5.1 Технологическая машина для работ в надреакторном пространстве блоков 1, 2 Белоярской аэс
При подготовке реактора АМБ-200 блока №2 Белоярской АЭС к длительному хранению по проекту НИКИЭТ должны выполняться работы по герметизации реакторного пространства (РП-2): герметизация стояков, вырезанных отверстий и трещин верхнего листа верхней плиты, а также демонтаж разводки трубопроводов на верхней плите и демонтаж верхней части стояков.
В качестве технологического оборудования предложена машина герметизации реакторного пространства (МГРП), спроектированная ОАО "ВНИИАМ". Основой МГРП является модуль технологический (МТ), разработанный и примененный с установкой на напольной машине РЗМ для герметизации РП-1. При работе на блоке №2 он устанавливается на тележке специального моста (ввиду отсутствия напольной машины). В его комплект включена дополнительно защитная кабина. Перемещение моста осуществляется по рельсовым путям, расположенным вдоль боковых стен ЦЗ на участке размещения реактора.
МГРП разработана с учетом:
приспособленности к условиям размещения в рабочей зоне над реактором при снятой биологической защите центрального перекрытия и высоком радиационном фоне;
возможности применения промышленного технологического оборудования, оснастки, инструмента;
выполнения персоналом части технологических операций ручным инструментом и приспособлениями из кабин;
выполнения операций, объекты воздействия которых разнесены по высоте от отметки пола центрального зала (+16,4) до отметки верхней плиты (+13,9), т.е. на расстоянии 2,5 м;
обеспечения визуального контроля рабочей зоны и хода операций, в том числе приборного, из двух кабин, обеспечивающих "теневую" радиационную защиту персонала;
возможности использования на других радиационно-опасных работах в ЦЗ, например, при очистке технологических шахт от длинномеров и отходов.
МГРП состоит из следующих основных агрегатов и систем (рисунок 5.1):
1) моста 1, перемещающегося по рельсам, уложенным на полу ЦЗ;
2) тележки 2, перемещающейся по рельсам, уложенным на мосту;
3) модуля технологического (МТ) 3 в составе кабины, навесных устройств координатного перемещения технологического инструмента и оснастки, приборов видеонаблюдения;
4) защитной кабины 4, оснащенной грузоподъемным устройством;
5) защитного пенала 5 для "грязного" инструмента;
6) системы управления.
Рисунок 5.1 – Общий вид МГРП
Ходовая часть МГРП, включающая мост 1 и тележку 2, позволяет производить координацию положения МТ и защитной кабины 4 относительно вскрываемых рабочих зон на центральном перекрытии. Управление перемещением моста и тележки осуществляется из кабины технологического модуля. Режим перемещения толчковый и непрерывный.
Базовый элемент технологического модуля – кабина 1, главное назначение которой – радиационная защита персонала, выполняющего как механизированные, так и ручные технологические операции. Для механизации операций на лобовую стенку кабины навешана каретка 3, перемещающаяся на роликовых опорах вдоль стенки по установленным на ней направляющим. На съемной консоли 5 каретки по ее направляющим перемещается суппорт 4. На суппорте закреплен шпиндельный узел 2, состоящий из корпуса, по внутренним роликовым опорам которого перемещается вертикально полая штанга. Величина перемещений каретки и суппорта в горизонтальной плоскости (874х620 мм) образуют сечение образуют сечение рабочей зоны, достаточной для выполнения разнообразных операций на верхней плите реактора блока АМБ.
Механизмы перемещения каретки, суппорта и штанги ручные, в первом случае с использованием реечно-шестеренчатой передачи, во втором случае – винтовой передачи, в третьем – тросовой. Приводные штурвалы выведены в кабину и на боковую стенку.
В полости штанги вращается в шарикоподшипниках шпиндель, выполненный по нижнему торцу в виде инструментального быстродействующего патрона, в котором устанавливаются оправки со сменным инструментом и оснасткой. Патроны такой конструкции широко применяются в обработке металлов сверлением, растачиванием.
На тележке 2 установлен основной агрегат МГРП – технологический модуль (рисунок 5.2) и защитная кабина 4.Вращение шпиндель получает в нижнем (рабочем) положении от электропривода и муфты. Величина вертикального перемещения штанги (2790 мм) обеспечивает возможность обслуживания быстросменного патрона шпинделя в верхнем положении и выполнения работ на верхней плите реактора при его нижнем положении.
Рисунок 5.2 – Общий вид технологического модуля МГРП
В нижнем положении штанга со шпинделем и установленным в нем инструментом может производить от рычажно-кулачкового механизма вертикальное возвратно-поступательное движение с величиной хода 20 мм. Оно необходимо при очистке торцовой металлической щеткой верхней плиты по месту расположения дефектов для последующей герметизации эпоксидным радиационно-стойким компаундом. Это же движение с той же целью используется и при очистке стенок полости стояков вращающимися цилиндрическими металлическими щетками.
В связи с необходимостью применения термической резки при демонтаже трубопроводов проработана установка плазмотрона ручной резки в патрон шпинделя (шпиндель предварительно отключается от привода вращения). Кнопка пуска-выключения плазмотрона выносится в кабину. Установка питания плазмотрона монтируется за боковой стенкой кабины модуля. Там же размещается промышленный пылесос для отсоса пылегазовой смеси, образующейся при резке.
Дополнительно к технологическому оснащению на каретку кабины установлена съемная система видеонаблюдения, в которой приборная штанга имеет возможность трехкоординатного перемещения.
Из защитной кабины 4 (см. рисунок 6.5) выполняются основные и вспомогательные переходы операций ручными приспособлениями и с применением грузоподъемного устройства.
Конструкция пенала 5 для сменного инструмента (см. рисунок 6.5) позволяет выполнять с использованием быстросменного патрона шпинделя дистанционную замену щеток, получающих радиоактивное загрязнение в операциях очистки верхней плиты и полости стояков.
Расположение кабины МТ в рабочей зоне и конфигурация радиационного поля в ней при вскрытой биологической защите представлены на рисунке 5.3. На основании данной схемы НИКИЭТ по программе MCNP, в которой реализован метод Монте-Карло в трехмерной геометрии, выполнил расчеты толщины стальных листов кабины, защитного смотрового стекла и мощность экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения в кабине.
На основании расчетов принята толщина вертикальных стенок кабины, равная 50 мм, толщина пола (нижней стенки) – 80 мм. Уменьшение толщины вертикальных стенок связано с их угловым расположением относительно направления радиационного излучения.
Также для обеспечения радиационной безопасности работ применено защитное смотровое стекло толщиной 100 мм. Оно устанавливается в защитной маске на передней стенке каретки и перемещается вместе с кареткой. Маска выполнена из листовой стали толщиной 50 мм. В этой маске располагается при выполнении работ голова оператора. Аналогичные расчеты и решения по радиационной безопасности персонала приняты для защитной кабины МГРП.
При выполнении данных условий расчетная МЭД гамма-излучения в кабине технологического модуля будет составлять не более 50 мкЗв/ч в зависимости от местонахождения кабины над верхней плитой реактора. Это позволит персоналу выполнять из кабины МТ работы на верхней плите реактора при условии сокращения длительности рабочей смены и не превышения планируемой дозы облучения.
Дополнительно для снижения МЭД в защитной (вспомогательной) кабине 4 разработана конструкция навешиваемого на стенки свинцового защитного ограждения высотой 600 мм.
Использование грузоподъемного устройства защитной кабины повышает оперативность и производительность работ по сравнению с использованием крана ЦЗ при подъеме и перемещении объектов в рабочей зоне.
Рисунок 5.3 – Исходная схема расчета радиационной защиты персонала в кабинах МГРП. Распределение МЭД (мкЗв/ч) гамма-излучения над вскрытой рабочей зоной