RU2542342C1

RU2542342C1 - Ampoule for spent fuel assembly

Info

Publication number: RU2542342C1
Application number: RU2013141802/07A
Authority: RU
Inventors: Пётр Михайлович Гаврилов; Борис Николаевич Бараков; Юрий Вячеславович Гамза; Юрий Сергеевич Ильиных; Сергей Петрович Лавленцев; Игорь Андреевич Рыбалкин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат"
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-02-20
Also published as: RU2013141802A

Abstract

FIELD: physics, atomic power.

SUBSTANCE: invention relates to atomic power engineering, particularly to handling spent nuclear fuel and more specifically to an ampoule holding bundles of fuel elements of a spent fuel assembly of a RBMK-1000 reactor, for subsequent placement and transportation in a shipping packaging set to a dry storage facility. The ampoule comprises a cylindrical housing holding a bundle of spent fuel elements and a cover fixed on the mouth of the housing by a locking device. The locking device comprises a spring ring placed in the inner bore of the cover and attached thereto at several points, in the intervals between which supports are attached to the spring ring. The supports pass through openings in the cover and enter an annular cavity in the housing. The ends of the support are tapered, which enables them to enter the mouth of the housing when interacting with the edge of the mouth. The spring ring is in the form of a plate.

EFFECT: eliminating possible deformation of the spring ring when the cover engages and disengages with the housing.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение 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 invention relates to nuclear energy, in particular to the management of spent nuclear fuel, and more particularly to an ampoule in which a beam of fuel elements (fuel elements) of an spent fuel assembly (SFA) of an RBMK-1000 reactor is located. 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 (см. патент РФ №2353010, G21F 5/008), содержащая цилиндрический корпус с дном, выполненный высотой, позволяющей захвату иметь доступ к силовой решетке пучка твэлов, устанавливаемого с опиранием каркасной трубой на дно ампулы, в котором помещен пучок отработавших твэлов, крышку, зафиксированную в верхней части корпуса с помощью запирающего устройства, в виде пружинного разрезного кольца, снабженную пружиной, обеспечивающей фиксацию в ампуле пучка твэлов разной длины, и установленную в корпусе с зазором в виде лабиринтного уплотнения, препятствующего, высыпанию частиц топлива из ампулы и обеспечивающего возможность проведения осушки пучка твэлов, загруженного в ампулу. Фиксация крышки осуществляется запорным устройством, выполненным в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой проточке крышки и требующего при снятии крышки его сжатия стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы.A known ampoule for a spent fuel assembly (see RF patent No. 2353010, G21F 5/008), comprising a cylindrical body with a bottom made of height, allowing the grip to have access to the power grid of the fuel rod bundle, mounted with the frame tube resting on the bottom of the ampoule, in which a bundle of spent fuel rods is placed, a cover fixed in the upper part of the housing with a locking device, in the form of a spring split ring, equipped with a spring that secures a bundle of fuel rods of different lengths in an ampoule and installed in a housing All with a gap in the form of a labyrinth seal, preventing the spillage of fuel particles from the ampoule and providing the possibility of drying the fuel rod bundle loaded into the ampoule. 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, when the lid is removed, to be compressed by the rods of the lid opening mechanism acting on the outside of the ampoule.

При загрузке пучков твэлов в известные ампулы на АЭС выявлены следующие недостатки. У части ампул, после загрузки в них пучков твэлов, не устанавливалась крышка на корпус ампулы вследствие деформаций пружинного разрезного кольца.When loading bundles of fuel rods into known ampoules at nuclear power plants, the following disadvantages were identified. After loading bundles of fuel rods in a part of the ampoules, a cover was not mounted on the ampoule body due to deformations of the spring split ring.

Причиной деформаций пружинных разрезных колец является нефиксированное их положение в расточках корпуса и крышки. При расположении концов пружинных разрезных колец напротив отверстий, через которые вводятся стержни механизма вскрытия крышки, и смещении кольца относительно кольцевой канавки, концы пружинных разрезных колец деформируются непосредственным воздействием на них стержней механизма вскрытия при снятии крышки перед загрузкой в корпус пучка твэлов. Деформированные концы пружинных разрезных колец не позволят установить крышку на корпус после загрузки. Также деформации пружинных разрезных колец могут возникать в случае фиксирования концов стержнями механизма вскрытия. В этом случае зафиксированные концы не могут перемещаться по кольцевой канавке при сжатии пружинных разрезных колец другими стержнями, в результате чего возникают деформации пружинных разрезных колец. Так как операции по снятию крышки и ее установке на корпус ампулы после загрузки в него пучка твэлов осуществляются дистанционно в защитной камере, то установить расположение пружинного разрезного кольца относительно отверстий в корпусе затруднительно.The reason for the deformation of the spring split rings is their unfixed position in the bores of the housing and cover. When the ends of the spring split rings are opposite the holes through which the rods of the opening mechanism of the cover are introduced, and the ring is displaced relative to the annular groove, the ends of the spring split rings are deformed by the direct action of the rods of the opening mechanism upon removal of the cover before loading the fuel rod bundle into the housing. The deformed ends of the spring split rings will not allow you to install the cover on the housing after loading. Also, deformations of spring split rings can occur in the case of fixation of the ends by the rods of the opening mechanism. In this case, the fixed ends cannot move along the annular groove when compressing the spring split rings with other rods, resulting in deformations of the spring split rings. Since the operations of removing the cover and installing it on the ampoule body after loading the fuel rod bundle into it are carried out remotely in the protective chamber, it is difficult to establish the location of the spring split ring relative to the holes in the housing.

У части ампул не снимается крышка с корпуса ампулы после частичного выхода крышки из верхней части вследствие заклинивания пружинного разрезного кольца между корпусом и крышкой ампулы. Причиной заклинивания является нефиксированное положение пружинных разрезных колец в проточках корпуса и крышки, в результате чего при сжатии стержнями механизма вскрытия крышки, воздействующими с наружной стороны ампулы, пружинные разрезные кольца не вводятся в кольцевую канавку крышки.Part of the ampoules does not remove the lid from the ampoule case after the lid partially exits from the upper part due to jamming of the spring split ring between the case and the ampoule cover. The reason for jamming is the unfixed position of the spring split rings in the grooves of the housing and the lid, as a result of which when the rods open the lid opening mechanism acting on the outside of the ampoule, the spring split rings are not inserted into the annular groove of the lid.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в сцеплении и расцеплении крышки с корпусом с помощью пружинного кольца, зафиксированного во внутренней расточке крышки.The technical result that can be obtained by carrying out the invention consists in the engagement and disengagement of the cover with the housing using a spring ring fixed in the inner bore of the cover.

Для достижения названного технического результата в предлагаемой ампуле, в отличие от известной, пружинное кольцо установлено во внутренней расточке крышки и присоединено к ней в нескольких точках закрепления, в промежутках между которыми к пружинному кольцу жестко присоединены упоры, проходящие через отверстия, выполненные в крышке, и входящие в кольцевую проточку, выполненную в корпусе. Упоры выполнены со скосом, обеспечивающим их вхождение в корпус при взаимодействии с фаской корпуса.To achieve the named technical result in the proposed ampoule, in contrast to the known one, the spring ring is installed in the inner bore of the lid and attached to it at several fixing points, in the intervals between which the stops passing through the holes made in the lid are rigidly attached to the spring ring, and included in the annular groove made in the housing. The emphasis is made with a bevel, ensuring their entry into the housing during interaction with the chamfer of the housing.

Учитывая условия эксплуатации, упоры и отверстия в крышке выполнены с возможностью только прямолинейного перемещения упоров, а в кольцевой проточке корпуса выполнены отверстия, располагающиеся соосно с упорами при совпадении меток, нанесенных на корпус и крышку.Given the operating conditions, the stops and holes in the cover are made with the possibility of only linear movement of the stops, and holes are made in the annular groove of the case, which are aligned with the stops when the marks on the case and cover coincide.

Кроме того, пружинное кольцо выполнено в виде пластины. Установка пружинного кольца во внутренней расточке крышки и присоединение его к ней в нескольких точках закрепления позволяет получить фиксированное положение пружинного кольца во внутренней расточке крышки.In addition, the spring ring is made in the form of a plate. Installing the spring ring in the inner bore of the cover and attaching it to it at several points of attachment allows you to get a fixed position of the spring ring in the inner bore of the cover.

Присоединение в промежутках между точками закрепления к пружинному кольцу упоров, проходящих через отверстия, выполненные в крышке, и входящих в кольцевую проточку, выполненную в корпусе, выполнение упоров со скосом, обеспечивающим их вхождение в корпус при взаимодействии с фаской корпуса, позволяет ввести крышку в корпус, выжимая пружинное кольцо из внутренней расточки крышки. После вхождения торцов упоров в кольцевую проточку в корпусе усилием пружинного кольца упоры вводятся в кольцевую проточку под ее верхнюю кромку, в результате чего обеспечивается сцепление крышки с корпусом с помощью пружинного кольца, зафиксированного во внутренней расточке крышки.The connection between the points of attachment to the spring ring of the stops passing through the holes made in the cover and entering the annular groove made in the body, the execution of the stops with a bevel that ensures their entry into the body when interacting with the chamfer of the body, allows you to enter the cover into the body by squeezing the snap ring out of the inner bore of the cover. After the ends of the stops enter the annular groove in the housing by the force of the spring ring, the emphasis is inserted into the annular groove under its upper edge, as a result of which the cover engages with the housing using a spring ring fixed in the inner bore of the cover.

Выполнение упоров и отверстий в крышке для их прохождения с возможностью только прямолинейного перемещения позволяет сохранять положение упоров, при котором обеспечивается взаимодействие скосов на их торцах с фаской корпуса.The implementation of the stops and holes in the cover for their passage with the possibility of only rectilinear movement allows you to save the position of the stops, which ensures the interaction of the bevels at their ends with the chamfer of the body.

Выполнение в корпусе на уровне кольцевой проточки отверстий, располагающихся соосно с упорами при совпадении меток, нанесенных на корпус и крышку, позволяет непосредственно при установке крышки в корпус или с последующим ее поворотом расположить отверстия соосно с упорами. Это создает возможность выведения специальным приспособлением упоров из кольцевой проточки, обеспечивая тем самым снятие крышки с корпуса. Кроме того, выполнение этих отверстий позволяет проконтролировать зацепление крышки с корпусом в защитной камере с помощью специального приспособления или визуально.The execution in the housing at the level of the annular groove of the holes located coaxially with the stops when the marks applied to the body and the cover coincide, allows you to directly align the holes coaxially with the stops when installing the cover in the body or with its subsequent rotation. This creates the possibility of removing special stops from the annular grooves, thereby ensuring the removal of the cover from the housing. In addition, the implementation of these holes allows you to check the engagement of the cover with the housing in the protective chamber using a special device or visually.

Выполнение пружинного кольца в виде пластины позволяет за счет ее ширины получить необходимое усилие для выдвижения упоров и разместить пружинное кольцо во внутренней проточке крышки, не изменяя ее размеров.The implementation of the spring ring in the form of a plate allows, due to its width, to obtain the necessary force to extend the stops and place the spring ring in the inner groove of the cover without changing its size.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - предлагаемая ампула в разрезе с пучком твэлов;figure 1 - the proposed ampoule in section with a bunch of fuel rods;

на фиг.2 - запирающее устройство с установленной на корпус крышкой;figure 2 - locking device mounted on the housing cover;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;figure 3 is a section aa in figure 2;

на фиг.4 - один из элементов запирающего устройства в разрезе при снятии крышки.figure 4 - one of the elements of the locking device in the context when removing the cover.

Предлагаемая ампула (см. фиг.1) содержит корпус 1, выполненный в виде трубы 2, с присоединенными к ней дном 3 и горловиной 4, и крышку 5, устанавливаемую в горловину 4 корпуса 1 с помощью запирающего устройства 6.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 attached to it and a cover 5 mounted in the neck 4 of the housing 1 using a locking device 6.

Запирающее устройство 6 (см. фиг.2 и 3) содержит пружинное пластинчатое кольцо 7, установленное во внутренней расточке 8 крышки 5 и прикрепленное к ней в нескольких точках, например, заклепками 9. В промежутках между заклепками 9 к пружинному пластинчатому кольцу 7 прикреплены упоры 10, проходящие через отверстия 11 в крышке 5 и входящие в кольцевую проточку 12, выполненную в горловине 4. Торцы 13 упоров 10 выполнены со скосом 14, обеспечивающим их вхождение в горловину 4 при взаимодействии с фаской 15, выполненной на верхнем торце горловины 4.The locking device 6 (see FIGS. 2 and 3) comprises a spring plate ring 7 mounted in the inner bore 8 of the cover 5 and attached to it at several points, for example, with rivets 9. In the spaces between the rivets 9, stops are attached to the spring plate ring 7 10, passing through the holes 11 in the cover 5 and included in the annular groove 12, made in the neck 4. The ends 13 of the stops 10 are made with a bevel 14, ensuring their entry into the neck 4 when interacting with the chamfer 15 made on the upper end of the neck 4.

Упоры 10 и отверстия 11 в крышке 5 выполнены с прямыми боковыми гранями 16 и 17 соответственно, препятствующими повороту упоров 10 в отверстиях 11 и создающими возможность только прямолинейного перемещения упоров 10 в отверстиях 11.The stops 10 and the holes 11 in the lid 5 are made with straight side faces 16 and 17, respectively, which prevent the stops 10 from turning in the holes 11 and create the possibility of only linear movement of the stops 10 in the holes 11.

В горловине 4 (см. фиг.4) на уровне кольцевой проточки 12 выполнены отверстия 18, располагающиеся соосно с упорами 10 при совпадении меток 19 и 20, нанесенных на горловину 4 и крышку 5 соответственно. Запирающее устройство 6 работает следующим образом.In the neck 4 (see FIG. 4), holes 18 are made at the level of the annular groove 12 and are aligned with the stops 10 when the marks 19 and 20 are applied to the neck 4 and the cover 5, respectively. The locking device 6 operates as follows.

При установке крышки 5 в горловину 4 корпуса 1 вручную при работе с порожней ампулой или дистанционно в защитной камере захватом (на чертежах не показан) крышка 5 с определенным усилием подается вниз. При этом упоры 10, взаимодействуя своими скосами 14 с фаской 15 горловины 4, вдвигаются по отверстиям 11 внутрь крышки 5, выдвигая пружинное пластинчатое кольцо 7 из внутренней расточки 8. При дальнейшем движении крышки 5 вниз и достижении упорами 10 кольцевой проточки 12 в горловине 4 упоры 10 под действием пружинного пластинчатого кольца 7 вводятся в кольцевую проточку 12, обеспечивая сцепление крышки 5 с горловиной 4 корпуса 1. Непосредственно при установке крышки 5 в горловину 4 или последующим ее поворотом достигается совмещение меток 19 и 20, нанесенных на горловину 4 и крышку 5 соответственно. При таком положении крышки 5 в горловине 4 упоры 10 и отверстия 18 будут располагаться соосно, что создает возможность выведения упоров 10 из кольцевой проточки 12 механизмом вскрытия крышки. Кроме того, выполнение отверстий 18 позволяет проконтролировать зацепление крышки 5 с корпусом 1 в защитной камере с помощью специального приспособления или визуально.When installing the cover 5 in the neck 4 of the housing 1 manually when working with an empty ampoule or remotely in a protective chamber by a gripper (not shown in the drawings), the cover 5 is fed down with a certain force. In this case, the stops 10, interacting with their bevels 14 and the chamfer 15 of the neck 4, move along the holes 11 into the cover 5, pushing the spring plate ring 7 out of the inner bore 8. When the cover 5 moves downward and the stops 10 reach the annular groove 12 in the neck 4, the stops 10 under the action of a spring plate ring 7 are introduced into the annular groove 12, providing adhesion of the cover 5 with the neck 4 of the housing 1. Directly when the cover 5 is installed in the neck 4 or its subsequent rotation, the marks 19 and 20 are combined, applied ny on a mouth 4 and a cover 5 respectively. With this position of the cover 5 in the neck 4, the stops 10 and the holes 18 will be aligned, which makes it possible to remove the stops 10 from the annular groove 12 by the opening mechanism of the cover. In addition, the holes 18 allows you to check the engagement of the cover 5 with the housing 1 in the protective chamber using a special device or visually.

Для снятия крышки 5 стержнями механизма вскрытия крышки (на чертежах не показан), воздействующими с наружной стороны ампулы через отверстия 18 на упоры 10, последние выводятся из кольцевой проточки 12 и крышка 5 извлекается из корпуса 1.To remove the cover 5 with rods of the mechanism for opening the cover (not shown), acting on the outside of the ampoule through the holes 18 on the stops 10, the latter are removed from the annular groove 12 and the cover 5 is removed from the housing 1.

Работа с предлагаемой ампулой осуществляется следующим образом.Work with the proposed ampoule is as follows.

Перед отправкой на АЭС у порожних ампул проверяется работоспособность запирающего устройства 6, после чего порожние ампулы с зафиксированными на корпусах 1 крышками 5 размещаются в ячейках чехла транспортного контейнера, который отправляется на АЭС.Before sending to the nuclear power plant at empty ampoules, the operability of the locking device 6 is checked, after which the empty ampoules with covers 5 fixed on the casings 1 are placed in the cells of the transport container cover, which is sent to the nuclear power plants.

На АЭС в защитной камере крышки 5 снимаются с корпусов 1 с помощью имеющихся захвата и механизма вскрытия крышки. Затем пучки твэлов помещаются в корпуса 1 ампул, после чего с помощью захвата в горловины 4 устанавливаются крышки 5 до достижения упорами 10 кольцевой проточки 12 в горловине 4. При этом упоры 10 под действием пружинного пластинчатого кольца 7 вводятся в кольцевую проточку 12, обеспечивая сцепление крышки 5 с горловиной 4 корпуса 1.At the nuclear power plant in the protective chamber, the covers 5 are removed from the housings 1 using the available gripper and the cover opening mechanism. Then, the bundles of fuel rods are placed in the ampoule body 1, after which, by means of a gripper, the covers 5 are mounted on the covers 5 until the stops 10 reach the annular groove 12 in the neck 4. In this case, the stops 10 are inserted into the annular groove 12 by the action of the spring plate ring 7, providing lid adhesion 5 with neck 4 of housing 1.

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

1. An ampoule for an spent fuel assembly, comprising a cylindrical body with a bottom, made high, allowing the grip to have access to the power grid of the bundle of fuel rods mounted with the frame tube resting on the bottom of the ampoule in which the bundle of spent fuel rods is placed, a cover fixed in the upper part of the housing using a locking device in the form of a spring ring, a spring installed in the ampoule cover that secures the fuel rod bundle of different lengths in the ampoule and installed in the housing with a gap in the form of a labyrinth th seal, preventing the spillage of fuel particles from the ampoule and providing the possibility of drying the fuel rod bundle loaded into the ampoule, characterized in that the spring ring is installed in the inner bore of the cover and attached to it at several points, in the intervals between which the stops are attached to the spring ring, passing through the holes made in the lid and included in the annular groove made in the housing, and the ends of the stops are made with a bevel that ensures their entry into the housing when interacting with facet of the case.

2. The ampoule according to claim 1, characterized in that the stops and holes in the cover for passing the stops are made with the possibility of only rectilinear movement.

3. The ampoule according to claim 1, characterized in that in the housing at the level of the annular grooves are made holes that are aligned with the stops when the marks on the housing and cover coincide.

4. The ampoule according to claim 1, characterized in that the spring ring is made in the form of a plate.