen ampoule on the countertop KKP, Fig.2 - remote element A from figure 1; figure 3 is a device with a raised ampoule, figure 4 is the lower part of the device with flattened and divorced grip legs.

Предлагаемое устройство (см. фиг.1) размещено в ККП сухого хранилища и обслуживается копирующими манипуляторами из операторской комнаты. Предлагаемое устройство содержит грузоподъемное устройство 1 (мостовой некопирующий электромеханический манипулятор), к захвату 2 которого присоединена (см. фиг.2) головка 3, снабженная хвостовиком 4. Хвостовик 4 установлен в пазу вилки 5 на оси 6 и соединен с ней шпонкой 7. Вилка 5 присоединена к стакану 8. По центральной оси стакана 8 установлен шток 9, снабженный буртом 10, к которому шарнирными тягами 11 присоединены раздвижные лапки 12, установленные в радиальных пазах 13 стакана 8. На выступающем из стакана 8 участке штока 9 установлена рукоятка 14, проходящая через секторный радиальный паз 15, выполненный в одной из щек вилки 5. Ось 6 зафиксирована в вилке 5 гайкой 16, причем между гайкой 16 и щекой вилки 5 установлена пружина 17, поджатием которой регулируется усилие поворота головки 3 относительно стакана 8, что позволяет при различных положениях упавшей ампулы фиксировать головку 3 в вертикальном положении для зацепления ее захватом 2 грузоподъемного устройства 1, а при подъеме осуществлять автоматический поворот головки 3 относительно стакана 8 под действием веса загруженной ампулы. Для ввода стакана 8 копирующим манипулятором в крышку ампулы к головке 3 прикреплена пластина 18.The proposed device (see figure 1) is placed in the dry storage storage complex and is serviced by copying manipulators from the operator's room. The proposed device contains a lifting device 1 (bridge non-copying electromechanical manipulator), to the capture 2 of which is attached (see figure 2) a head 3 equipped with a shank 4. The shank 4 is installed in the groove of the fork 5 on the axis 6 and connected to it with a key 7. The fork 5 is attached to the glass 8. On the central axis of the glass 8, a rod 9 is installed, equipped with a collar 10, to which the extensible legs 12 are mounted with articulated rods 11, mounted in the radial grooves 13 of the glass 8. A handle 14 is mounted on the stem portion 9 protruding from the glass 8, passing through a sector radial groove 15, made in one of the cheeks of the fork 5. The axis 6 is fixed in the fork 5 by a nut 16, and a spring 17 is installed between the nut 16 and the cheek of the fork 5, the compression of which controls the rotation force of the head 3 relative to the cup 8, which allows at different positions of the fallen ampoule, fix the head 3 in a vertical position to engage it by the gripper 2 of the lifting device 1, and when lifting, automatically rotate the head 3 relative to the cup 8 under the action of the weight of the loaded ampoule. To enter the glass 8 with a copy manipulator into the lid of the ampoule, a plate 18 is attached to the head 3.

Предлагаемое устройство для подъема и перемещения ампул, загруженных пучками твэлов, работает следующим образом. В случае падения загруженной ампулы ее положение в ККП может быть самым различным. При нахождении крышки ампулы в зоне действия копирующих манипуляторов, стакан 8 одним из копирующих манипуляторов вводится в крышку ампулы. Предварительно рукояткой 14 в секторном радиальном пазе 15 вилки 5 осуществляется поворот штока 9, бурт 10 которого через шарнирные тяги 11 вводят раздвижные лапки 12 в радиальные пазы 13 стакана 8. После установки стакана 8 в крышку ампулы раздвижные лапки 12 с помощью рукоятки 14 и соединенного с ней штока 9 выводятся из радиальных пазов 12 и фиксируют стакан 7 в крышке ампулы. Затем копирующим манипулятором головка 3 поворачивается с осью 8, выводится в вертикальное положение и, вследствие поджатия пружиной 17, остается в этом положении. Так как головка 3 повторяет по форме крышку ампулы, захват 2 грузоподъемного устройства 1 может вводиться в головку 3 и зацеплять ее. При поднятии упавшей ампулы стакан 7 начинает поворачиваться на оси 8 относительно головки 3 под действием веса загруженной ампулы до вывода ампулы в вертикальное положение. Далее упавшая ампула при отсутствии искривления устанавливается в ячейку пенала, а при искривлении ампулы устанавливается в защитное резервное гнездо в ККП на временное хранение.The proposed device for lifting and moving ampoules loaded with bundles of fuel rods, operates as follows. If the loaded ampoule falls, its position in the CCP can be very different. When the lid of the ampoule is in the range of the copying manipulators, the glass 8 is inserted into the lid of the ampoule by one of the copying manipulators. Previously, the handle 14 in the sector radial groove 15 of the plug 5 rotates the rod 9, the collar 10 of which, through the hinge rods 11, extend the sliding tabs 12 into the radial grooves 13 of the cup 8. After installing the cup 8 in the lid of the ampoule, the sliding tabs 12 are used with the handle 14 and her rod 9 are removed from the radial grooves 12 and fix the glass 7 in the lid of the ampoule. Then, using the copy manipulator, the head 3 is rotated with the axis 8, displayed in a vertical position and, due to preload by the spring 17, remains in this position. Since the head 3 follows the shape of the lid of the ampoule, the gripper 2 of the lifting device 1 can be inserted into the head 3 and engage it. When raising a fallen ampoule, the glass 7 begins to rotate on the axis 8 relative to the head 3 under the action of the weight of the loaded ampoule until the ampoule is brought up to a vertical position. Further, the fallen ampoule, in the absence of curvature, is installed in the cell of the pencil case, and when the ampoule is curved, it is installed in a protective reserve socket in the storage and storage complex for temporary storage.

Claims

1. A device for lifting and moving ampoules with bundles of spent fuel elements, containing a lifting device (bridge non-copying electromechanical manipulator) installed in the camera complete with pencil cases, and a gripper installed in the cavity of the glass, into the radial grooves of which are introduced sliding legs controlled by the inside of the glass stock, characterized in that the glass is made with the possibility of its introduction into the capsule of the ampoule with the legs pressed, fixing the glass in it with the legs apart and equipped a fork, in the groove of which on the axis there is a shank of the head repeating in shape an ampoule cover, the shank of the head being installed with the possibility of turning the head relative to the cup with an adjustable force of 5-15 kg.

2. A device for lifting and moving ampoules with bundles of spent fuel elements according to claim 1, characterized in that the axis is connected to the shank of the head and fixed in the fork with a nut, and a spring is installed between the nut and the cheek of the fork.

3. The device for lifting and moving ampoules with bundles of spent fuel elements according to claim 1, characterized in that in one of the cheeks of the plug there is a sector radial groove in which a handle connected to the rod is placed.