[go: up one dir, main page]

RU231536U1 - Inert chamber with passive cooling system - Google Patents

Inert chamber with passive cooling system Download PDF

Info

Publication number
RU231536U1
RU231536U1 RU2024134834U RU2024134834U RU231536U1 RU 231536 U1 RU231536 U1 RU 231536U1 RU 2024134834 U RU2024134834 U RU 2024134834U RU 2024134834 U RU2024134834 U RU 2024134834U RU 231536 U1 RU231536 U1 RU 231536U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
double
heat exchanger
walled capsule
capsule
chamber
Prior art date
Application number
RU2024134834U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Андриянович Тихонов
Павел Александрович Лашинин
Максим Андреевич Ридаль
Виолетта Руслановна Жук
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU231536U1 publication Critical patent/RU231536U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к инертной камере и применяется в технологиях пирохимического передела. Устройство содержит двустенную капсулу, шлюзовую дверь, теплообменник, причем теплообменник размещен на внутренней поверхности боковых стенок двустенной капсулы и отделен от внутреннего пространства двустенной капсулы направляющей перегородкой. Перегородка установлена таким образом, чтобы образовались зазоры между краями перегородки и внутренними поверхностями верхней и нижней стенок двустенной капсулы. Техническим результатом является повышение надежности. 6 ил. The utility model relates to an inert chamber and is used in pyrochemical processing technologies. The device comprises a double-walled capsule, a lock door, a heat exchanger, wherein the heat exchanger is located on the inner surface of the side walls of the double-walled capsule and is separated from the inner space of the double-walled capsule by a guide partition. The partition is installed in such a way that gaps are formed between the edges of the partition and the inner surfaces of the upper and lower walls of the double-walled capsule. The technical result is increased reliability. 6 fig.

Description

Полезная модель относится к инертным камерам и применяется в технологиях пирохимического передела.The utility model relates to inert chambers and is used in pyrochemical processing technologies.

Пирохимический передел - это этап технологии замкнутого ядерного топливного цикла, направленный на переработку отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Основная задача пирохимического передела - сократить время выдержки ОЯТ до начала переработки, чтобы как можно быстрее запустить ценные компоненты в ядерный топливный цикл, а также сократить общее количество пребывающих в нем делящихся материалов. Для реализации пирохимического процесса используются инертные камеры. Как правило, это замкнутая двустенная оболочка, во внутреннем и межстеночном объеме которой находится аргон. Основное требование к камере помимо герметичности - обеспечение съема тепла, выделяемого обрабатываемым продуктом, и поддержание температур оболочек и технологического оборудования внутри камеры в допускаемых пределах.Pyrochemical processing is a stage of the closed nuclear fuel cycle technology aimed at processing spent nuclear fuel (SNF). The main objective of pyrochemical processing is to reduce the SNF holding time before processing in order to launch valuable components into the nuclear fuel cycle as quickly as possible, as well as to reduce the total amount of fissile materials present in it. Inert chambers are used to implement the pyrochemical process. As a rule, this is a closed double-walled shell, in the internal and interwall volume of which argon is located. The main requirement for the chamber, in addition to tightness, is to ensure the removal of heat emitted by the processed product and maintain the temperatures of the shells and process equipment inside the chamber within acceptable limits.

Наиболее близким аналогом является инертная камера с пятью блоками охлаждения, представленная в виде двустенной капсулы с инертной средой и вакуумметрическим давлением, шлюзовой дверью, расположенной в торцевой части двустенной капсулы, в верхней части двустенной капсулы распложены рельсы, по которым перемещается манипулятор. Четыре блока охлаждения установлены вдоль длинной боковой стенки и еще один установлен на торцевой стенке. Блоки охлаждения состоят из корпуса, прикрепленного к стенке двустенной капсулы, в нижней части имеется отверстие для всасывания воздуха, в поперечном сечении которого установлен теплообменник. Хладагентом является этиленгликоль, подающийся и отводящийся под давлением снаружи. Внутри корпуса расположен центробежный вентилятор, установленный на ведомом валу, который установлен на двух подшипниках. Крутящий момент передается извне при помощи магнитной муфты, которая обеспечивает герметичность двустенной капсулы. В верхней части блока охлаждения имеется выходное отверстие для подачи охлажденного воздуха во внутренний объем двустенной капсулы. Инертная камера с пятью блоками охлаждения для пирохимического передела работает следующим образом. Обрабатываемый продукт размещается в двустенной капсуле, где происходят экзотермические реакции, сопровождающиеся активным выделением тепла, от которого нагревается аргон, содержащийся во внутренней полости камеры. При достижении аргоном определенной температуры в теплообменник подается этиленгликоль. Электродвигатели, размещенные извне камеры, включаются и передают крутящий момент через магнитные муфты, на ведомые валы на которых установлены центробежные вентиляторы. Центробежные вентиляторы, вращаясь, создают перепад давлений между входным и выходным отверстием корпусов блоков охлаждения. Разогретый аргон начинает прокачиваться через теплообменники, при этом охлаждаясь. Далее охлажденный аргон через выходные отверстия блоков охлаждения подается во внутренний объем камеры. Таким образом, поддерживается определенная температура аргона во внутреннем объеме камеры [Разработка и валидация теплофизической численной модели инертной камеры для пирохимического передела отработанного ядерного топлива / А.А. Горюнов, Е.А. Тихонов, А.А. Власов, А.А. Бушуев. - Текст: непосредственный // Прикладная математика и вопросы управления / Applied Mathematics and Control Sciences. - 2024. - №1. - С. 73-93. - DOI 10.15593/2499-9873/2024.1.05].The closest analogue is an inert chamber with five cooling units, presented in the form of a double-walled capsule with an inert environment and vacuum pressure, a lock door located in the end part of the double-walled capsule, in the upper part of the double-walled capsule there are rails along which the manipulator moves. Four cooling units are installed along the long side wall and one more is installed on the end wall. The cooling units consist of a housing attached to the wall of the double-walled capsule, in the lower part there is an opening for air suction, in the cross section of which a heat exchanger is installed. The coolant is ethylene glycol, supplied and discharged under pressure from the outside. Inside the housing there is a centrifugal fan mounted on a driven shaft, which is mounted on two bearings. Torque is transmitted from the outside using a magnetic clutch, which ensures the tightness of the double-walled capsule. The upper part of the cooling unit has an outlet for feeding cooled air into the inner volume of the double-walled capsule. The inert chamber with five cooling units for pyrochemical processing operates as follows. The product being processed is placed in a double-walled capsule, where exothermic reactions occur, accompanied by active heat release, which heats up the argon contained in the inner cavity of the chamber. When the argon reaches a certain temperature, ethylene glycol is fed into the heat exchanger. Electric motors located outside the chamber are switched on and transmit torque through magnetic couplings, on the driven shafts of which centrifugal fans are installed. The centrifugal fans, rotating, create a pressure difference between the inlet and outlet openings of the cooling unit housings. The heated argon begins to be pumped through the heat exchangers, while cooling. Then the cooled argon is fed through the outlet openings of the cooling units into the inner volume of the chamber. Thus, a certain temperature of argon is maintained in the internal volume of the chamber [Development and validation of a thermophysical numerical model of an inert chamber for pyrochemical processing of spent nuclear fuel / A.A. Goryunov, E.A. Tikhonov, A.A. Vlasov, A.A. Bushuev. - Text: direct // Applied Mathematics and Control Sciences / Applied Mathematics and Control Sciences. - 2024. - No. 1. - P. 73-93. - DOI 10.15593/2499-9873/2024.1.05].

Недостатком этой инертной камеры с пятью блоками охлаждения является наличие подвижных частей, в виде крыльчатки и подшипников. Так как радиационный фон значителен, деградация материалов подшипников ограничивает ресурс их работы. Так как после запуска камеры человек не может в ней находиться, разборка блоков охлаждения и замена подшипников осуществляется дистанционно при помощи манипулятора. Данный процесс является трудоемким и требует высокой квалификации оператора манипулятора и требует выведения инертной камеры из эксплуатации.The disadvantage of this inert chamber with five cooling blocks is the presence of moving parts, such as an impeller and bearings. Since the radiation background is significant, the degradation of bearing materials limits their service life. Since a person cannot be in the chamber after starting it, disassembling the cooling blocks and replacing the bearings is carried out remotely using a manipulator. This process is labor-intensive and requires highly qualified manipulator operators and requires the inert chamber to be taken out of service.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении надежности за счет исключения подвижных частей во внутреннем объеме камеры.The technical result of the proposed device is to increase reliability by eliminating moving parts in the internal volume of the chamber.

Технический результат достигается тем, что инертная камера с пассивной системой охлаждения содержит двустенную капсулу, шлюзовую дверь, теплообменник при этом теплообменник размещен на внутренней поверхности боковых стенок двустенной капсулы, причем теплообменник отделен от внутреннего пространства двустенной капсулы перегородкой, установленной таким образом, чтобы образовались зазоры между краями перегородки и внутренними поверхностями верхней и нижней стенок двустенной капсулы.The technical result is achieved in that the inert chamber with a passive cooling system contains a double-walled capsule, a lock door, a heat exchanger, wherein the heat exchanger is placed on the inner surface of the side walls of the double-walled capsule, and the heat exchanger is separated from the inner space of the double-walled capsule by a partition installed in such a way that gaps are formed between the edges of the partition and the inner surfaces of the upper and lower walls of the double-walled capsule.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства (внешняя оболочка двустенной капсулы не показаны).Fig. 1 shows a general view of the device (the outer shell of the double-walled capsule is not shown).

На фиг. 2 представлен вид сверху (внешняя оболочка двустенной капсулы не показаны).Fig. 2 shows a top view (the outer shell of the double-walled capsule is not shown).

На фиг. 3 представлен разрез А-А (внешняя оболочка двустенной капсулы не показаны).Fig. 3 shows section A-A (the outer shell of the double-walled capsule is not shown).

На фиг. 4 представлен местный вид В разреза А-А (внешняя оболочка двустенной капсулы не показаны).Fig. 4 shows a local view B of section A-A (the outer shell of the double-walled capsule is not shown).

На фиг. 5 представлено векторное поле распределения скоростей потоков воздушных масс во время работы.Fig. 5 shows the vector field of distribution of air mass flow velocities during operation.

На фиг. 6 представлено поле распределения температуры во время работы.Fig. 6 shows the temperature distribution field during operation.

Устройство включает в себя двустенную капсулу 1 с инертной средой для предотвращений химических реакций и вакуумметрическим давлением для обеспечения безопасности при утечке. На внутренней поверхности боковых стенок двустенной капсулы 1 установлен теплообменник 2 (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6), который может быть выполнен единым блоком, имеющим подвод и отвод хладагента. Также теплообменник 2 может быть реализован в виде нескольких отдельных секций на каждой стене, имеющих свои подводы и отводы для хладагента, в качестве которого может быть использован, например, этиленгликоль. Секции теплообменника 2 могут быть реализованы в виде пластинчатого теплообменника, состоящего из по крайней мере одной криволинейной трубки, к которой присоединены вертикальные пластины. Также возможен вариант, что пластины могут быть съемными. Причем применяемый тип теплообменника не влияет на технический результат. Теплообменники 2 отделены от внутреннего объема двустенной капсулы 1 вертикальными перегородками 3 (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6), установленными таким образом, чтобы образовались зазоры 4, 5 между краями перегородок 3 и внутренними поверхностями верхней и нижней стенок двустенной капсулы 1 (см. фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6).The device includes a double-walled capsule 1 with an inert medium to prevent chemical reactions and a vacuum pressure to ensure safety in case of leakage. A heat exchanger 2 is installed on the inner surface of the side walls of the double-walled capsule 1 (see Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6), which can be made as a single block having a supply and outlet of a refrigerant. Also, the heat exchanger 2 can be implemented in the form of several separate sections on each wall having their own supplies and outlets for a refrigerant, which can be, for example, ethylene glycol. The sections of the heat exchanger 2 can be implemented as a plate heat exchanger consisting of at least one curved tube to which vertical plates are attached. It is also possible that the plates can be removable. Moreover, the type of heat exchanger used does not affect the technical result. Heat exchangers 2 are separated from the internal volume of double-walled capsule 1 by vertical partitions 3 (see Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6), installed in such a way that gaps 4, 5 are formed between the edges of partitions 3 and the internal surfaces of the upper and lower walls of double-walled capsule 1 (see Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6).

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый продукт размещается в двустенной капсуле 1. В процессе обработки продукта происходят экзотермические реакции, сопровождающиеся активным тепловыделением, от которого нагревается инертная среда. При достижении определенной температуры на вход теплообменника 2 подается охлажденный хладагент. Поверхность теплообменника 2 охлаждается, тем самым охлаждая инертную среду в пространстве между внутренней боковой стенкой двусветной капсулы 1 и перегородкой 3, где непосредственно расположен теплообменник 2. Охлажденная инертная среда опускается вниз и выходит во внутренний объем через зазор 5. При этом через зазор 4 нагретая среда засасывается в пространство между внутренней стенкой и перегородкой 3, где располагается теплообменник 2, также охлаждаясь. Данный процесс показан на фигуре 5, где векторами показана скорость и направление потоков воздушных масс. Тепло, передаваемое инертной средой теплообменнику 2, удаляется из системы хладагентом через отвод. Таким образом, поддерживается тепловой баланс во время обработки продукта, фиг. 6.The device operates as follows. The product being processed is placed in a double-wall capsule 1. During the processing of the product, exothermic reactions occur, accompanied by active heat generation, which heats the inert medium. When a certain temperature is reached, cooled coolant is supplied to the input of heat exchanger 2. The surface of heat exchanger 2 cools, thereby cooling the inert medium in the space between the inner side wall of the double-wall capsule 1 and partition 3, where heat exchanger 2 is directly located. The cooled inert medium descends and exits into the internal volume through gap 5. In this case, the heated medium is sucked through gap 4 into the space between the inner wall and partition 3, where heat exchanger 2 is located, also cooling. This process is shown in Figure 5, where the vectors show the speed and direction of air mass flows. The heat transferred by the inert medium to heat exchanger 2 is removed from the system by the coolant through the outlet. In this way, the thermal balance is maintained during product processing, Fig. 6.

Устройство позволяет за счет удаления подвижных частей, а также увеличения теплообменника повысить надежность.The device allows for increased reliability due to the removal of moving parts and the enlargement of the heat exchanger.

Claims (1)

Инертная камера с пассивной системой охлаждения, содержащая двустенную капсулу, шлюзовую дверь, теплообменник, отличающаяся тем, что теплообменник размещен на внутренней поверхности боковых стенок двустенной капсулы, причем теплообменник отделен от внутреннего пространства двустенной капсулы перегородкой, установленной таким образом, чтобы образовались зазоры между краями перегородки и внутренними поверхностями верхней и нижней стенок двустенной капсулы.An inert chamber with a passive cooling system, containing a double-walled capsule, a lock door, a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger is placed on the inner surface of the side walls of the double-walled capsule, and the heat exchanger is separated from the inner space of the double-walled capsule by a partition installed in such a way that gaps are formed between the edges of the partition and the inner surfaces of the upper and lower walls of the double-walled capsule.
RU2024134834U 2024-11-20 Inert chamber with passive cooling system RU231536U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU231536U1 true RU231536U1 (en) 2025-01-30

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2081169A (en) * 1980-07-11 1982-02-17 Transnuklear Gmbh Container for Transporting and/or Storing Radioactive Material
DE3244707A1 (en) * 1982-12-03 1984-06-07 Anton J. 7302 Ostfildern Vox Flask for transporting and/or storing radioactive substances, in particular spent fuel elements
US4476394A (en) * 1980-03-29 1984-10-09 Transnuklear Gmbh Insertion canister for radioactive material transportation and/or storage containers
US4532104A (en) * 1981-04-06 1985-07-30 British Nuclear Fuels Limited Transport and storage flask for nuclear fuel
RU2084975C1 (en) * 1995-02-02 1997-07-20 Конструкторское бюро специального машиностроения Container for spent fuel transporting and/or storage
RU2153715C1 (en) * 1999-03-23 2000-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро специального машиностроения" Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel
RU2189648C1 (en) * 2001-05-28 2002-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро специального машиностроения" Metal-concrete container for transport and/or storage of spent nuclear-reactor fuel assemblies
KR101412047B1 (en) * 2012-11-28 2014-06-26 한국수력원자력 주식회사 cutting waste container for reactor pressure vessel
RU2700215C2 (en) * 2015-07-02 2019-09-13 Арвос Гмбх Heat exchanger

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476394A (en) * 1980-03-29 1984-10-09 Transnuklear Gmbh Insertion canister for radioactive material transportation and/or storage containers
GB2081169A (en) * 1980-07-11 1982-02-17 Transnuklear Gmbh Container for Transporting and/or Storing Radioactive Material
US4532104A (en) * 1981-04-06 1985-07-30 British Nuclear Fuels Limited Transport and storage flask for nuclear fuel
DE3244707A1 (en) * 1982-12-03 1984-06-07 Anton J. 7302 Ostfildern Vox Flask for transporting and/or storing radioactive substances, in particular spent fuel elements
RU2084975C1 (en) * 1995-02-02 1997-07-20 Конструкторское бюро специального машиностроения Container for spent fuel transporting and/or storage
RU2153715C1 (en) * 1999-03-23 2000-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро специального машиностроения" Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel
RU2189648C1 (en) * 2001-05-28 2002-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро специального машиностроения" Metal-concrete container for transport and/or storage of spent nuclear-reactor fuel assemblies
KR101412047B1 (en) * 2012-11-28 2014-06-26 한국수력원자력 주식회사 cutting waste container for reactor pressure vessel
RU2700215C2 (en) * 2015-07-02 2019-09-13 Арвос Гмбх Heat exchanger

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.А. Горюнов и др., Разработка и валидация теплофизической численной модели инертной камеры для пирохимического передела отработанного ядерного топлива - Текст: непосредственный // Прикладная математика и вопросы управления / Applied Mathematics and Control Sciences. - 2024. - N1, c. 73-93. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12471256B2 (en) Air flow methods and systems for a welder-generator
CN101490932A (en) motor
CN110226279B (en) Cooling device
RU231536U1 (en) Inert chamber with passive cooling system
JP6619254B2 (en) Bearing cooling structure
CN103415984B (en) For increasing the system and method for air-flow in motor
CN100422561C (en) Cooled Screw Vacuum Pump
WO2018196003A1 (en) Motor ventilation structure and motor
US20060018773A1 (en) Air-cooled dry vacuum pump
US8764432B2 (en) High-pressure press
EP3742582A1 (en) Electric motor assembly and method
CN105264753A (en) An air-to-air heat exchanger
CN111644820B (en) Machining method of stator main body, pump body assembly and assembling method thereof and vacuum pump
CN204696847U (en) electric motor
JP7030074B2 (en) Rotating machine and rotating machine system
CN213238471U (en) Cooling device for kiln furnace shared by water cooling and air cooling
CN105684277B (en) Air to Air Heat Exchanger
CN115768984A (en) Encapsulated Rotary Pump Units
JP7019135B1 (en) Package type rotary pump unit
JP7057609B1 (en) Package type rotary pump unit
JP7057608B1 (en) Package type rotary pump unit
CN220298097U (en) Glass cover plate printing and baking device capable of realizing rapid cooling
RU2406875C1 (en) Centrifugal fan installation
CN209929330U (en) Cooling device and annealing furnace
SU1479795A1 (en) Environmental tests chamber