содержание   ..  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..

3.2.7.

Перегрузка топлива реактора на быстрых нейтронах (АЭС)

По достижении заданного выгорания ТВС активной, зоны и зоны воспроизводства подлежат выгрузке и замене новыми. С целью достижения более равномерного выгорания топлива и накопления вторичного горючего обычно предусматриваются периодический разворот ТВС на 180° и перестановка их от периферии к центру,

Перегрузка топлива в реакторах на быстрых нейтронах должна производиться достаточно быстро, а реактор должен быть сконструирован так, чтобы можно было легко осуществить эту операцию. Способы перегрузки топлива оказывают большое влияние на конструкцию самого реактора. Все реакторные устройства для перегрузки топлива, применяемые в настоящее время на реакторах с натриевым теплоносителем, обычно подразделяются на два класса: устройства с погруженными в теплоноситель пробками и устройства типа «горячей камеры» (рис. 3.17).

Способ «горячая камера» заключается в устройстве наверху реактора небольшой герметичной камеры, которая выполняет функции защитного экрана при удаленной на время перегрузки топлива верхней пробки корпуса реактора и осуществлении перегрузки топлива. Конструкция пробки в этом случае очень проста. Этот метод имеет следующие достоинства: можно непосредственно наблюдать за ходом работы по замене топлива с помощью телевизионной камеры; в «горячей камере» можно создать нейтральную атмосферу, предотвращающую выгорание натрия и взрывы; применение «горячей камеры» облегчает герметизацию верхней пробки. Однако при перегрузке с «горячей камерой» на ее стенки и перегру-зочную аппаратуру налипают пары радиоактивного натрия, что затрудняет контроль, обслуживание и ремонт; за счет «горячей камеры» возрастают размеры бака-хранилища ядерного реактора; усложнен подъем тяжелой верхней пробки.

Способ перегрузки с вращающимися верхними пробками заключается в манипулировании ТВС с помощью механизма перегрузки и механизмов введения и выведения сборок, которые проходят через верхнее перекрытие и расположены внутри реактора. Для обеспечения установки и функционирования этих механизмов могут быть использованы одинарные, двойные и тройные поворотные пробки.

Существуют системы для перегрузки топлива промежуточного типа между «горячей камерой» и вращающимися пробками, погруженными в теплоноситель, — так называемые системы со съемной пробкой. В одном из проектов предполагается удалять экранирующую пробку и на ее место устанавливать пробку перегрузочной системы, с помощью которой и производят работы по перегрузке. Существует также метод, при котором перегрузочное устройство, расположенное в верхней части корпуса реактора, разделяют на несколько отдельных устройств. Для таких систем разрабатывается специальное оборудование.

От принятого типа устройства для перегрузки зависят размер корпуса реактора, расположение вращающихся пробок, хранилища отработанного топлива внутри реактора, активной зоны относительно корпуса реактора.

Наибольшее распространение получили системы перегрузки с поворотными пробками. Применение одинарной поворотной пробки обеспечивает высокую надежность герметизации, так как имеется всего одна поворотная пробка (рис. 3.18). Но при этом достаточно сложны внутренние устройства механизма перегрузки ТВС, так как необходимо обеспечить его вращение и движение вверх-вниз при замене топлива. Диаметр корпуса реактора при одинарной поворотной пробке возрастает, как, например, на реакторе им. Энрико Ферми. В системе с тремя поворотными пробками перегрузка получается сложной за счет одновременного вращения большой, средней и малой пробок. По этой системе производится перегрузка топлива в западногерманском прототипном реакторе SNR-300.

В основном на реакторах-размножителях применяются две эксцентрично расположенные пробки, в том числе и на отечественных реакторах БН-350, БН-600. При этом достигаются оптимальные размеры корпуса реактора и упрощается система наведения на перегружаемую ТВС.

Перегрузка начинается с перевода циркуляционных насосов на режим перегрузки, т. е. в работе оставляется по одному насосу первого и второго контуров при минимальных оборотах; стержни СУЗ расцепляются от своих приводных штанг, и отключается электропитание механизмов СУЗ; давление газа в реакторе сни-жается; включается электроразогрев гидрозатворов поворотных пробок, и снимаются их стопоры.

Загрузка в реактор свежих ТВС и выгрузка отработанных осуществляются при остановленном реакторе комплексом механизмов, и устройств. Как правило, система перегрузки включает в себя один или несколько механизмов перегрузки, элеваторы загрузки-выгрузки, механизм передачи ТВС, поворотные пробки, внереак-торные хранилища свежих и отработанных сборок, систему наведения и управления механизмами перегрузки.

При перегрузке реактора во внереакторное хранилище загружается и разогревается партия свежих ТВС, подлежащая загрузке. Механизмом передачи ТВС переносится к загрузочному каналу реактора и устанавливается в элеватор загрузки. Элеватор доставляет сборку к периферии реактора (зоны реактора), после чего механизмом перегрузки извлекает отработанную ТВС из внутриреакторного хранилища и устанавливает ее в элеватор выгрузки* который выносит сборку вверх до совмещения оси ТВС с осью механизма передачи, при этом головка ТВС выходит в газовую полость. Механизм передачи извлекает сборку из элеватора и переносит ее во внереакторное хранилище отработанных ТВС. Одновременно с работой механизма передачи производится наведение механизма перегрузки в положение совмещения с осью ТВС, толь-ко что доставленной в реактор, производятся извлечение, перенос и установка свежей ТВС и необходимое гнездо согласно картограмме перегрузки.

Механизм перегрузки ядерного топлива — устройство, служащее для извлечения, захвата и установления в активную зону ядерного реактора тепловыделяющих сборок и стержней СУЗ, а также для транспортировки ТВС в перегрузочном боксе реактора между активной зоной и барабаном и свежих и отработанных сборок. Обычно механизмы перегрузки устанавливаются на поворотных пробках реактора, чаще всего на центральной пробке на разных радиусах. Механизм перегрузки, расположенный на меньшем радиусе, обслуживает центральную часть активной зоны, а механизм перегрузки, расположенный на большем радиусе, обслуживает периферийные ТВС и гнезда элеваторов. Вращением поворотных пробок, осуществляемым системой наведения, механизм перегрузки наводится на ТВС зоны или гнезда элеваторов. Перед установкой сборки в гнездо механизм перегрузки ориентирует ТВС па граням гнезда.

Механизм перегрузки имеет разнообразное конструктивное исполнение в каждом конкретном реакторе-размножителе на быстрых нейтронах, но, как правило, состоит из захватного устройства с электроприводом, направляющей трубы с электроприводом и механизма поворота захватного устройства с электроприводом.

Во время работы реактора механизм перегрузки находится в положении, при котором направляющая труба и захватное устройство подняты в крайнее верхнее положение. Перед началом перегрузки направляющая труба опускается в нижнее положение, не до-ходя до головок ТВС на 100— 150 мм. Для извлечения тепловыделяющей сборки захватное устройство опускается до упора захвата в головку сборки, после чего направляющая труба опускается на головки ТВС, раздвигая соседние ТВС, облегчая последующее извлечение сборки. Затем захватное устройство с ТВС поднимается внутрь направляющей трубы, которая после этого поднимается в исходное положение. В этом положении производится наведение механизма на требуемое гнездо вращением поворотных пробок. В процессе поворота пробок производится разворот захватного устройства для совмещения граней перегружаемой сборки с гранями гнезда в зоне реактора. Установка ТВС в гнездо существляется в обратной последовательности. Внере-акторный механизм перегрузки служит для выгрузки отработанных рабочих ТВС из элеватора выгрузки в барабан отработанных сборок и загрузки свежих сборок в элеватор загрузки. Механизм устанавливается в герметичном боксе с двойными стенками, между которыми располагаются компоненты биологической защиты, которая обеспечи-Baef безопасную работу обслуживающего персонала в центральном зале установки при выполнении операций по перегрузке ТВС.

Элеватор транспортирования сборок и каналов СУЗ (рис. 3.19) предназначен для перемещения тепловыделяющих сборок и каналов системы управления и защиты по .наклонным направляющим внутри корпуса быстрого реактора. В корпусе реактора обычно устанавливают два элеватора:

один предназначается для загрузки свежих сборок, другой — для выгрузки отработанных ТВС. При выходе из строя одного элеватора загрузка и выгрузка может производиться работающим элеватором. Конструктивно элеватор представляет собой подъемный механизм, каретка которого перемещается по направляющей, установленной под углом к вертикальной оси. Направляющая обычно выполняется в виде полой шестигранной или восьмигранной трубы с продольными выступами, на которые крепятся наплавки с накладкой из высокотвердого сплава. Верхний конец направляющей трубы крепится к верхнему перекрытию реактора, а нижний конец свободно опирается на штырь напорного коллектора. Такая опора обеспечивает свободу температурного перемещения и облегчает монтаж и демонтаж элеватора.

Каретка выполняется в виде втулки, соответствующей профилю направляющей трубы, с вкладышами из высокотвердого сплава, которые скользят при движении по накладкам направляющей. В отверстие каретки устанавливается гильза, выполненная в виде стакана с шестигранным отверстием на входе, которое обеспечивает ориентацию ТВС по углу. Конструкция гильзы позволяет устанавливать в нее ТВС всех разновидностей, включая и стержни СУЗ, которые устанавливаются в специальных пеналах.

Каретка элеватора шарнирно крепится к штанге, соединенной цепью, которая с помощью электроприводов перемещается в трубах и каналах защитной пробки. Конструкция цепи обеспечивает принудительное движение каретки в обоих направлениях.

Рис. 3.19. Элеватор транспортирования ТВС (условно повернут на 30°):
1 — направляющая труба; 2 — гильза скользящей каретки; 3 — ТВС

содержание   ..  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ..