SK7166Y1 - Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora jadrovej elektrárne a zariadenie na jeho vykonávanie - Google Patents

Abstract

Zaoblené dno (4) sa počas odstávky čistí tak, že pri čistení je reaktor (4) aspoň čiastočne naplnený tekutinou primárneho okruhu. Do otvoreného reaktora (4) je k jeho dnu spustený samohybný vozík (1) s nasávacou hubicou (3). Vozík (1) sa riadene pohybuje po dne reaktora (4), pričom cez nasávaciu hubicu (3) sa nasávajú nečistoty, kal a tekutina primárneho okruhu. Táto zmes sa prepraví nad hladinu (14) alebo k hladine (14), kde sa hmota filtruje, pričom sa z nej oddeľujú nečistoty a kaly, a prefiltrovaná tekutina primárneho okruhu sa vracia naspäť do reaktora (4). Vo výhodnom usporiadaní vozík (1) nesie čerpadlo (2) a nasávacia hubica (3) je umiestnená na ramene (10), ktoré sa môže zdvíhať, aby nasávacia hubica (3) kopírovala povrch dna. Pohyb vozíka (1) sa riadi z ovládacieho pultu (6) alebo autopilotom. Je výhodné, ak sa vozík (1) pohybuje lúčovito od stredovej zóny smerom k obvodu nádoby reaktora (4) a naspäť.

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu a zariadenia na čistenie vnútorných častí, vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR), najmä dna tlakovej nádoby reaktora (TNR) a priľahlých plôch reaktora počas jeho odstávky, kedy je z tlakovej nádoby reaktora odložené veko a z reaktora je vybrané palivo. Čistením sa usadené nečistoty odstránia z vnútorného povrchu reaktora, a tým sa zamedzí ich pôsobeniu v primárnom okruhu.

Doterajší stav techniky

V primárnom okruhu jadrového reaktora jadrovej elektrárne sa postupne pri prevádzke vyskytujú rôzne nečistoty, ako sú úlomky oxidových vrstiev, malé čiastočky kovov, plastov, skla, izolačných a spojových materiálov, prípadne aj drobné súčiastky ponechané v obehu pri údržbe strojov primárneho okruhu. Pri odstávke reaktora, predovšetkým typu VVER (WWER, PWR - tlakovodný voda/voda), sa tieto nečistoty zhromaždia na dne reaktora. Nečistoty môžu reaktor pri opätovnom spustení do prevádzky poškodiť. Negatívne ovplyvňujú povrchy zariadenia primárneho okruhu jadrovej elektrárne, najmä pri rýchlej cirkulácii v primárnom okruhu. Nečistoty nepriaznivo pôsobia aj na povrch jadrového paliva.

Pri veľkej odstávke reaktora, po odložení veka tlakovej nádoby reaktora a po vybratí palivových tyčí a vnútorných reaktorových častí z TNR sa vytvorí príležitosť na odstránenie nazhromaždených nečistôt a kalov z dna reaktora. Ako vhodné sa javí odsávanie nečistôt z dna. S ohľadom na špecifickosť problému a jeho pre viazanosť s konkrétnym typom reaktora nie sú dostupné žiadne staršie publikácie objasňujúce spôsoby čistenia vnútra reaktora. Pri čistení dna reaktora bolo v minulosti použité čerpadlo zavesené na lane. Pohybom čerpadla tesne nad povrchom alebo po povrchu dna TNR sa odsáva vrstva s nečistotami a kalmi. Pohyb čerpadla a kopírovanie dna čerpadlom sú pri tejto činnosti nepresné a málo efektívne. Čerpadlo visí na lane dlhšom ako 10 metrov, takže jeho pohybovanie po dne pomocou lana je komplikované. Odčerpané nečistoty sú odvedené hadicou do kanalizácie, kde sa vysokoaktívne častice môžu nahromadiť a spôsobovať nepriaznivé radiačné účinky.

Patent SK 286704 opisuje dekontamináciu vnútorných plôch kompenzátora objemu jadrovej elektrárne pomocou zariadenia, ktoré nie je vhodné na čistenie zaobleného dna reaktora.

V iných priemyselných oblastiach sú známe spôsoby odsávania kalov pomocou vzdušného alebo vodného ejektorového čerpacieho systému. Tieto spôsoby známe z iných oblastí priemyslu nie sú efektívne použiteľné pri čistení dna TNR. Vzdušný ejektorový čerpací systém má v hĺbke zavodneného reaktora problémy s dostatočným výkonom a pri použití vodného ejektorového systému sa do reaktora pridáva voda, čím narastá objem rádioaktívneho materiálu.

Zo zverejnia spisu US 2004134518 A1 je známe usporiadanie, pri ktorom sa na kontrolu alebo čistenie používa rameno s rúrou, pričom mechanizmus má zabezpečovať potrebnú polohu konca rúry v nádobe. Takéto aj podobné riešenia so zavesenou sacou hubicou alebo so sacou hubicou na konci dlhej rúry sa vyznačujú vysokou nepresnosťou pohybu. Dlhá rúra je náchylná na kmitanie, prehýba sa a má aj obmedzený dostúp na povrchy stúpajúcich stien pri dne TNR. Dostupnosť dna reaktora je ovplyvnená geometriou stien reaktora, tvarom jeho dna a tiež tým, že nádoba reaktora má v hornej časti obrubu, zúženie, čo limituje pohyb rúry pri okrajoch. Rozkmitanie sacej hubice rozviruje kaly, čo opäť znižuje účinnosť nasávania a čistenia.

Všetky riešenia, ktoré sú známe z čistenia iných nádob, sa do oblasti čistenia tlakovej nádoby reaktora (TNR) ideovo prenášajú len s veľkými nedostatkami a obmedzeniami. Ak sa sila potrebná na pohybovanie sacej hubice vytvára nad otvorenou nádobou reaktora, zvyčajne nad horizontálnou deliacou rovinou reaktora, je pohybovanie sacej hubice nad dnom veľmi nepresné a nestabilné. Spôsobuje to okrem iného aj skutočnosť, že reaktor má relatívne veľkú výšku a dno je zaoblené. Reakcia medzi pohybom lana, závesu alebo rúry nad otvorenou nádobou reaktora a sacou hubicou na konci je nepresná a omeškaná.

Nie je známe, nebolo publikované riešenie, ktoré by bolo jednoduché, nevyžadovalo si zložitú inštaláciu, ani obsluhu, ani veľa úkonov pred čistením a po čistení dna nádoby reaktora. Nasadenie doteraz známych zariadení z iných príbuzných oblastí sa ukazuje ako málo efektívne, ich konštrukcie nie sú vhodné na špecifické nasadenie v jadrovom reaktore. Je žiadaný a nie je známy taký spôsob čistenia a také zariadenie na čistenie, ktoré sa bude dať rýchlo inštalovať, bude mať vysokú účinnosť a čistenie bude trvať čo najkratšiu dobu. Každá hodina zdržania predstavuje výpadok vo výrobe elektrickej energie, a tým aj ekonomické straty.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob čistenia dna tlakovej nádoby reaktora (TNR) počas jeho odstávky, kedy je z tlakovej nádoby reaktora odložené veko a z vnútra reaktora sú aspoň na čas čistenia odstránené vnútorné časti, predovšetkým vnútro reaktorové časti a palivové tyče, pričom pri čistení je reaktor aspoň čiastočne naplnený kvapalinou primárneho okruhu podľa tohto technického riešenia, ktorého

SK 7166 Υ1 podstata spočíva v tom, že do odkrytého reaktora je na jeho dno spustený samohybný vozík s aspoň jednou sacou hubicou, vozík sa riadene pohybuje po dne reaktora, pričom cez saciu hubicu sa nasávajú nečistoty a/alebo kal, a/alebo tekutina primárneho okruhu, nasávaná hmota sa prepraví nad hladinu alebo k hladine tekutiny v reaktore, kde sa hmota filtruje, pričom sa z nej oddeľujú nečistoty a kaly a prefiltrovaná tekutina primárneho okruhu sa vracia späť do reaktora.

Predložené technické riešenie zahrňuje dva podstatné technické znaky, ktoré vo vzájomnej synergii vedú k vysokej efektívnosti čistenia. Jeden znak spočíva v tom, že sacia hubica je spojená s vozíkom, ktorý sa pohybuje samohybné po dne, nie je teda závislý od ovládacej sily, ktorá by bola vyvodená zo vzdialeného miesta nad reaktorom. Vozík silu potrebnú na svoj pohyb vytvára reakciou so samotným dnom reaktora, vozík dno kopíruje. Tým sa sacia hubica pohybuje efektívne, v požadovanej malej vzdialenosti od skutočného tvaru dna. Zároveň je pohyb sacej hubice silovo bezproblémový, nehrozí rozkmitanie, zadrhávanie, poskakovanie sacej hubice po dne. V reálnych podmienkach je presný tvar dna reaktora odlišný od projektovej dokumentácie, má rôzne nepresnosti, ktoré inak nemajú vplyv na činnosť primárneho okruhu, ale pri čistení doterajším metódami viedli k problémom s kvalitou alebo úplnosťou čistenia. Doterajšie spôsoby sa vyznačovali snahou pohybovať telesom so sacou hubicou nad povrchom dna reaktora, naproti tomu sa predložené technické riešenie vyznačuje tým, že sa teleso pohybuje po dne, teda vozík svojím pohybom kopíruje povrch dna, čo je oveľa efektívnejší prístup. To umožňuje bez problémov zmenšiť vzdialenosť sacej hubice od čisteného povrchu, pričom sacia hubica nekoliduje s povrchom.

Druhý znak predloženého technického riešenia spočíva v použití systému s nasávaním tekutiny primárneho okruhu. Nepoužíva sa ejektorové čistenie, známe z priemyslu, do systému sa teda v predloženom riešení nepridáva tlakový vzduch ani voda. Tekutina primárneho okruhu je zvyčajne voda, resp. upravená voda, vodný roztok alebo vodná zmes. Takáto ľahká voda slúži ako chladivo aj moderátor. Nasávanie tekutiny, vody strháva do sacej hubice nečistoty a kaly, odkiaľ je tekutina presunutá do filtrácie, tu sa oddelia nečistoty a kaly. Filtrácia prebieha nad hladinou.

Pohyb vozíka sa riadi z ovládacieho pultu nad reaktorom alebo vozík môže byť ovládaný aj autopilotom, teda programom s určeným postupom pohybov. Podarilo sa tiež vynájsť, že je výhodné, ak sa vozík pri nasávaní pohybuje lúčovito od stredovej zóny, teda od najspodnejšieho bodu dna, smerom k obvodu nádoby reaktora, následne naspäť k stredovej zóne, kde sa vozík pootočí a s príslušným uhlovým odstupom sa opäť lúčovito pohybuje smerom k obvodu nádoby reaktora. Je výhodné stredovú časť dna nádoby pred lúčovitým čistením alebo po lúčovitom čistení navyše prečistiť na ploche s priemerom 1 násobku až 3 násobku dĺžky vozíka. Za dĺžku vozíka sa pritom rozumie dĺžka spolu so sacou hubicou. Lúčovitý pohyb vozíka sa opakuje, čím sa postupne sacou hubicou vykryje celá plocha dna. Takýto pohyb vozíka sa ukázal vhodnejší ako radiálny pohyb po špirále alebo po kruhových dráhach, kedy je potrebné zložitejšie manévrovanie, kde je pohyb vozíka je ovplyvnený sklzom a hrozí tiež jeho prípadné prevrátenie. Podľa šírky sacej hubice a podľa priemeru dna reaktora postačuje relatívne málo lúčovito vedených pohybov. Napríklad pri trojmetrovom priemere dna reaktora a šírke sacej hubice cca 0,4 m postačuje 24 výjazdov vozíka od stredu reaktorovej nádoby k obvodu zaobleného a dvíhajúceho sa dna. Jednotlivé lúče dráh majú v tomto prípade vzájomný uhlový rozstup približne 15° uhlových stupňov.

Pohyb vozíka po dne reaktora výrazne lepšie a účinnejšie kopíruje tvar dna oproti predchádzajúcim spôsobom a systémom. Sacia hubica čerpadla môže efektívne odčerpať nečistoty z dna reaktora v milimetrovej alebo niekoľkomilimetrovej alebo centimetrovej vzdialenosti od povrchu dna. Vzdialenosť okraja, ústia sacej hubice bude zvyčajne menej ako 30 mm, výhodne menej ako 10 mm, obzvlášť výhodne menej ako 7 mm. Vozík s vhodne tvarovanou a pohyblivou sacou hubicou môže jednoducho a účinne kopírovať zakrivené stúpajúce dno reaktora. Meniaci sa sklon dna, premenlivé skutočné zaoblenie dna (rozdielne oproti výkresovej dokumentácii), ako aj napojenie dna k valcovej časti nádoby reaktora nepredstavujú problém pre čistenie s vozíkom podľa tohto technického riešenia.

Telesá reaktorov sú vyhotovené ako tlakové nádoby na vysoký tlak, majú tvarované dno, ktoré môže mať guľový, eliptický alebo semieliptický tvar, alebo tvar vzniknutý kombináciou uvedených tvarov. V mieste napojenia dna na zvislú valcovú plochu nádoby bude mať dno úplne strmú, v podstate zvislú plochu, ktorá sa zváraním spojí s valcovou plochou nádoby. Okraje dna sú teda zvyčajne veľmi strmé. Nasávanie nečistôt v týchto zónach pomocou rúry spustenej zhora (podľa doterajšieho stavu techniky) je veľmi neúčinné, naopak riešenie podľa tohto opisu sa prejavuje ako veľmi efektívne aj v týchto zónach.

Spôsoby čistenia dna reaktora podľa doterajšieho stavu techniky vychádzali zo skúseností z čistenia nádob, ktoré mali ploché dno. Avšak reaktor je svojou veľkosťou a tvarom dna špecifický a nasávanie pomocou rôznych telies, ktorých pohyb sa odvodzuje z ústrojenstva nad reaktorom, trpí nedostatkami, ktoré odstraňuje práve predložené technické riešenie.

S cieľom dosiahnuť lepšie nasávanie nečistôt a kalov zo zaobleného povrchu dna môže byť ústie sacej hubice tvarované podľa príslušného tvaru dna. V prípade guľového tvaru dna môže byť okraj sacej hubice, konvexný, zaoblený s príslušným polomerom. Aby sme jednoduchšie dosiahli potrebný priestorový tvar sacej hubice, môže byť sacia hubica delená alebo sa môže použiť viacero sacích hubíc, ktoré sú umiestnené

SK 7166 Υ1 vedľa seba. Zvyčajne aj pri viacerých sacích hubiciach budú všetky vedené k jednému spoločnému čerpadlu, ale nie je vylúčené ani usporiadanie s viacerými čerpadlami.

Sacia hubica bude mať vo výhodnom usporiadaní v smere pohybu nasávanej tekutiny premenlivý tvar prierezu. Na strane pripojenia k čerpadlu to bude zvyčajne kruhový prierez a na strane sacieho ústia to bude zvyčajne úzka štrbina. Vhodným dimenzovaním sa dá dosiahnuť požadovaná rýchlosť prietoku tekutiny v sacej hubici a v jej ústi.

Sacia hubica môže byť tiež vylepšená tým, že je vybavená tesniacou lištou, ktorá smeruje k čistenému povrchu. Tesniaca lišta môže byť vytvorená ako gumový prvok alebo vo forme štetín alebo vo forme odpruženej lišty a podobne. Bude výhodné, ak takáto tesniaca lišta bude umiestnená na zadnej strane sacej hubice, tým bude zmenšovať prietok tekutiny nasávanej smerom z už vyčistenej plochy (v smere pohybu za sacou hubicou) a o to viac bude sacia hubica nasávať nečistoty spredu. Tesniaca lišta môže mať konvexný tvar podľa zaoblenia dna a podľa zaoblenia okraja sacej hubice. V prípade použitia štetín bude postačovať, ak tie budú zostrihnuté do príslušného tvaru. Tesniaca lišta môže byť vo výhodnom usporiadaní pripevnená k sacej hubici tak, že je ľahko demontovateľná, napríklad pomocou nástrojov bez priameho dotyku rukou, aby sa pri dekontaminácii dala jednoducho odmontovať a spracovať ako odpad.

Nový spôsob čistenia pomocou čerpania s vozíkom výrazne skracuje čas prípravy, nasadenia, ako aj čas samotného čistenia. Skrátil sa aj čas potrebný na likvidáciu pracoviska. Podarilo sa zvýšiť plochu vyčisteného dna reaktora oproti doterajším spôsobom čistenia. Predložené technické riešenie znižuje personálne nároky, znižuje tvorbu rádioaktívnych odpadov (nepridáva sa žiadna ďalšia kvapalina do reaktora). Tiež znižuje kolektívnu dávku ožiarenia personálu počas čistenia (menej ľudí, kratší čas nasadenia).

Kvapalina sa môže čerpať pomocou čerpadla, ktoré bude umiestnené na vozíku, v jeho blízkosti alebo aj mimo, napríklad nad hladinou kvapaliny. Filtrácia by mala prebiehať na hladine a/alebo nad hladinou, aby sa oddelené nečistoty dali bez problémov transportovať alebo inak spracovávať. Výhodný bude postup, kedy po odložení veka a po odobratí vnútorných častí sa v priestore nad hranou otvorenej nádoby reaktora umiestni dočasná plošina, na ňu je možné umiestniť filtračnú jednotku. Ovládací pult na ovládanie pohybu vozíka pritom môže byť umiestnený ešte o úroveň vyššie, teda na úrovni podlahy reaktora vej haly.

Nedostatky opísané v stave techniky v podstatnej miere odstraňuje aj samotné zariadenie na čistenie dna TNR počas jeho odstávky, ktoré obsahuje saciu hubicu a čerpadlo podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že sacia hubica je umiestnená na vozíku, ktorý má vlastný zdroj pohybovej sily, vozík je prispôsobený na riadený pohyb po dne reaktora, sacia hubica je prepojená s čerpadlom na dopravu nasávanej hmoty do filtračnej jednotky, ktorá je určená na umiestnenie na a/alebo nad hladinou kvapaliny v reaktore.

Vo výhodnom usporiadaní vozík nesie čerpadlo a sacia hubica je umiestnená na ramene, ktoré sa môže zdvíhať tak, že sa mení výška polohy sacej hubice. Sacia hubica môže byť umiestnená na vozíku v rôznych polohách, výhodná bude najmä poloha, pri ktorej je sacia hubica umiestnená vpredu, v podstate pred vozíkom, aby sa podvozok vozíka pohyboval už po vyčistenej ploche. Z rovnakého dôvodu bude vhodné, nie však nevyhnutné, aby šírka sacej hubice bola rovná alebo aj väčšia, ako je šírka podvozku. Pohybové ústrojenstvo vozíka, teda jeho podvozok, môže byť kolesový alebo pásový. Vďaka šírke sacej hubice sa budú pásy alebo kolesá podvozku pohybovať po vyčistenej časti a nebudú zbytočne víriť kaly v okolí pohybu. Pri umiestnení sacej hubice vpredu na pohyblivom ramene sa umožní nielen čistenie dna, ale aj priľahlých valcových plôch pri obvode dna, kde sa guľovité dno napája na valcovú časť tlakovej nádoby reaktora. Práve pri meniacom sa zaoblení čistenej plochy sa osvedčilo využitie pohyblivého ramena, ktoré môže byť dotláčané do záberu pružinou alebo môže byť polohované motorom alebo samotiažou alebo tiež kombináciou viacerých uvedených spôsobov.

Na dosiahnutie plynulého pohybu pri malej vzdialenosti sacej hubice od povrchu kovového dna reaktora bude výhodné, aby sacia hubica mala pomocný vodiaci prvok, ktorý je v dotyku s dnom reaktora. Tento pomocný vodiaci prvok môže mať podobu vhodných trecích plôch na okrajoch sacej hubice alebo pomocných koliesok. Potom postačuje pružinou pritláčať saciu hubicu ku dnu a pomocný vodiaci prvok zabezpečí kopírovanie dna. Pri vychádzaní vozíka do najvyššej časti dna, v mieste napojenia na valcovú plochu nádoby, dôjde k zdvihnutiu ramena so sacou hubicou.

Z hľadiska geometrie požadovaného pohybu po dne je vhodné, aby mal vozík sklzové riadenie zatáčania, teda aby sa zatáčanie ovládalo rozdielnymi otáčkami kolies alebo pásov pravej a ľavej strany podvozka. Pri požiadavke na priamy pohyb vozíka, a to v tejto aplikácii predstavuje prevažnú väčšinu jeho pohybu, je vozík vedený všetkými kolesami alebo pásmi do priameho smeru.

Vozík môže byť ovládaný z ovládacieho pultu, s ktorým je spojený prostredníctvom ovládacieho spojenia, to môže byť klasické káblové alebo aj rádiové. Ovládateľnosť pohybu vozíka bude zvyšovať kamera alebo viac kamier, ktoré budú umiestnené do reaktorovej nádoby, výhodne môže byť aspoň jedna kamera umiestnená priamo na vozíku, napríklad na ramene so sacou hubicou. Na dosiahnutie potrebných svetelných pomerov v hĺbke zavodneného reaktora bude vhodné do neho umiestniť osvetlenie, môže byť tiež ako smerové osvetlenie nesené priamo vozíkom, napríklad na ramene vedľa kamery.

SK 7166 Υ1

Z hľadiska jednoduchej dekontaminácie vozíka po ukončení čistenia reaktora bude výhodné, ak konštrukcia podvozka vozíka, prípadne aj ďalších jeho častí, je vodotesná, a to aj pod tlakom vodného stĺpca s výškou viac ako 10 m. Tým sa umožní oplach vozíka bez zostatkov tekutiny primárneho okruhu v jeho konštrukcii. Z rovnakého dôvodu bude výhodné ak vonkajšie časti vozíka, podvozok, kryty, rameno, sacia hubica budú vyhotovené z nehrdzavejúcej ocele, ktorá sa ľahko čistí. Obruče kolesa podvozka, prípadne pásy pri pásovom podvozku budú z pružného materiálu, ktorý je vlastnosťami podobný gume. Bude vhodné, ak pásy alebo celé kolesá alebo obruče kolies nasadené na obvod kovového disku kolesa budú prispôsobené na jednoduché odňatie z disku, aby sa pri čistení dali odstrániť, vymeniť, keďže takýto materiál bude aj po ostreku vodou zadržiavať rádioaktívne zvyšky. Bude teda výhodné takéto časti vozíka vyhotoviť ako jednorazové, ktoré sa po ukončení čistenia spracujú ako ostatný rádioaktívny odpad. Pás alebo koleso alebo aspoň časť kolesa je s týmto cieľom demontovateľná, pričom pod pojmom demontovateľnosť sa má na mysli jednoduché odpojenie, výhodne pomocou príslušného nástroja, výhodne bez priameho dotyku rukou.

Ďalším výhodným prvkom vozíka na zvýšenie ovládateľnosti je gyroskop alebo podobný uhlový senzor polohy, ktorým sa dá určiť náklon, a tým aj poloha vozíka. Zariadenie podľa tohto technického riešenia môže mať vo výhodnom usporiadaní aj detektor gama žiarenia a môže mať tiež optické zariadenie na určovanie veľkosti predmetov alebo koróznych poškodení. V takom prípade sa dá vozík použiť aj na inšpekciu, prehliadky povrchov dna reaktora.

Súčasťou zariadenia môže byť aj pozičný systém, ktorým sa dá určiť presná poloha a orientácia vozíka v reaktore. Pozičný systému umožní použiť na ovládanie vozíka autopilota, ktorý bude vozík pohybovať po naprogramovanej dráhe, napríklad lúčovito vedenými pohybmi zo stredu k obvodu.

Vozík systému môže mať bionický tvar vonkajších častí, napríklad horného krytu, čo zjednoduší oplach a dekontamináciu povrchu vozíka. Takýto kryt môže vytvárať vhodné miesto na kameru, osvetlenie a prípadné ďalšie prvky, pričom takto umiestnené prvky nezvyšujú riziko zavadenia o vnútorné časti v reaktore alebo riziko zamotania hadice či ovládacieho vedenia.

Okrem uvedených výhod má nový spôsob a zariadenie na čistenie výhodu v nízkych nákladoch na inštaláciu, postačuje spustenie vozíka do reaktora, nie je potrebná montáž zložitých polohovacích zariadení. Vozík je veľmi univerzálny a podľa jeho vybavenia môže plniť aj iné doplnkové úlohy, ktoré doterajšie zariadenia neboli schopné uskutočniť. Zariadenie je veľmi kompaktné, čo tiež zjednodušuje jeho čistenie a uchovávanie. Celý systém so zariadením podľa tohto technického riešenia má relatívne malú hmotnosť aj objem, dá sa teda jednoducho čistiť, skladovať, prepravovať. Zariadenie sa okrem jadrového reaktora môže použiť aj v iných nádobách, cisternách, bazénoch, priehradách, pri čistení kalov, nečistôt alebo usadenín, pri monitorovaní stavu pod hladinou tekutín.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou obrázkov 1 až 9. Použitá mierka a pomer medzi veľkosťou reaktora, jeho výškou, veľkosťou vozíka a veľkosťou ostatných častí zariadenia je nezáväzný, informatívny alebo bola mierka priamo upravená na zvýšenie prehľadnosti. Zvolené pomery a zvolené tvary nemajú zužovať rozsah ochrany.

Na obrázku 1 je schematicky zobrazený systém s nainštalovaným vozíkom ponoreným ku dnu reaktora a s filtračnou jednotkou na dočasnej plošine. Prerušovanou čiarou je vyobrazený vozík v hornej polohe, v tejto polohe nie je pre prehľadnosť zobrazené pripojenie hadice a ovládacieho spojenia.

Na obrázku 2 je vyobrazený bočný pohľad na vozík. Prerušovanou čiarou pod tvarovaným krytom je znázornený príklad polohy čerpadla na vozíku.

Obrázok 3 vyobrazuje vozík pri pohľade z prednej strany, kde je tiež pozorovateľné zaoblenie prednej hrany sacej hubice.

Na obrázkoch 4 až 7 sú príklady polôh vozíka v rozličných náklonoch.

Obrázok 4 zachytáva vozík na rovnej podložke.

Obrázok 5 znázorňuje vozík na zaoblenom dne.

Obrázok 6 vyobrazuje vozík v hornej časti zaobleného dna.

Na obrázku 7 je pohľad na vozík, kde rameno je nadvihnuté tak, že sa sacia hubica dotýka zvislej valcovej časti nádoby reaktora.

Na obrázku 8 je príklad pohybu vozíka zo stredovej zóny k obvodu nádoby. Kvôli prehľadnosti sú znázornené len tri dráhy vozíka. Lúčovito vedené priame pohyby sú opakované s uhlovým pootočením. Rímskymi číslami I., II., III. sú označené jednotlivé priame pohyby nahor a naspäť nadol po guľovom dne a tiež sú tak označené aj príslušné uhlové natočenia II., III.

Na obrázku 9 je detail tesniacej lišty, ktorá je vyhotovená zo štetín. V pozdĺžnom smere, ktorý nie je zobrazený, majú okraje štetín vypuklý tvar, ktorý lepšie kopíruje zaoblené dno nádoby reaktora.

SK 7166 Υ1

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

V príklade podľa obrázkov 1 až 8 sa dno a priľahlé plochy vnútra tlakovej nádoby VVER reaktora 4 čistia pri odstávke, kedy je z reaktora 4 sňaté veko, sú vybraté a premiestnené palivové tyče, ako aj ostané vnútorné časti reaktora 4.

V spodnej časti tlakovej nádoby reaktora 4, na jeho dne sa po zastavení cirkulácie primárneho okruhu usadili rôzne nečistoty a kaly.

V tomto príklade sa na miesto guľovitého veka reaktora 4 umiestni dočasná plošina 7. Z tohto miesta sa na lane spustí vozík j_ na dno nádoby reaktora 4. Vozík j_ má kolesový podvozok so štyrmi kolesami, ktoré sú všetky poháňané, kolesá jednej strany podvozku sú spriahnuté a vozík j_ sa otáča sklzom, teda rozdielnymi otáčkami kolies pravej a ľavej strany.

Na dočasnej plošine 7 je položená filtračná jednotka 5. Do nej je pripojená hadica 11 z čerpadla 2. Čerpadlo 2 je v tomto príklade umiestené priamo na vozíku j_, je umiestnené na ramene K), hmotnosť čerpadla 2 pritláča rameno 10 nadol. Ovládací pult 6 je umiestnený v úrovni podlahy reaktorovej haly, teda nad reaktorom 4 a nad bazénom reaktora 4. Z ovládacieho pultu 6 vychádza ovládacie spojenie 12, ktorým sa riadi pohyb vozíka E Obsluha diaľkovým ovládaním z ovládacieho pultu 6 pohybuje vozíkom j_, a to tak, že po jeho položení približne do stredu dna, do najnižšej časti reaktora 4, sa vozík 1 pohne dopredu a stúpa nahor vnútri po guľovej ploche. Vozík j_ pritom nemá v podstate bočný náklon, smeruje zo stredu k obvodu dna. Vozík j_ sa v smere sklonu dna neprevráti ani v najvyšších a najviac sklonených miestach dna, keďže jeho ťažisko s vpredu umiestnenou sacou hubicou je dostatočne vpredu a nízko. Čerpadlo 2 nasáva cez saciu hubicu 3 nečistoty z povrchu. Sacia hubica 3 je rozdelená v tomto príklade na dve prepojené sacie hubice 3, ktoré sú umiestnené tesne vedľa seba a ktoré sú prepojené do jedného výstupu pripojeného na vstup čerpadla 2. Sacia hubica 3 má pri nasávacom ústi tvar úzkej štrbiny, čo zvyšuje vtokovú rýchlosť a okraj ústia je konvexný s polomerom, ktorý zodpovedá priestorovému rezu telesa štrbiny guľovou plochou dna reaktora 4.

Vozík 1 stúpa až k okraju dna, pričom pri meniacom sa polomere zaoblenia povrchu sa rameno 10 so sacou hubicou 3 nadvihuje do potrebnej polohy vzhľadom na podvozok vozíka E Rameno 10 je v tomto príklade tlačené nadol pružinou, proti smeru tejto sily sa dá rameno 10 zdvíhať samostatným elektromotorom, ktorý je zapuzdrený v podvozku. Okraje sacej hubice 3 majú pomocné vodiace prvky 13, v tomto príklade v podobe malých koliesok. V momente, kedy vozík 1 dosiahne prednými kolesami zónu spojenia dna s valcovou časťou tlakovej nádoby reaktora 4, je sacia hubica 3 už nasmerovaná na nasávanie priľahlej valcovej plochy nádoby. Takto sacia hubica 3 na zdvihnutom ramene 10 zachádza na dvíhajúce sa steny eliptického dna až do výšky cca 900 mm od najnižšieho bodu dna, t. j. do zóny spojenia eliptického dna s valcovými stenami nádoby 4. Z tohto tiež vyplýva výhoda, ktorá sa doterajšími postupmi nedala dosiahnuť. Rúry alebo čerpadlá spustené ku dnu nedokázali nasávať z boku, teda na valcových a priľahlých častiach nádoby pri jej dne.

Vozík 1 je schopný vychádzať strmo nahor, medza výjazdu je obmedzená najmä trecími pomermi. Dĺžkou ramena 10 sa dá nastaviť predsunutie sacej hubice 3 pred podvozkom vozíka j_, a tým sa nastaví aj dĺžkový dosah zariadenia pri čistení.

Následne sa vozík 1 podľa pokynu obsluhy vracia späť po už prejdenej trase k stredovej zóne dna, nemusí ísť o presný geometrický stred dna reaktora 4. Za vozíkom 1 zostane vyčistená plocha, ktorú obsluha môže vidieť pomocou kamery 8, ktorá je umiestnená na ramene 10. Teraz obsluha vozík 1 potočí, napríklad o 15 stupňov a následne sa vozík 1 pohybuje smerom k obvodu dna nádoby. Tento manéver sa postupne opakuje a vozík 1 lúčovitým pohybom prejde celú plochu dna nádoby. V stredovej zóne sa budú plochy jednotlivých dráh vozíka 1 prekrývať, čo však nie je na škodu, keďže v spodnej časti dna sa bude usadzovať najväčšie množstvo nečistôt. Dôležité je, že v priebehu niekoľkých desiatok minút je možné pohybom vozíka j. celé dno systematicky povysávať a vyzbierané nečistoty nad hladinou 14 odseparovať od vody primárneho okruhu.

Po vyčistení dna sa lanom vozík j_ vytiahne z reaktora 4, očistí sa oplachom a kolesá vozíka j_ sa nástrojom odpoja od vozíka j_ a spracujú sa ako odpad.

Zariadenie podľa tohto príkladu má tiež osvetlenie 9 umiestnené na ramene 10, ako aj osvetlenie zavesené pod hladinou 14 reaktora 4.

Príklad 2

Zariadenie podľa tohto príkladu má aj pozičný systém, ktorý je schopný obsluhe pri ovládacom pulte 6 ukazovať polohu a smerovú orientáciu vozíka E Zároveň zobrazenie ukazuje dráhu a príslušnú plochu prejdenú vozíkom j_ pri čistení. Okrem prejdenej plochy zobrazuje systém aj pohľady kamery 8 zavesenej vnútri reaktora 4, ako aj zábery kamery 8 z vozíka E

Príklad 3

Zariadenie má vozík 1, ktorý má gumené časti kolies mierne kužeľovité, aby sa dosiahla lepšia styková plocha s guľovitým povrchom dna reaktora 4.

SK 7166 Υ1

V tomto príklade je vozík 1 ovládaný diaľkovým rádiovým ovládaním, pričom prioritne jazdí po povrchu dna podľa naprogramovaného režimu. Obsluha kontroluje skutočne vykonávané pohyby a trasu vozíka j_ a zasahuje až v nevyhnutnom prípade. Najskôr sa vozík j_ pohybuje v stredovej časti dna nádoby reaktora 4, a to na približne kruhovej ploche s priemerom 1 m až 1,5 m, čo zodpovedá približne 3-násobku dĺžky vozidla. Týmto sa pripraví plocha na následné lúčovité výjazdy vozíka j_ do obvodových častí dna, kde je sklon dna strmší. V tejto stredovej časti s menším sklonom dna sa môže vozík j_ otáčať bez rizika prevrátenia, môže napríklad ísť špirálovito. Následné lúčovité výjazdy pokryjú celú plochu dna a tiež priľahlé valcové plochy nádoby. Vozík j_ s vpredu umiestnenou sacou hubicou 3 na ramene 10 sa smerom dozadu neprevráti ani pri strmom náklone v mieste horného úvratu pohybu. Bočný náklon je pritom v podstate nulový. Po vykonaní lúčovitých pohybov dookola dna sa môže, ale nemusí, zopakovať čistenie stredovej časti, kam sa mohli pri lúčovitých výjazdoch zosunúť nečistoty.

Podvozok vozíka j_ obsahuje elektrické motory na pohon kolies. Podvozok je vodotesný, odolný proti prenikaniu kvapalín aj pri tlaku vyššom, ako zodpovedá výške vodného stĺpa 10 m.

Sacia hubica 3 v tomto príklade má na zadnej stene pripevnenú tesniacu lištu 15 v podobe štetín, ktoré sú zovreté kovovým profilom, pričom sú v pozdĺžnom smere vytvarované do konvexného tvaru so zaoblením zhodným so zaoblením dna reaktora. Tesniaca lišta 15 je v tomto príklade ľahko demontovateľná, aby sa po čistení dala odstrániť a spracovať ako odpad.

Vonkajšie plochy na vozíku 1 sú konštruované tak, aby sa dali jednoducho opláchnuť pri dekontaminácii, čo v tomto príklade viedlo k bionickému tvaru hornej časti vozíka L

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto vynálezu je možné opakovane čistiť dno a priľahlé vnútorné plochy TNR a tiež je možné vyrábať, zostavovať a používať systém, zariadenie na čistenie zaobleného dna od nečistôt a kalov. Systém a zariadenie je použiteľné aj pri iných nádobách, nádržiach, potrubiach.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (10)

1. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) jadrovej elektrárne najmä dna tlakovej nádoby reaktora (TNR) a priľahlých plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) počas jeho odstávky, kedy sa z tlakovej nádoby reaktora (TNR) odloží jeho veko a sú z vnútra reaktora (4) aspoň na čas čistenia vyňaté vnútorné časti reaktora (4) a palivové kazety, pričom pri čistení je reaktor (4) aspoň čiastočne naplnený tekutinou primárneho okruhu, vyznačujúci sa tým, že do reaktora (4) na jeho dno spustený samohybný vozík (1) s aspoň jednou sacou hubicou (3), vozík (1) sa riadene pohybuje po dne reaktora (4), pričom sa cez saciu hubicu (3) nasávajú nečistoty a/alebo kal, a/alebo tekutina primárneho okruhu, nasávaná hmota sa prepraví nad hladinu (14) alebo k hladine (14) tekutiny v reaktore (4), kde sa hmota filtruje, pričom sa z nej oddeľujú nečistoty a/alebo kaly a prefiltrovaná tekutina primárneho okruhu sa vracia do reaktora (4).

2. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že pred spustením vozíka (1) do tlakovej nádoby reaktora (4) sa nad hladinu (14) umiestni dočasná plošina (7), výhodne sa následne na dočasnú plošinu (7) umiestni filtračná jednotka (5).

3. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 1 alebo 2, v y z n a čujúci sa tým, že pohyb vozíka (1) po dne sa riadi obsluhou z ovládacieho pultu (6).

4. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že pohyb vozíka (1) sa riadi autonómne podľa nastaveného programu.

5. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že vozík (1) vychádza nahor po zahnutom dne, predovšetkým po eliptický a/alebo semielipticky, a/alebo guľovo zahnutom dne, k miestu spojenia dna s valcovou časťou tlakovej nádoby reaktora (4), pričom sacia hubica (3) na zdvihnutom ramene (10) siaha k valcovej ploche.

6. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že sacia hubica (3) sa pri čistení pohybuje po dne reaktora (4), kedy jej ústie je od povrchu dna vzdialené menej ako 30 mm, výhodne menej ako 10 mm, obzvlášť výhodne menej ako 7 mm.

7. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že sacia hubica (3) kopíruje dno reaktora (4), pričom je ramenom (10) pritláčaná k povrchu reaktora (4), výhodne sa pritom pomocným ovládacím vodiacim prvkom (13) dotýka povrchu reaktora (4).

8. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že vozík (1) sa pohybuje lúčovito od stredovej zóny dna, najskôr smerom k obvodu nádoby reaktora (4), následne naspäť k stredovej zóne, kde sa vozík (1) pootočí a s príslušným

SK 7166 Υ1 uhlovým odstupom sa opäť pohybuje smerom k obvodu nádoby reaktora (4), tieto zmeny smeru pohybu sa opakujú dookola po obvode dna.

9. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že pred lúčovitým pohybom alebo po lúčovitom pohybe vozíka (1) sa tento vozík pohybuje a čistí stredovú časť dna nádoby reaktora (4), výhodne na ploche s priemerom 1- až 3-násobku dĺžky vozíka (1).

10. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že sacia hubica (3) sa v zóne napojenia dna k valcovej časti nádoby reaktora (4) nadvihne pomocou ramena (10).

11. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa tým, že vozík (1) sa po čistení dekontaminuje oplachom.

12. Spôsob čistenia vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11,vyznačujúci sa tým, že z podvozka vozíka (1) sa po čistení odstránia obruče kolies alebo celé kolesá, alebo pás a tieto časti sa spracujú ako rádioaktívny odpad.

13. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) počas jeho odstávky, kde zariadenie zahrňuje saciu hubicu (3) a s ňou prepojené čerpadlo (2), vyznačujúce sa tým, že zahrňuje tiež samohybný vozík (1) a filtračnú jednotku (5), na vozíku (1) je umiestnená aspoňjedna sacia hubica (3), vozík (1) je prispôsobený na riadený pohyb po dne reaktora (4), sacia hubica (3) je prepojená s čerpadlom (2) na dopravu nasávanej hmoty do filtračnej jednotky (5), ktorá je určená na umiestnenie na a/alebo nad hladinou (14) tekutiny v reaktore (4).

14. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že čerpadlo (2) je umiestnené na vozíku (1) a výstup čerpadla (2) je s filtračnou jednotkou (5) prepojený hadicou (11).

15. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 12 alebo 13, vyznačujúce sa tým, že sacia hubica (3) je umiestnená v prednej časti vozíka (1), výhodne na pohyblivom ramene (10).

16. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov nároku 13 až 15, vyznačujúce sa tým, že sacia hubica (3) má tesniacu lištu (15), výhodne umiestnenú v zadnej časti sacej hubice (15), obzvlášť výhodne je tesniaca lišta (15) svojím okrajom v pozdĺžnom smere konvexné tvarovaná.

17. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 16, vyznačujúce sa tým, že šírka sacej hubice (3) je rovná alebo väčšia, ako je šírka podvozka vozíka (1).

18. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 17, vyznačujúce sa tým, že sacia hubica (3) má pomocný vodiaci prvok (13) na dotyk s čisteným povrchom.

19. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 18, vyznačujúce sa tým, že sacia hubica (3) má v smere od čerpadla (2) k saciemu ústiu premenlivý tvar prierezu, výhodne tak, že sa z kruhového tvaru mení na úzku štrbinu pri sacom ústi.

20. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 19, vyznačujúce sa tým, že sacia hubica (3) má sacie ústie tvarované podľa príslušného tvaru čisteného povrchu, výhodne je okraj sacej hubice (3) konvexný.

21. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 20, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) má kolesový alebo pásový podvozok, výhodne riadený sklzom.

22. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa nároku 21, vyznačujúce sa tým, že pás alebo koleso, alebo aspoň časť kolesa sú demontovateľné.

23. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 22, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) je pomocou ovládacieho spojenia (12) prepojený s ovládacím pultom (6).

24. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 23, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje aspoň jednu kameru (8), výhodne umiestnenú na vozíku (1), obzvlášť výhodne umiestnenú na ramene (10).

25. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 24, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje osvetlenie (9), výhodne umiestnené na vozíku (1), obzvlášť výhodne umiestnené na ramene (10).

26. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 25, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) má gyroskop alebo uhlový senzor náklonu vozíka (1).

SK 7166 Υ1

27. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 26, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje pozičný systém na určenie polohy a/alebo orientácie vozíka (1) v reaktore (4).

28. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z ná5 rokov 13 až 27, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) má detektor žiarenia, výhodne detektor gama žiarenia.

29. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 28, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) má optické zariadenie na určovanie veľkosti predmetov alebo poškodení vnútra reaktora (4).

10 30. Zariadenie na čistenie vnútorných plôch tlakovej nádoby reaktora (TNR) podľa ktoréhokoľvek z nárokov 13 až 29, vyznačujúce sa tým, že vozík (1) má kryt s bionickým tvarom.