RU2786286C1

RU2786286C1 - Under-crane path of protective shell of nuclear power plant

Info

Publication number: RU2786286C1
Application number: RU2021122309A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Ковалкин; Станислав Леонидович Белохин; Василий Вячеславович Пецка; Иван Васильевич Подпорин; Дмитрий Валентинович Иванов
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2022-12-19

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transportation.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering and transportation, namely to under-crane paths of a protective shell of NPP. The under-crane path of the protective shell of the nuclear power plant contains console supports uniformly installed along the circumference and fixed at one level on an inner side of the protective shell with a gap to each other, and a rail installed on top of console supports, made in the form of circumference with a radius of the under-crane path and connected to console supports with fasteners. Each console support is made of upper and lower horizontal plates installed in parallel to each other, fixed to each other with vertical longitudinal and transverse ribs. Plates and transverse ribs are fixed with one end in a reinforced concrete structure of the protective shell, side slots are made at ends of plates, facing the protective shell, from both sides, and a protrusion is made in an upper part of the end of the console support, from a side opposite to the protective shell.

EFFECT: increase in the reliability of an under-crane path of a protective shell of NPP.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и транспортирования, а именно к подкрановым путям защитной оболочки АЭС.The invention relates to the field of mechanical engineering and transportation, and in particular to the crane runways of the containment shell of nuclear power plants.

Существующие конструкции подкрановых путей выполняют из металлических консолей, крепящихся к защитной оболочке АЭС. Такие консоли устанавливают с определенным интервалом с установкой на них металлических подкрановых балок. Круговой подкрановый рельс, как правило, устанавливается на подкрановые балки.The existing structures of crane runways are made of metal consoles attached to the NPP containment. Such consoles are installed at a certain interval with the installation of metal crane beams on them. Circular crane rail, as a rule, is installed on the crane beams.

Известен подкрановый путь (авторское свидетельство СССР №1349170, МПК В66С 7/00, приоритет от 08.01.1985) защитной оболочки АЭС, содержащий консольную опору, выполненную из радиально расположенных элементов опоры, установленную на внутренней стороне защитной оболочки, и выполненный по радиусу в плане подкранового пути рельс с элементами крепления, подкрановые балки, выполненные по радиусу в плане, при этом каждая балка соединена с одним из элементов опоры неподвижно, с другим элементом с возможностью перемещения по нормали к радиусу кривизны балки, а торцы свободных концов балок размещены с зазором относительно торцов смежных с ними балок.Known crane runway (USSR author's certificate No. 1349170, IPC V66S 7/00, priority dated 01/08/1985) of the nuclear power plant containment, containing a cantilever support made of radially arranged support elements, installed on the inner side of the containment, and made along the radius in terms of rail with fastening elements, crane beams, made along the radius in the plan, while each beam is connected to one of the support elements motionlessly, with the other element with the ability to move along the normal to the beam curvature radius, and the ends of the free ends of the beams are placed with a gap relative to ends of beams adjacent to them.

Недостатком данной конструкции является низкая надежность, обусловленная тем, что подкрановые балки работают в сложном напряженно-деформированном состоянии. При восприятии вертикальных нагрузок подкрановая балка работает полным сечением по схеме однопролетной разрезной балки, горизонтальные нагрузки передаются на подкрановую балку через ее верхний пояс, что приводит к работе подкрановой балки на кручение, а аварийные температурные воздействия приводят к сложной деформации подкрановой балки. Учитывая эксцентриситет при передаче вертикальных нагрузок, возникающий из-за формы подкрановой балки (балка выполнена по радиусу), в балке возникают дополнительные усилия от кручения. Все вышеперечисленные усилия передаются с подкрановой балки на консольную опору через болты. В связи с этим возникает проблема в разработке узлов крепления (болтового соединения) балки и консольной опоры, которые, с одной стороны, должны обеспечить надежное (жесткое) крепление подкрановой консоли и балки, а с другой стороны должны быть податливы для исключения возможности возникновения больших внутренних усилий в подкрановой балке при ее нагреве в случае аварийного температурного воздействия или сейсмических колебаний.The disadvantage of this design is the low reliability due to the fact that the crane beams operate in a complex stress-strain state. When perceiving vertical loads, the crane beam operates with a full section according to the scheme of a single-span split beam, horizontal loads are transferred to the crane beam through its upper chord, which leads to the operation of the crane beam in torsion, and emergency temperature effects lead to complex deformation of the crane beam. Taking into account the eccentricity in the transmission of vertical loads, which occurs due to the shape of the crane beam (the beam is made along the radius), additional torsional forces arise in the beam. All of the above forces are transferred from the crane beam to the cantilever support through the bolts. In this regard, a problem arises in the development of attachment points (bolted connection) of the beam and cantilever support, which, on the one hand, should provide reliable (rigid) fastening of the crane console and beam, and on the other hand, must be pliable to eliminate the possibility of large internal forces in the crane beam when it is heated in the event of an emergency temperature effect or seismic vibrations.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности подкранового пути защитной оболочки АЭС.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the crane runway containment of nuclear power plants.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является исключение рисков схода и опрокидывания крана с подкранового пути в условиях запроектных аварий и сейсмических нагрузок.The problem to be solved by the invention is to eliminate the risks of crane derailment and overturning from the crane runway under conditions of beyond design basis accidents and seismic loads.

Указанный технический результат достигается тем, что в подкрановом пути защитной оболочки атомной электростанции, содержащем равномерно установленные по окружности и закрепленные на одном уровне на внутренней стороне защитной оболочки с зазором друг к другу консольные опоры и установленный сверху на консольные опоры рельс, выполненный в форме окружности с радиусом подкранового пути и соединенный с консольными опорами элементами крепления, согласно настоящему изобретению каждая консольная опора выполнена из установленных параллельно друг другу верхней и нижней горизонтальных пластин, скрепленных друг с другом вертикальными продольными и поперечными ребрами, при этом одним концом пластины и поперечные ребра закреплены в железобетонной конструкции защитной оболочки, на концах пластин, обращенных к защитной оболочке, с обеих сторон выполнены боковые вырезы, а в верхней части торца консольной опоры с противоположной от защитной оболочки стороны выполнен выступ.The specified technical result is achieved by the fact that in the crane runway of the containment of a nuclear power plant, containing cantilever supports uniformly installed around the circumference and fixed at the same level on the inner side of the containment with a gap to each other and a rail mounted on top of the cantilever supports, made in the form of a circle with radius of the crane runway and connected to the cantilever supports by fastening elements, according to the present invention, each cantilever support is made of upper and lower horizontal plates installed parallel to each other, fastened to each other by vertical longitudinal and transverse ribs, while at one end of the plate and the transverse ribs are fixed in reinforced concrete of the containment structure, at the ends of the plates facing the containment shell, side cutouts are made on both sides, and a protrusion is made in the upper part of the end of the cantilever support on the side opposite from the containment shell.

Преимущественно концы пластин и поперечных ребер снабжены анкерами, закрепленными в железобетонной конструкции защитной оболочки.Preferably, the ends of the plates and transverse ribs are provided with anchors fixed in the reinforced concrete structure of the containment.

Основным преимуществом заявленного изобретения является отсутствие подкрановых балок и болтовых узлов крепления, а также выполнение консольной опоры из установленных параллельно друг другу верхней и нижней горизонтальных пластин, скрепленных друг с другом вертикальными продольными и поперечными ребрами.The main advantage of the claimed invention is the absence of crane beams and bolted attachment points, as well as the execution of the cantilever support from upper and lower horizontal plates installed parallel to each other, fastened to each other by vertical longitudinal and transverse ribs.

В таком техническом решении передача усилий от крана на железобетонные конструкции защитной оболочки происходит непосредственно через консольную опору за счет анкеровки ее верхней и нижней пластин и поперечных ребер в железобетонные конструкции защитной оболочки. При этом выступ, выполненный в верхней части торца консольной опоры с противоположной от защитной оболочки стороны, используется для удержания крана на рельсах при вертикальных сейсмических воздействиях за счет зацепления за этот выступ антисейсмических подхватов, связанных с балкой мостового крана. Горизонтальные нагрузки передаются непосредственно через верхнюю пластину консольной опоры.In such a technical solution, the transfer of forces from the crane to the reinforced concrete structures of the containment occurs directly through the cantilever support due to the anchoring of its upper and lower plates and transverse ribs into the reinforced concrete structures of the containment. At the same time, the protrusion made in the upper part of the butt end of the cantilever support from the side opposite from the containment shell is used to hold the crane on the rails under vertical seismic effects due to engagement of anti-seismic traps associated with the overhead crane beam for this protrusion. Horizontal loads are transmitted directly through the top plate of the cantilever.

Указанная конструкция консольных опор обеспечивает возникновение только сжимающих и растягивающих усилий, передающихся на железобетонные конструкции защитной оболочки, при отсутствии эффекта кручения и нагрузок на изгиб в элементах подкранового пути. Продольные и поперечные ребра обеспечивают устойчивость верхней пластины консольной опоры. Для исключения внутренних усилий в консольных опорах при температурном расширении они установлены с зазором относительно друг друга.The specified design of the cantilever supports ensures the occurrence of only compressive and tensile forces transmitted to the reinforced concrete structures of the containment, in the absence of the effect of torsion and bending loads in the elements of the crane runway. Longitudinal and transverse ribs provide stability to the top plate of the cantilever support. To exclude internal forces in the cantilever supports during thermal expansion, they are installed with a gap relative to each other.

При размещении консольных опор рядом с друг другом боковые вырезы на концах пластин, обращенных к защитной оболочке, образуют технологические проемы, через которые обеспечивается пропуск водородной смеси к дожигателям водорода, что исключает возможность скопления взрывоопасной смеси под подкрановым путем. Помимо этого, технологические проемы могут быть использованы для монтажа технологических и электрических систем, например, трубопроводов, электрических кабелей и др.When cantilever supports are placed next to each other, side cutouts at the ends of the plates facing the containment form technological openings through which the hydrogen mixture passes to the hydrogen afterburners, which eliminates the possibility of accumulation of an explosive mixture under the crane runway. In addition, technological openings can be used for the installation of technological and electrical systems, for example, pipelines, electrical cables, etc.

На фиг. 1 изображен подкрановый путь защитной оболочки АЭС, выполненный в соответствии с заявленным изобретением (вид сверху).In FIG. 1 shows the crane runway of the nuclear power plant containment, made in accordance with the claimed invention (top view).

На фиг. 2 изображены консольные опоры, установленные с зазором относительно друг друга (вид сверху).In FIG. 2 shows cantilever supports installed with a gap relative to each other (top view).

На фиг. 3 изображена консольная опора (вид в разрезе).In FIG. 3 shows a cantilever support (sectional view).

Как показано на фиг. 1-3, подкрановый путь содержит равномерно установленные по окружности и закрепленные на одном уровне на внутренней стороне защитной оболочки 1 с зазором друг к другу консольные опоры 2 и установленный сверху на консольные опоры 2 рельс 3. Рельс 3 выполнен в форме окружности с радиусом подкранового пути и соединен с консольными опорами 2 элементами 4 крепления.As shown in FIG. 1-3, the crane runway contains cantilever supports 2 evenly installed around the circumference and fixed at the same level on the inner side of the containment shell 1 with a gap to each other and a rail 3 mounted on top of the cantilever supports 2. The rail 3 is made in the form of a circle with a radius of the crane runway and connected to the cantilever supports 2 fastening elements 4.

Каждая консольная опора 2 выполнена из установленных параллельно друг другу верхней 5 и нижней 6 горизонтальных пластин, скрепленных друг с другом вертикальными продольными 7 и поперечными 8 ребрами. Одним концом верхние 5 и нижние 6 горизонтальные пластины и поперечные ребра 8 закреплены в железобетонной конструкции защитной оболочки 1.Each cantilever support 2 is made of upper 5 and lower 6 horizontal plates installed parallel to each other, fastened to each other by vertical longitudinal 7 and transverse 8 ribs. At one end, the upper 5 and lower 6 horizontal plates and transverse ribs 8 are fixed in the reinforced concrete structure of the protective shell 1.

На концах пластин 5 и 6, обращенных к защитной оболочке 1, с обеих сторон выполнены боковые вырезы 9, придающие пластинам 5 и 6 Т-образную форму. В верхней части торца консольной опоры 2, образованного продольными ребрами 7, с противоположной от защитной оболочки 1 стороны на свободном конце выполнен выступ 10.At the ends of the plates 5 and 6, facing the protective shell 1, side cutouts 9 are made on both sides, giving the plates 5 and 6 a T-shape. In the upper part of the end face of the cantilever support 2, formed by longitudinal ribs 7, a protrusion 10 is made at the free end on the side opposite from the protective shell 1.

В предлагаемом варианте исполнения концы пластин 5 и 6 и поперечные ребра 8 снабжены анкерами 11, закрепленными в железобетонной конструкции защитной оболочки 1, что способствует надежному закреплению консольной опоры 2.In the proposed embodiment, the ends of the plates 5 and 6 and the transverse ribs 8 are provided with anchors 11 fixed in the reinforced concrete structure of the containment shell 1, which contributes to the reliable fastening of the cantilever support 2.

Заявленное изобретение реализуется следующим образом.The claimed invention is implemented as follows.

Во время работы кран движется по рельсу 3, соединенному с консольными опорами 2 элементами крепления 4. Нагрузки, возникающие на консольных опорах 2, передаются на железобетонные конструкции защитной оболочки 1 через анкеры 11, которыми снабжены пластины 5 и 6 и концы поперечных ребер 8. Горизонтальные нагрузки передаются непосредственно через верхнюю пластину 5 консольной опоры 2, что вызывает в ней сжимающие и растягивающие усилия, которые передаются на железобетонные конструкции, при этом отсутствует эффект кручения. Вертикально установленные и перпендикулярно закрепленные к верхней 5 и нижней 6 пластинам продольные 7 и поперечные 8 ребра обеспечивают устойчивость верхней пластины 5 консольной опоры 2.During operation, the crane moves along the rail 3 connected to the cantilever supports 2 by fastening elements 4. The loads that occur on the cantilever supports 2 are transferred to the reinforced concrete structures of the containment 1 through the anchors 11, which are provided with plates 5 and 6 and the ends of the transverse ribs 8. Horizontal loads are transmitted directly through the top plate 5 of the cantilever support 2, which causes compressive and tensile forces in it, which are transmitted to reinforced concrete structures, while there is no torsion effect. Vertically mounted and perpendicular to the upper 5 and lower 6 plates, longitudinal 7 and transverse 8 ribs ensure the stability of the upper plate 5 of the cantilever support 2.

При возникновении аварийных ситуаций консольные опоры 2 нагреваются и расширяются, но за счет зазора (температурного шва) между ними не возникает дополнительных напряжений. В условиях вертикальных сейсмических воздействий консольная опора 2 обеспечивает удержание крана на рельсе 3 за счет упора антисейсмических подхватов мостового крана 12 (не являются частью устройства) в выступ 10.In the event of an emergency, the cantilever supports 2 heat up and expand, but due to the gap (temperature joint) between them, no additional stresses arise. Under conditions of vertical seismic impacts, the cantilever support 2 ensures that the crane is kept on the rail 3 due to the stop of the anti-seismic grabs of the overhead crane 12 (not part of the device) in the protrusion 10.

С целью исключения возможности скопления под подкрановым путем взрывоопасной водородной смеси, выделяющейся в ходе технологических процессов, происходящих в атомной реакторе, которое может привести к взрыву и повреждению крана, в заявленном подкрановом пути предусмотрены технологические проемы, образованные боковыми вырезами 9, выполненными с обеих сторон на обращенных к защитной оболочке 1 концах пластин 5 и 6 рядом расположенных консольных опор 2, обеспечивающие беспрепятственный пропуск водородной смеси к дожигателям водорода.In order to exclude the possibility of accumulation under the crane way of an explosive hydrogen mixture released during technological processes occurring in a nuclear reactor, which can lead to an explosion and damage to the crane, technological openings are provided in the declared crane way, formed by side cuts 9, made on both sides on the ends of the plates 5 and 6 facing the containment shell 1, adjacent cantilever supports 2, providing unhindered passage of the hydrogen mixture to the hydrogen afterburners.

Дополнительно технологические проемы могут быть использованы для пропуска технологических и электрических систем и коммуникаций.Additionally, technological openings can be used to pass technological and electrical systems and communications.

С учетом конструктивных размеров консольных опор 2 размер технологического проема, образуемого боковыми вырезами 9 рядом расположенных консольных опор 2, в подкрановом пути атомной станции может составлять 600×600 мм.Taking into account the structural dimensions of the cantilever supports 2, the size of the technological opening formed by the side cutouts 9 of adjacent cantilever supports 2 in the crane runway of the nuclear power plant can be 600 × 600 mm.

Использование заявленной конструкции подкранового пути позволяет повысить надежность подкранового пути, предназначенного для перегрузки ядерного топлива, исключить сход или опрокидывание крана с рельса в условиях запроектных аварий или сейсмических нагрузок, а также исключить возможность скопления под подкрановым путем взрывоопасной водородной смеси, выделяющейся в ходе технологических процессов, происходящих в атомном реакторе.The use of the claimed design of the crane runway makes it possible to increase the reliability of the crane runway intended for reloading nuclear fuel, to prevent the crane from derailing or tipping over under conditions of beyond design basis accidents or seismic loads, and also to exclude the possibility of accumulation under the runway of an explosive hydrogen mixture released during technological processes, occurring in a nuclear reactor.

Claims

1. Crane way of the protective shell of a nuclear power plant, containing cantilever supports uniformly installed around the circumference and fixed at the same level on the inner side of the protective shell with a gap to each other and a rail mounted on top of the cantilever supports, made in the form of a circle with a radius of the crane way and connected to cantilever supports with fastening elements, characterized in that each cantilever support is made of upper and lower horizontal plates installed parallel to each other, fastened to each other by vertical longitudinal and transverse ribs, while at one end of the plate and transverse ribs are fixed in the reinforced concrete structure of the protective shell, on at the ends of the plates facing the protective shell, side cutouts are made on both sides, and a protrusion is made in the upper part of the end of the cantilever support from the side opposite from the protective shell.

2. Crane track of the containment of a nuclear power plant according to claim 1, characterized in that the ends of the plates and transverse ribs are provided with anchors fixed in the reinforced concrete structure of the containment.