Robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov

Číslo patentu: U 6669

Dátum: 04.02.2014

Autori: Bartoš Pavel, Polák Daniel, Haladová Petra

Je ešte 15 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov je súčasťou komplexu zariadení hlbínného úložiska jadrového odpadu zahmutá do oblasti ukladania vyhoreného jadrového paliva z atómových elektrární.Rádioaktívne odpady vznikajúce v jadrovej energetike predstavujú vysoko aktívny materiál, ktorý je možné uložiť s ohľadom na životné prostredie, takým spôsobom, aby nebolo znehodnocované a aby po celú dobu jeho ďalšej existencie nemohlo dôjsť k ohrozeniu človeka a jeho zdravia.Jedným z cieľov konečného riešenia je ďalšie využitie jadrového paliva uloženého v hlbinnom úložisku,podľa daných zákonov, s následnou permanentnou kontrolou. Uloženie a izolovanie odpaduje zabezpečované V špecializovaných úložiskách s využitím najmodernejších technológií. Existujú rôzne riešenia hlbinných úložísk vyhoreného jadrového paliva, v závislosti od konkrétnych noriem vykonávajúceho štátu, vybraného systému úložiska, technologického postupu ukladania a použitých technológií. Neoddeliteľnou súčasťou hlbínného úložiska vyhoreného jadrového paliva je jeho povrchové pracovisko, do ktorého je vyhorené jadrové palivo transportované, kde prebieha predisponovanie palivových článkov z kastorov do úložných obalových súborov, teda proces ich plnenia a uzavretia, vrátane konečnej kontroly ich tesnosti a prípadnej konečnej antikoróznej ochrany, následne ich transport do hlbínného úložiska prostredníctvom zvislej šachty, úpadného tunelu alebo špirálového tunelu.V súčasnosti existujú vo svete rôme koncepcie povrchových pracovísk, ktorých realizácia je závislá od požadovanej konštrukcie úložných obalových súborov a navrhnutého spôsobu ich konečného uloženia v úložisku. Existujú orientačné návrhy realizácie povrchových pracovísk, ktoré ale V plnom rozsahu nemôžu rešpektovať konečnú konštrukciu úložných obalových súborov, vzhľadom k tomu, že konečný a záväzný návrh ich konštrukčného vyhotovenia V súčasnosti neexistuje. Špecifické technológie povrchového pracoviska hlbínného úložiska a technologické postupy transportu, plnenie a uzatváranie úložných obalových súborov musí byť Synchronizované s konečným konštrukčným vyhotovením úložných obalových súborov.V súčasnosti bol spracovaný projekt vyhotovenia úložných obalových súborov, ktorého súčasťou je aj jasné defmovanie tvaru vonkajšieho prebalu a najmä terciálneho veka, jeho konečný tvar a špeciálne uchopovacie prvky V niekoľkých altemativach. Súčasťou projektu konštrukcie úložných obalových súborov je aj návrh uchopovacieho a manipulačného efektom budúcej robotickej linky plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov. Navrhovaná robotická linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhoreného jadrového paliva je nadčasovým riešením, ktoré Vychádza z najnovších poznatkov riešenia robotických systémov a technológií, rešpektuje najpravdepodobnejšie konštrukčné riešenie úložných obalových súborov a technologický postup ich plnenia,uzatvárania a ich následnú expedícia do hlbínného úložiska, Súčasne rieši maximálne úsporný manipulačný a technologický proces prípravy úložných obalových súborov do konečného hlbínného úložiska, vrátane usporiadaniajednotlivých priestorov povrchového pracoviska, ich vzájomných väzieb, V úzkej súvislosti s navrhovaným technologickým postupom celého procesu plnenia. Súčasťou návrhu sú aj presne definované robotické technológie a princípy ich riešení, vrátane popisu ich funkcie.Nevýhody súčasných návrhov povrchových pracovísk hlbinných úložisk úložných obalových súborov rieši navrhovaná robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov, skladajúca sa zo vstupnej haly, haly robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov, vrátane ich plnenia a uzatvárania, zavážacej šachty alebo úpadného tunelu, alebo špirálového tunelu, ktorej podstata je V tom, že vstupom zavážaných kontejnerov s vyhorenýmjadrovým palivom je krytý vstupný príjazd s príjazdovou koľajou, na ktorý nadväzuje hlavný priestor vstupnej haly,vybavený v stropnej časti portálovým žeriavom vstupnej haly, ďalej vybavený v bočných priestoroch skladom prepravných obalových súborov vybaveným pojazdnou plošinou skladu prepravných obalových súborov, pričom hlavný priestor vstupnej haly obsahuje sklad prázdnych úložných obalových súborov s posunovacou koľajou skladu prázdnych úložných obalových súborov, na ktorej sa pohybuje prevážací voz prísunu úložných obalových súborov, ďalej portálový žeriav skladu prázdnych úložných obalových súborov, skladovacia mreža na defmované uloženie prázdnych úložných obalových súborov a priestorov pracoviska kontroly prázdnych úložných obalových súborov, pričom na vstupnú halu nadväzuje hala robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov priestorom komory prípravy prepravných obalových súborov, kon 10krétne jej časti priestorom prísunu prepravných obalových súborov opatreným koľajami prísunu prepravných obalových súborov, koľajovou točňou a koľajou prepravných obalových súborov pod horúcou komorou, po ktorých sa pohybuje prevážajúci voz prepravných obalových súborov, pričom v hale robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov nasleduje procesne po komore prípravy prepravných obalových súborov priestor horúcej komory, priestor prísunu úložných obalových súborov s komorou prísunu úložných obalových súborov, s komorou uzatvárania úloäiých obalových súborov a komorou žiarového nástreku, na ktorú nadväzuje výstupná komora vybavená výstupnou koľajou s prevážacím vozom hlbinného ukladania úložných obalových súborov, pričom uvedené komory sú vybavené paralelnými koľajarni plnenia úloüiých obalových súborov s prevážacírn vozom plnenia úložných obalových súborov, pričom komora prípravy prepravných obalových súborov je rozdelená horizontálne na dve podlažia, a to na dolné podlažie komory prepravného obalového súboru s priestorom na technologické zázemie komory prípravy prepravného obalového súboru a homé podlažie komory prípravy prepravného obalového súboru, V ktorom je otvor komory prípravy prepravného obalového súboru, pričom V homom podlaží komory prípravy prepravného obalového súboru je ďalej v jeho homom priestore robotický manipulator komory prípravy prepravného obalového súboru s pozdĺžnym pojazdom robotického manipulátora komory prípravy prepravného obalového súboru a s priečnym pojazdom robotického manipulátora komory prípravy prepravného obalového súboru, na ktorých sa pohybuje jednak prvé vertikálne rameno robotického manipulátora komory prípravy prepravného obalového súboru vybavené na svojom dolnom konci skrutkovanou hlavou vek komory prípravy prepravného obalového súboru, a jednak druhé vertikálne rameno robotického manipulátora komory prípravy prepravného obalového súboru vybavené na svojom dolnom konci elektromagnetickou hlavou na manipuláciu s vekami prepravného obalového súboru, ďalej je v dolnom podlaží komory prípravy prepravného obalového súboru odkladacie miesto vonkajších viek prepravného obalového súboru a koľaj prepravných obalových súborov pod horúcou komorou s koľajovou točňou na svojom konci, pričom na komoru prípravy prepravných obalových súborov nadväzuje horúca komora ako vstupom vybavená koľajou prepravných obalových súborov pod horúcou komorou, pričom je ďalej horúca komora vybavená koľajou plnenia úložných obalových súborov, pričom horúca komora je rozdelená na dolné podlažie honicej komory a homé podlažie horúcej komory, pričom v horúcej komore v dolnom podlaží horúcej komory je umiestnený sklad vyhorených palivových článkov v horúcej komore a priestor na technologické zázemie horúcej komory a v homom podlaží horúcej komoryje priestor s otvorom horúcej komory prepravného obalového súboru doplnený na svojej spodnej strane tesniacím vlnovcom prepravného obalového súboru a na svojej homej strane vybavený vekom otvoru horúcej komory prepravného obalového súboru, pričom tieto tri prvky sa nachádzajú nad koľajami prepravných obalových súborov pod horúcou komorou, pričom homý priestor horúcej komory je ďalej vybavený dvoma otvormi horúcej komory úložného obalového súboru doplnenými na svojej spodnej strane tesníacim vlnovcom úložného obalového súboru a na svojej homej strane vybavený vekom otvoru horúcej komory úložného obalového súboru,pričom homé podlažie horúcej komory je vybavené robotickým manipulátorom horúcej komory, skladajúcim za z pozdĺàíeho pojazdu robotického manipulátora horúcej komory, jednak s primárnym priečnym pojazdom robotického manipulátora horúcej komory vybaveným tromi vertikálnymi ramenami robotického manipulátora horúcej komory s elektromagnetickou hlavou na manipuláciu s vekami prepravného obalového súboru,skrutkovanou hlavou viek prepravného obalového súboru a efektorom na manipuláciu s vyhorenými palivovými článkami, ajednak sekundámym priečnym poj azdom robotického manipulátora horúcej komory vybaveným štyrmi vertikálnymi ramenami robotického manipulátora horúcej komory s dvoma efektormi na manipuláciu s vekami úložného obalového súboru a dvoma efektormi na manipuláciu s vyhorenými palivovými článkami, pričom toto horné podlažie horúcej komory je ďalej vybavené odkladacím miestom pre vnútorné veko prepravného obalového súboru, odkladacírn miestom pre veko vnútomého puzdra úložného obalového súboru a filtračnou jednotkou horúcej komory, pričom vstupná hala ďalej obsahuje vo svojom priestore sklad prázdnych úložných obalov s komorou prísunu úložných obalových súborov s na podlahe uloženou dvojicou paralelných koľají plnenia úlohiých obalových súborov a v stropnej časti umiestneným portálovým žeriavom skladu prázdnych úložných obalových súborov, pričom v hale robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov procesne ďalej nasleduje komora uzatvárania úložných obalových súborov, ktorá je rozdelená na dolné podlažie komory uzatvárania úložných obalových súborov a homé podlažie uzatvárania úložných obalových súborov, ktoré je nad dvojicou paralelných koľají plnenia úložných obalových súborov vybavené dvojicou otvorov komory uzatvárania úložných obalových súborov, na ktorých spodnej strane sú umiestnené tesniace vlnovce úložného obalového súboru, pričom zostávajúci priestor dolného podlažia komory uzatvárania úložných obalových súborov mimo priestor paralelných koľají úložných obalových súborov obsahuje priestor pre technologické zázemie komory uzatvárania úložných obalových súborov, pričom V homom podlaží komory uzatvárania úložných obalových súborov je robotický manipulátor komory uzatvárania úložných obalových súborov, skladajúci sa z pozdĺžneho pojazdu robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov, primámeho priečneho pojazdu robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov so štvoricou vertikálnych ramien robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov, na ktorých sú na koncoch dva zváracie efektory a dva efektory namanipuláciu s vekami úložného obalového súboru, pričom robotický manípulátor komory uzatvárania úložných obalových súborov je ďalej tvorený sekundámym príečnym pojazdom robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov so štvoricou vertikálnych ramien robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov, na ktorých sú na koncoch umiestnené dva uťahovacie efektory veka vnútomého puzdra úložného obalového súboru a dva vakuovacie efektory, pričom na hornom podlaží komory uzatvárania úložných obalových súborov sa ďalej nachádzajú odkladacie miesta pre veko vonkajšieho plášťa úložného obalového súboru, odkladacie miesta pre veko vonkajšieho prebalu úložného obalového súboru, dva vakuovacie agregáty a filtračná jednotka komory uzatvárania úložných obalových súborov, pričom V hale robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov je procesne ďalej komora žiarového nástreku, ktorá je rozdelená horizontálne na dve podlažia, a to dolné podlažie komory žiarového nástreku a homé podlažie komory žiarového nástreku, pričom nad koľajami plnenia úlďmých obalových súborov, uloženými na podlahovej ploche dolného podlažia komory žiarového nástreku, je dvojica otvorov komory žiarového nástreku, vybavených na spodnej strane tesniacim vlnovcom úložného obalového súboru, pričom v dolnom podlaží mimo koľaje plnenia úložných obalových súborov je priestor pre technologické zázemie komory žiarového nástreku, pričom V homom podlaží komory žiarového nástreku je dvojica vstrekovacích strojov a ďalej robotický manipulátor komory žiarového nástreku skladajúci sa z pozdĺžneho pojazdu robotického manipulátora komory žiarového nástreku a priečneho pojazdu robotického manipulátora komory žiarového nástreku vybaveného dvojicou vertikálnych ramien robotického manipulátora komory žiarového nástreku s uloženými efektonni žiarového nástreku, pričom je ďalej v homom podlaží komory žiarového nástreku agregát žiarového nástreku s filtračnou jednotkou komory žiarového nástreku, pričom hala robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov je ukončená výstupnou komorou iba s prízemným podlažím, kde je na podlahovej časti koľaj plnenia úložných obalových súborov, na ktorú nadväzuje výstupná koľaj do priestoru zavádzacej šachty, ďalej je tu skladovacia mreža na definované uloženie plných úložných obalových súborov, v stropnej časti umiestnená ñltračná jednotka výstupnej komory a robotický manipulátor výstupnej komory zložený z pozdĺžneho pojazdu robotického manipulátora výstupnej komory a priečneho pojazdu robotického manipulátora výstupnej komory vybaveného dvoma vertikálnymi ramenami robotického manipulátora výstupnej komory vybavenými na svojich koncoch efektormi na manipuláciu s plnými úložnými obalovýmí súbormi a ďalej je v podlahovej časti uložený prípravok na manipuláciu s plnými úložnými obalovýmí súbormi, pričom na tento priestor výstupnej komory nadväzujú zavážacie šachty a zavážací špirálový tunel.Výhody robotizovanej linky plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov oproti doteraz navrhovaným usporiadaniam povrchových pracovísk hlbinných úložísk obalových súborov súNavrhnutý robotizovaný proces plnenia a prípravy úložných obalových súborov minimalizuje vstup vozidiel do horúcej komory v rámci technologického procesu plnenia a uzatvárania úložného obalového súboru na jeden jediný. Sekundáme, pripadne terciálne veko úložného obalového súboru je pred jeho plnením odložené priamo v priestore komory uzatvárania úložných obalových súborov. Do horúcej komory teda prichádza voz s prázdnym úložným obalovým súborom a iba primárnym vekom. Po naplnení vyhorenými palivovými článkami sa už do horúcej komory nemusí vracať a ostatné veká sú postupne prikladané do procesu zvárania a kontroly, ktorý v komore uzatvárania úložných obalových súborov prebieha.V rámci vývoja dokonalejšieho technologického procesu boli navrhnuté úložné obalové súbory (pre ukladanie jedného a toho istého typu vyhorených palivových článkov) vo variantoch s dvoma alebo troma vrstvami, pričom V oboch prípadochje možné ešte zvoliť technológiu uzatvárania primámeho veka medzi zváraním a skmtkovaním. Prístrojové vybavenie navrhnutej koncepcie technologického procesu rešpektuje a umožňuje všetky vyššie uvedené varianty úložných obalových súborov. Všetky tieto vyhotovenia sú možné tak pre vyhorené palivové články VVER 440, ako aj pre VVER 1000.Navrhovaná robotizovaná linka umožňuje zmenu technológie uzatvárania primárneho veka úložného obalového súboru. Technológia zvarovania primámeho veka úložného obalového súboru môže predstavovať isté komplikácie v podobe tepelne ovplyvnenej oblasti v blízkosti vyhoreného jadrového paliva jednotlivých vyhorených palivových článkov. Preto bola vyvinutá altematíva skrutkovaného primámeho veka úložného obalového súboru vrátane zodpovedajúceho robotického manipulátora s uťahovacím efektorom.Navrhovaná robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov umožňuje realizáciu zváracieho procesu v komore uzatvárania úložných obalových súborov robotickým manipulátorom komory uzatvárania úložných obalových súborov pomocou dvoch zváracích efektorov nad oboma paralelnými linkami plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné uloženie. Proces prechádzania celých vozov s plnými úložnými obalovými súbormi medzi jednotlivými zváracími automatmi je nahradený jednotlivými operáciami, ktoré budú vykonané v rámci jedného stanoviska komory uzatváraní úložných obalových súborov ramenami robotického manipulátora komory uzatvárania úložných obalových súborov s pomocou jeho zváracích efektorov, efektora pre manipuláciu s vekami úložného obalového súboru, vákuovacích efektorov, prí 10padne efektorov na uťahovanie primámeho veka úložného obalového súboru vo varianta, kedy je skrutkovane.Navrhovaná robotizovaná linka umožňuje proces plnenia a prípravy úložných obalových súborov použitím vhodných portálových robotických manipulátorov, ktorými sú vybavené jednotlivé komory haly robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov. Veľká časť procesov toku materiálu tak bola pretransformovaná z presunu koľajových vozov s úložnými obalovými súbormi na procesy pohybu jednotlivých robotických manipulátorov. Tento prístup je energeticky aj časovo optimálny.Súčasne navrhované technológie povrchových pracovísk hlbinných úložísk predpokladajú využitie celej rady koľajových vozidiel, ktoré vo svojich manipulačných mechanizmoch využívajú laná a lanové prevody. Tento princíp je dokonca navrhovaný aj pri manipulátore horúcej komory, ktorý manipuluje s vyhorenými palivovými článkami.Navrhovaná robotizovaná linka obsahuje manipulátory haly robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov, ktoré nevyužívajú žiadne lanové mechanizmy a systémy, čo platí aj pre mechanizmy navrhovaných koľajových vozov podľa navrhovaného riešenia. Ich konštrukcia je teda spoľahlivejšia a s menšími nárokmi na servis a údržbu.Výhodou navrhovaného riešenia je minimalizácia počtu koľajových vozov. Celková navrhovaná koncepcia materiálového toku vedie k použitiu iba štyroch typov koľajových vozov, pričom jeden z nich už zaisťuje transport pripraveného plného úložného obalového súboru z medziskladu výstupnej komory haly robotizovaných technológií prípravy úložných obalových súborov do hlbinného úložiska vrátane uloženia úložného obalového súboru do vrtu v ukladacej chodbe. S tým súvisí aj optimalizácia celkového materiálového toku,ktorý zaisťuje pohyb prepravných obalových súborov aj úložných obalových súborov na úrovni jedného podlažia.Prehľad obrázkov na výkresochTechnické riešenie robotizovanej linky plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukla danie vyhorených palivových článkov je na pripojených výkresoch, kde jena obr. la a lb celková schéma projektu hlbinného ukladania vyhorených jadrových článkov v dvoch priblíženiach, na obr. 2 je vstupná hala, na obr. 3 je hala robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov, na obr. 4 je komora prípravy prepravných obalových súborov, na obr. 5 je horúca komora, na obr. 6 je skladisko prázdnych úložných obalových súborov, na obr. 7 je komora uzatvárania úložných obalových súborov, na obr. 8 je komora žiarového nástreku, na obr. 9 je výstupná komora.Robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov skladajúca sa z haly l, haly z robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov, zavážacej šachty 1 alebo špirálového zavážacieho tunelu i. Vstupná hala L a hala g robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov sú postavené na povrchu alebo V masívu hory na jej úpätí. Hlbinné úložisko jadrového odpadu je potom umiestnené v horizonte - 500 m. Hlbinné úložisko jadrového odpadu je s halou g robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov prepojené pomocou zavádzacej šachty g a/alebo špirálového zavážacieho tunela g. Hala z robotízovaných technológií prípravy úložných obalových súborov je orientovaná paralelne so vstupnou halou l, s tým, že obe haly môžu byť bezprostredne blízko seba alebo môžu byť od seba oddelené na požadovanú vzdialenosť (obr. l).Vstupná hala l je tvorená príjazdom g a vrátnícou Q, na ktoré nadväzuje hlavný priestor 1 vstupnej haly,po jeho boku je sklad § prepravných obalových súborov. V zadnej časti hlavného priestoru 1 vstupnej haly l nadväzuje pracovisko 2 kontroly prázdnych úložných obalových súborov, na ktoré nadväzuje sklad Q prázdnych úložných obalových súborov. Vstupná hala lje vybavená príjazdovou koľajou , posunovacou kol jou Q skladu prázdnych úložných obalových súborov s prevážacím vozom L 3 prísunu úložných obalových súborov portalovým žeriavom Q vstupnej haly a pojazdnou plošinou l 5 skladu lQ prepravných obalových súborov. Sklad lQ prázdnych úložných obalových súborov je vybavený skladovacou mrežou Q na definované uloženie prázdnych úložných obalových súborov, nad ktorou je umiestnený portálový žeriav Ľ skladu Q prázdnych úložných obalových súborov (obr. 2),

MPK / Značky

MPK: G21F 9/28, G21F 9/00

Značky: palivových, robotizovaná, ukladanie, přípravy, úložných, linka, hlbinné, súborov, obalových, vyhorených, plnenia, článkov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/23-u6669-robotizovana-linka-plnenia-a-pripravy-uloznych-obalovych-suborov-na-hlbinne-ukladanie-vyhorenych-palivovych-clankov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Robotizovaná linka plnenia a prípravy úložných obalových súborov na hlbinné ukladanie vyhorených palivových článkov</a>

Podobne patenty