RU233071U9

RU233071U9 - Sealed cable penetration for the shell of a nuclear power plant

Info

Publication number: RU233071U9
Application number: RU2025100997U
Authority: RU
Inventors: Михаил Константинович Портнов; Павел Валерьевич Моряков; Ян Иванович Анисов; Максим Алексеевич Солодянкин; Александр Евгеньевич Каменецкий; Дмитрий Андреевич Комаров
Original assignee: Акционерное общество "Москабельмет" (АО "МКМ"); Общество с ограниченной ответственностью "Завод Москабель" (ООО "Завод Москабель")
Filing date: 2025-01-20
Publication date: 2025-10-22

Abstract

Полезная модель относится к пропуску электрических коммуникаций через стены энергоблоков атомных станций. Техническим результатом является создание кабельной проходки, обладающей повышенной универсальностью за счет возможности использования одних и тех же свинцовых элементов биологической защиты для любого количества электрических проводников в модуле проходки. Для этого проходка кабельная содержит металлический цилиндрический корпус с внутрикорпусными элементами биологической защиты, которые выполнены в виде двух одинаковых экструдированных свинцовых экранов в форме усеченных по хорде цилиндров, площадь поперечного сечения каждого из которых больше половины площади поперечного сечения модуля, при этом упомянутые усеченные цилиндры установлены последовательно в средней части модуля с прилеганием своей цилиндрической поверхности к внутренней поверхности трубчатого корпуса модуля и со сдвигом в осевом направлении с образованием между ними зазора, величина которого составляет не менее двух допустимых радиусов изгиба электрических проводников, причем усеченные цилиндры расположены относительно продольной оси модуля так, что перекрывают поперечное сечение трубчатого корпуса модуля от свободного прохождения радиоактивного излучения и/или радиоактивных частиц. 4 з.п. ф-лы, 2 ил. The invention relates to the passage of electrical communications through the walls of nuclear power plant units. The technical result is the creation of a cable penetration featuring increased versatility due to the ability to use the same lead biological shielding elements for any number of electrical conductors within the penetration module. For this purpose, the cable penetration comprises a metal cylindrical housing with internal biological shielding elements, which are designed as two identical extruded lead screens in the form of chord-truncated cylinders, the cross-sectional area of each of which is greater than half the cross-sectional area of the module. The said truncated cylinders are installed in series in the middle section of the module with their cylindrical surface adjacent to the inner surface of the tubular housing of the module and offset in the axial direction, forming a gap between them, the size of which is no less than two permissible bending radii of the electrical conductors. The truncated cylinders are positioned relative to the longitudinal axis of the module so as to block the cross-section of the tubular housing of the module from the free passage of radioactive radiation and/or radioactive particles. 4 pp. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области оборудования, используемого для герметичного пропуска электрических коммуникаций в отделенную герметичной стеной зону с ионизирующим излучением, например, для прохода силовых высоковольтных и низковольтных электрических цепей, контрольных низковольтных цепей через бетонные с металлической облицовкой стены гермооболочки энергоблоков атомных станций.The utility model relates to the field of equipment used for the hermetically sealed passage of electrical communications into a zone separated by a hermetically sealed wall with ionizing radiation, for example, for the passage of high-voltage and low-voltage electrical power circuits, low-voltage control circuits through concrete with metal cladding walls of the containment of power units of nuclear power plants.

Как элемент обеспечивающей системы, проходка должна обеспечивать проведение соответствующего электроснабжения и вывод контрольных электросигналов, при этом проходка должна выполнять функции безопасности по предотвращению или ограничению распространения выделяющихся при авариях радиоактивных веществ за границы зоны локализации аварии, а также должна ограничивать выход ионизирующего излучения за границы зоны локализации аварии (биологическая защита).As an element of the support system, the penetration must ensure the conduction of the appropriate power supply and the output of control electrical signals, while the penetration must perform safety functions to prevent or limit the spread of radioactive substances released during accidents beyond the boundaries of the accident localization zone, and must also limit the release of ionizing radiation beyond the boundaries of the accident localization zone (biological protection).

Из уровня техники известно устройство для герметичного пропуска электрических коммуникаций в отделенную герметичной стеной зону с ионизирующим излучением, которое содержит цилиндрический корпус с герметично закрепленными в его торцах проводниками (кабелями), защитные кожухи и элементы биологической защиты, выполненные в виде утолщенных днищ кожухов с каналами, через которые кабели проходки выпущены наружу (RU 2249892 С2, H02G 3/22, 10.04.2005).A device is known from the prior art for hermetically sealed passage of electrical communications into a zone with ionizing radiation separated by a hermetically sealed wall, which contains a cylindrical body with conductors (cables) hermetically secured at its ends, protective casings and biological protection elements made in the form of thickened bottoms of casings with channels through which the passage cables are released to the outside (RU 2249892 C2, H02G 3/22, 10.04.2005).

Недостатками указанного устройства являются отсутствие контроля за герметичностью проходки и недостаточная степень защиты от ионизирующего излучения.The disadvantages of this device are the lack of control over the tightness of the passage and an insufficient degree of protection from ionizing radiation.

Известна также принятая в качестве ближайшего аналога проходка (RU 2579155 С1, H02G 3/22, 10.04.2016), используемая в способе передачи электрической энергии посредством кабелей, проводов, жгутов различных конструкций в герметичных системах, в том числе для герметичного ввода электрических проводников через защитную оболочку в атомных энергетических установках. В описании указанного способа раскрыто выполнение проходки (гермоввода) в виде полого металлического корпуса с закрепленными на его торцах фланцами с отверстиями, при этом внутри корпуса расположены элементы радиационной защиты с каналами из электроизоляционных трубок по числу электропроводников, а в отверстиях фланцев закреплены выступающие снаружи и изнутри фланца изоляционные проходные модули, причем во внутреннем свободном пространстве корпуса вокруг проводников установлены элементы биозащиты, в частности в виде свинцовых дисков. Проходка оснащена блоком контроля герметичности ввода в процессе эксплуатации.A penetration (RU 2579155 C1, H02G 3/22, 10.04.2016), adopted as the closest analogue, is also known, used in the method of transmitting electrical energy by means of cables, wires, and bundles of various designs in sealed systems, including for the hermetic entry of electrical conductors through a protective shell in nuclear power plants. The description of this method discloses the implementation of a penetration (sealed entry) in the form of a hollow metal housing with flanges with openings fixed to its ends, wherein radiation protection elements with channels made of electrical insulating tubes are located inside the housing according to the number of electrical conductors, and insulating feedthrough modules protruding from the outside and inside of the flange are fixed in the openings of the flanges, wherein bioprotection elements, in particular in the form of lead disks, are installed in the internal free space of the housing around the conductors. The penetration is equipped with a unit for monitoring the tightness of the entry during operation.

В данном техническом решении в целом устранены недостатки указанного выше известного устройства для герметичного пропуска электрических коммуникаций, однако имеются другие недостатки, связанные с тем, что свинцовые элементы для внутримодульного экрана биологической защиты сложно механически обрабатывать в точных размерах из-за пластичности и вязкости свинца, поэтому усложняется изготовление элементов по размеру модулей и проходящим внутри электропроводникам, например, из-за необходимости сверления в элементах точных отверстий под них.This technical solution generally eliminates the shortcomings of the above-mentioned known device for the hermetic passage of electrical communications, but there are other shortcomings associated with the fact that lead elements for the intra-modular biological protection screen are difficult to mechanically process to precise dimensions due to the plasticity and viscosity of lead, therefore, it is difficult to manufacture elements according to the size of the modules and the electrical conductors passing inside, for example, due to the need to drill precise holes in the elements for them.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является создание кабельной проходки для герметичного пропуска электрических коммуникаций в зону с ионизирующим излучением, которая позволяет обеспечить надежную защиту от излучения и обладает более универсальной конструкцией, с достижением при этом снижения трудоемкости ее изготовления.The technical problem addressed by this utility model is the creation of a cable penetration for the hermetically sealed passage of electrical communications into an area with ionizing radiation, which provides reliable protection from radiation and has a more versatile design, while achieving a reduction in the labor intensity of its manufacture.

Техническим результатом, достижение которого обеспечивается предложенной полезной моделью, является создание кабельной проходки, обладающей повышенной универсальностью за счет возможности использования одних и тех же свинцовых элементов биологической защиты для любого количества электрических проводников в модуле проходки, с одновременным снижением трудоемкости ее изготовления.The technical result achieved by the proposed utility model is the creation of a cable penetration that has increased versatility due to the possibility of using the same lead biological protection elements for any number of electrical conductors in the penetration module, while simultaneously reducing the labor intensity of its manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что в проходке кабельной герметичной для оболочки ядерной энергетической установки, содержащей металлический цилиндрический корпус с внутрикорпусными элементами биологической защиты, устройством контроля герметичности и торцевыми фланцами, модули проходки, расположенные внутри упомянутого цилиндрического корпуса, каждый из которых состоит из трубчатого корпуса модуля, в котором расположены электрические проводники, загерметизированные с помощью уплотнителей, и внутримодульные элементы биологической защиты, зафиксированные в модуле, при этом упомянутый цилиндрический корпус выполнен с возможностью герметичной приварки к металлической облицовке упомянутой оболочки, а торцевые фланцы имеют загерметизированные проходы для упомянутых модулей, внутримодульные элементы биологической защиты выполнены в виде двух одинаковых экструдированных свинцовых экранов в форме усеченных по хорде цилиндров, площадь поперечного сечения каждого из которых больше половины площади поперечного сечения модуля, при этом упомянутые усеченные цилиндры установлены последовательно в средней части модуля с прилеганием своей цилиндрической поверхности к внутренней поверхности трубчатого корпуса модуля и со сдвигом в осевом направлении с образованием между ними зазора, величина которого составляет не менее двух допустимых радиусов изгиба электрических проводников, причем усеченные цилиндры расположены относительно продольной оси модуля так, что перекрывают поперечное сечение трубчатого корпуса модуля от свободного прохождения радиоактивного излучения и/или радиоактивных частиц.The said technical result is achieved in that in a sealed cable penetration for a nuclear power plant shell, comprising a metal cylindrical housing with internal biological protection elements, a leak test device and end flanges, penetration modules located inside the said cylindrical housing, each of which consists of a tubular module housing in which electrical conductors are located, sealed with seals, and internal modular biological protection elements fixed in the module, wherein the said cylindrical housing is designed with the possibility of hermetically welding to the metal lining of the said shell, and the end flanges have sealed passages for the said modules, the internal modular biological protection elements are made in the form of two identical extruded lead screens in the form of chord-truncated cylinders, the cross-sectional area of each of which is greater than half the cross-sectional area of the module, wherein the said truncated cylinders are installed in series in the middle part of the module with their cylindrical surface adjacent to the inner surface of the tubular housing module and with a shift in the axial direction with the formation of a gap between them, the size of which is not less than two permissible bending radii of electrical conductors, and the truncated cylinders are located relative to the longitudinal axis of the module so that they block the cross-section of the tubular body of the module from the free passage of radioactive radiation and/or radioactive particles.

Причем упомянутые усеченные цилиндры могут быть зафиксированы в корпусе модуля посредством внешнего обжатия корпуса модуля радиальным прессом в зоне их установки.Moreover, the mentioned truncated cylinders can be fixed in the module body by means of external compression of the module body with a radial press in the area of their installation.

Причем уплотнители модуля могут быть выполнены из полимерного термостойкого и радиационно-стойкого материала, в частности, из полиэфир-эфиркетона или из полисульфона.Moreover, the module seals can be made of a heat-resistant and radiation-resistant polymer material, in particular, polyetheretherketone or polysulfone.

Полезная модель поясняется фигурами, на которых показаны:The utility model is illustrated by figures showing:

фиг. 1 - общий вид проходки в разрезе,Fig. 1 - general view of the passage in section,

фиг. 2 - внутримодульный элемент биологической защиты в виде свинцового экрана.Fig. 2 - intra-modular biological protection element in the form of a lead screen.

Проходка содержит металлический цилиндрический корпус 1 с внутрикорпусными элементами 2 биологической защиты, которые выполнены в виде набора свинцовых и полимерных пластин, с отверстиями для прохождения трубчатых корпусов модулей 5 проходки, расположенных внутри цилиндрического корпуса 1. Свинцовые пластины предназначены для защиты от гамма- и рентгеновского излучения, полимерные пластины - для защиты от нейтронов.The penetration contains a metal cylindrical body 1 with internal biological protection elements 2, which are made in the form of a set of lead and polymer plates, with openings for the passage of tubular bodies of penetration modules 5, located inside the cylindrical body 1. The lead plates are intended for protection from gamma and X-ray radiation, the polymer plates - for protection from neutrons.

Корпус 1 также снабжен устройством 3 контроля герметичности и торцевыми фланцами 4. Каждый из модулей 5 проходки имеет трубчатый корпус, в котором расположены электрические проводники 7, загерметизированные с помощью уплотнителей 6, и внутримодульные элементы 8 биологической защиты, зафиксированные в модуле.The housing 1 is also equipped with a leak-tightness control device 3 and end flanges 4. Each of the penetration modules 5 has a tubular housing in which electrical conductors 7 are located, sealed with seals 6, and intra-modular biological protection elements 8 fixed in the module.

Элементы 8 выполнены в виде двух одинаковых экструдированных свинцовых экранов в форме усеченных по хорде цилиндров, площадь поперечного сечения каждого из которых больше половины площади поперечного сечения модуля 5, при этом упомянутые усеченные цилиндры установлены последовательно в средней части модуля 5 с прилеганием своей цилиндрической поверхности к внутренней поверхности трубчатого корпуса модуля 5 и со сдвигом в осевом направлении с образованием между ними зазора, величина которого составляет не менее двух допустимых радиусов изгиба электрических проводников 7. Вместе с тем, усеченные цилиндры расположены относительно продольной оси модуля 5 так, что перекрывают поперечное сечение трубчатого корпуса модуля 5 от свободного прохождения радиоактивного излучения и/или радиоактивных частиц.The elements 8 are made in the form of two identical extruded lead screens in the form of chord-truncated cylinders, the cross-sectional area of each of which is greater than half the cross-sectional area of module 5, wherein the said truncated cylinders are installed sequentially in the middle part of module 5 with their cylindrical surface adjacent to the inner surface of the tubular body of module 5 and with a shift in the axial direction with the formation of a gap between them, the value of which is not less than two permissible bending radii of electrical conductors 7. At the same time, the truncated cylinders are located relative to the longitudinal axis of module 5 so that they block the cross-section of the tubular body of module 5 from the free passage of radioactive radiation and/or radioactive particles.

Цилиндрический корпус 1 выполнен с возможностью герметичной приварки к металлической облицовке 10 оболочки 9 ядерной энергетической установки, а торцевые фланцы 4 имеют загерметизированные проходы для модулей 5.The cylindrical body 1 is designed with the possibility of hermetically welding to the metal lining 10 of the shell 9 of the nuclear power plant, and the end flanges 4 have sealed passages for the modules 5.

Внутримодульные элементы 8 биологической защиты в виде усеченных цилиндров могут быть зафиксированы в корпусе модуля 5 посредством внешнего обжатия этого корпуса радиальным прессом в зоне их установки.The intra-modular biological protection elements 8 in the form of truncated cylinders can be fixed in the module housing 5 by means of external compression of this housing with a radial press in the area of their installation.

Уплотнители 6 модуля могут быть выполнены из полимерного термостойкого и радиационно-стойкого материала, например, из полиэфир-эфиркетона или из полисульфона.The seals of the 6th module can be made of a heat-resistant and radiation-resistant polymer material, for example, polyetheretherketone or polysulfone.

Для подтверждения сохранения герметичности корпус 1 проходки находится под избыточным давлением газа (например, азот 2,5 атм), которое контролируется с помощью устройства 3 контроля герметичности, например, в виде манометра в статусе индикатора.To confirm the preservation of the tightness, the body 1 of the passage is under excess gas pressure (for example, nitrogen 2.5 atm), which is controlled using the tightness control device 3, for example, in the form of a pressure gauge in the indicator status.

Использование полезной модели позволяет упростить конструкцию проходки и процесс ее изготовления, в том числе свинцовых элементов биологической защиты, которые можно изготовить посредством экструзии и получить профилированный экран любой длины. При этом не требуется механическая обработка этих элементов. Кроме того, за счет возможности использования одних и тех же элементов биологической защиты для любого количества электрических проводников в модуле проходки, повышается универсальность конструкции проходки. Вместе с этим, за счет выполнения свинцовых экранов в форме усеченных по хорде цилиндров, установленных с перекрытием поперечного сечения трубчатого корпуса модуля, проходка также обеспечивает высокую надежность защиты от радиоактивных излучений.The use of this utility model simplifies the penetration design and manufacturing process, including lead biological shielding elements, which can be extruded to produce a profiled shield of any length. This eliminates the need for mechanical processing of these elements. Furthermore, the versatility of the penetration design is enhanced by the ability to use the same biological shielding elements for any number of electrical conductors within the penetration module. Furthermore, by manufacturing the lead shields as truncated cylinders installed overlapping the cross-section of the module's tubular body, the penetration also ensures highly reliable protection against radioactive radiation.

Claims

1. A sealed cable penetration for a nuclear power plant enclosure, comprising a metal cylindrical body with internal biological protection elements, a leak test device and end flanges, penetration modules located inside said cylindrical body, each of which consists of a tubular module body in which electrical conductors are located, sealed with seals, and internal modular biological protection elements fixed in the module, wherein said cylindrical body is designed with the possibility of hermetically welding to the metal lining of said shell, and the end flanges have sealed passages for said modules, characterized in that the internal modular biological protection elements are made in the form of two identical extruded lead screens in the form of chord-truncated cylinders, the cross-sectional area of each of which is greater than half the cross-sectional area of the module, wherein said truncated cylinders are installed in series in the middle part of the module with their cylindrical surface adjacent to the inner surface of the tubular module housing and with a shift in the axial direction with the formation of a gap between them, the size of which is not less than two permissible bending radii of electrical conductors, and the truncated cylinders are located relative to the longitudinal axis of the module so that they block the cross-section of the tubular housing of the module from the free passage of radioactive radiation and/or radioactive particles.

2. A passage according to paragraph 1, characterized in that the said truncated cylinders are fixed in the module body by means of external compression of the module body with a radial press in the area of their installation.

3. A penetration according to paragraph 1 or 2, characterized in that the module seals are made of a heat-resistant and radiation-resistant polymer material.

4. The penetration according to paragraph 3, characterized in that the seals are made of polyetheretherketone.

5. The passage according to paragraph 3, characterized in that the seals are made of polysulfone.