Акционерное общество
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА «СОСНЫ»
(АО НПФ «Сосны»)

Основано в 1992 году

Защитная камера большого объема с инертной атмосферой высокой чистоты для экспериментов по пирохимической переработке ОЯТ

На площадке АО «СХК» создается экспериментальная база, предназначенная для испытаний прототипов опытно-промышленных аппаратов пирохимической переработки ОЯТ и проверки проектных и конструкторских решений по радиационно-защитному оборудованию с инертной средой, а также вспомогательным и обеспечивающим системам – участок «Камера».

Разработка и изготовление оборудования участка «Камера» осуществлялись в НПФ «Сосны» в 2018–2022 гг.

Основным элементом участка «Камера» является инертная камера внутренним объемом 72 м3 с двухстеночным корпусом, системой газоочистки инертной среды, обеспечивающей содержание примесей по кислороду и воде не более 5 ppm, и системой охлаждения внутрикамерной среды.

Также в состав участка «Камера» входят внутрикамерный силовой манипулятор, перчаточный бокс, шлюзовая камера для загрузки крупного оборудования, переходный шлюз, позволяющий проводить загрузку материалов и мелкого оборудования как в камеру, так и в бокс, и другое вспомогательное оборудование и инженерные системы.

В соответствии с требованиями норм и правил внутри радиационно-защитных объектов создается разрежение для исключения поступления газовой среды из «грязных» помещений в «чистые» в случае образования неплотностей. Реализация данного требования в сочетании с требованиями к чистоте внутрикамерной инертной среды сопряжена с выполнением весьма трудоемких работ по герметизации технологического оборудования как на этапе изготовления, так и в процессе эксплуатации камеры. Поэтому на этапе проектирования было принято решение о разработке двухоболочечной камеры. Межоболочечный зазор, как и основной объем камеры, заполняется инертным газом – аргоном. Заполнение зазора производится один раз при первом вводе камеры в эксплуатацию. Избыточное давление инертного газа поддерживается в зазоре всегда, независимо от режима эксплуатации камеры. Сброс излишнего (дебалансного) газа в атмосферу, необходимость в котором может возникнуть, осуществляется через специальный клапан.

Основой конструкции корпуса камеры является жесткий каркас, изготавливаемый из швеллеров. Каркас обеспечивает механическую прочность и устойчивость всей конструкции камеры. Наружная и внутренняя поверхности каркаса облицованы листами коррозионностойкой стали. В корпусе камеры предусмотрены проемы для установки технологических проходок и смотровых систем.

Технологические проходки предназначены для подвода к оборудованию, размещаемому внутри камеры, силовых и сигнальных электрических линий, технологических газов. Технологические проходки конструктивно выполняются в виде кессона. Аналогично двухоболочечному корпусу камеры, внутренний объем технологической проходки заполняется инертным газом под повышенным давлением.

 

Общий вид камеры с инертной атмосферой

 

Инертная камера в процессе монтажа

 

Основной задачей шлюзовой камеры в составе экспериментального участка является обеспечение загрузки и выгрузки крупногабаритного оборудования без нарушения качества внутрикамерной атмосферы. Для выполнения операций загрузки кроме герметичных дверей, осуществляющих шлюзование, и транспортной системы для подачи оборудования в объем камеры, шлюзовая камера оснащена системой вакуумирования, обеспечивающей остаточное давление в объеме шлюзовой камеры не более 10 Па, и системой инфракрасного нагрева.

Перчаточный бокс относится к вспомогательному оборудованию и может работать как с воздушным заполнением, так и с инертной атмосферой высокой чистоты. В боксе предполагается проводить экспериментальные и аналитические работы.

Передача материалов и инструмента между камерой и перчаточным боксом осуществляется через переходный шлюз.

 

Перчаточный бокс

 

Система рециркуляции аргона обеспечивает поддержание заданной чистоты инертного газа внутри камеры и перчаточного бокса. Система рециркуляции аргона является замкнутой.

Основными элементами системы рециркуляции аргона являются три блока рециркуляции аргона (БРА), с помощью которых аргон очищается от примесей кислорода и воды. Коммутация подводящих и отводящих трубопроводов этих трех блоков позволяет реализовать режим работы системы рециркуляции аргона с одновременной последовательной или параллельной работой одного, двух или всех трех БРА. При этом может быть организована одновременная очистка газовой среды и камеры, и перчаточного бокса.

БРА эксплуатируется в режиме очистки либо в режиме регенерации. В режиме очистки аргон с примесями кислорода и воды подается в БРА с расходом до 90 м3/ч.

Очистка аргона от кислорода проводится в реакторе с хемосорбентом R3-11G на основе меди. Хемосорбент поглощает кислород за счет окисления меди. Для поддержания оптимальной температуры хемосорбента реактор оснащен нагревателем. Концентрация кислорода в очищенном аргоне – не более 1 ppm.

Очистка аргона от паров воды производится в реакторе с искусственным цеолитом типа NaA. Емкость цеолита составляет более 1 кг воды при содержании воды в очищенном аргоне до 2 ppm.

Возможность поддержания инертной атмосферы требуемого качества с помощью БРА подтверждена экспериментально.

 

Блок рециркуляции аргона

 

Система охлаждения внутрикамерного газа представляет собойдвухконтурную замкнутую систему. Теплоносителем первого контура является водный раствор этиленгликоля, первичные теплообменники которого размещаются непосредственно в камере. Нагретый внутри камеры этиленгликоль подается во вторичный теплообменник, располагаемый вне камеры. Теплоносителем второго контура является фреон R404a, который отдает тепло окружающей среде через радиатор, размещаемый вне помещения.

Система охлаждения способна отвести из объема защитной камеры с инертной атмосферой до 30 кВт тепловой энергии.

Работоспособность системы подтверждена стендовыми испытаниями.

Основной задачей системы смены и поддержания давления среды является изменение состава внутрикамерного газа при переходе из одного режима эксплуатации камеры в другой и поддержание заданного давления.

Предусмотрено несколько режимов эксплуатации камеры:

Режим 1. Камера заполнена атмосферным воздухом. В таком состоянии камера пребывает после изготовления и при необходимости выполнения ремонтных и регламентных работ.

Режим 2. Замена атмосферного воздуха инертным газом.

Режим 3. Камера заполнена инертным газом. Основной режим эксплуатации камеры.

Режим 4. Замена инертного газа атмосферным воздухом. Необходим для обеспечения перехода от основного режима эксплуатации к ремонтному.

В режиме 1, 2 и 4 система постоянно соединена с системой спецвентиляции и обеспечивает напуск и сброс требуемого газа. Как воздух, так и аргон подаются в камеру с помощью регуляторов давления, подключенных к соответствующим газовым линиям высокого давления.

При работе в режиме 3 система обеспечивает подпитку от внешнего источника и удаление избыточного газа в спецвентиляцию в сравнительно небольших количествах.

На начальном этапе эксплуатации камеры планируется отработка технологий без использования ядерных материалов и радиоактивных веществ, в том числе:

  • изменение состава и поддержание заданных параметров внутрикамерной атмосферы как в стационарных условиях эксплуатации, так и в переходных;
  • загрузка оборудования в камеру, включая отработку режимов вакуумной и термической дегазации различных материалов в шлюзовой камере;
  • установка пирохимического оборудования на столешницу камеры с использованием силового манипулятора, дистанционная частичная сборка/разборка технологических аппаратов;
  • дистанционное подключение/отключение электрических и газовых коммуникаций на технологических проходках и технологическом оборудовании;
  • дистанционная замена компонентов вспомогательного оборудования и систем (видеокамеры, светильники, фильтры, термопары и др.).

Результаты эксплуатации участка станут основой для разработки типовых решений по реализации пирохимической технологии в атомной энергетике нового поколения с замыканием ЯТЦ, а также в производствах, в которых используются большие объёмы инертной газовой среды высокой чистоты.

 

 

Иформационный портал Атомная энергия 2.0: На Сибирском химкомбинате создан опытный образец защитной камеры для работы c облученным топливом реактора БРЕСТ-ОД-300

 

 

Фрагмент программы «Сороковочка» АО «СХК» от 08.02.2023

 

 

 

 

 

 

Количество просмотров: 622

Перезвоните мне
Спасибо! Ваша сообщение отправлено, в ближайшее время мы свяжемся с Вами!