مقدمه

میله های سوخت راکتور HWZPR از میله های آلومینیمی حاوی کپسول های اورانیوم فلزی طبیعی (با غلاف آلومینیم) تشکیل شده است. هر میله سوخت حاوی بیست کپسول سوخت است و مجموعا ۳۶ کیلوگرم وزن دارد.[۱] سوخت گذاری به صورت دستی و توسط دو اپراتور سوخت گذار انجام میشود. شیوه دستی سوخت گذاری برای نوع دیگر سوخت قابل نصب در راکتور یعنی مجتمع سوخت اکسید اورانیوم قابل استفاده نیست. این بدلیل شکل خوشه ای مجتمع سوخت و وزن نسبتا زیاد آن است. بنا براین طراحی و ساخت یک ماشین سوخت به منظور تسهیل سوخت گذاری با هر دو نوع سوخت مورد توجه قرار گرفت. در مقاله حاضرمراحل مختلف انتخاب مکانیزم ها و منطق استفاده از آنها آمده است. هر یک از مراحل طراحی نیاز به محاسبات دقیق با روشهای مختلف از جمله تحلیل المان محدود، محاسبات دستی و نرم افزار های استاندارد [۲] دارند. این محاسبات و تحلیل ها در عمل با دقت و حساسیت برای تمام مراحل صورت گرفته است. در این مقاله مراحل و نتایج طراحی به صورت خلاصه ارایه شده است.

مراحل طراحی و ساخت ماشین قطبی

مکانیزم حرکت کلی ماشین سوخت گذار با توجه به محدودیت های فضا و لزوم نصب آن بر روی سازه موجود به صورت قطبی در نظر گرفته شده است به این صورت که یک بازوی دورانی در قسمت فوقانی راکتور

۷۷۶

و بر پل نگهدارنده مجموعه درایو های میله های کنترل و ایمنی نصب میگردد. ماشین سوخت باید به تمامی نقاط راکتور دسترسی داشته باشد که این امکان توسط سه جهت حرکتی فراهم میگردد:

-۱ حرکت قطبی که با دوران بازوی ماشین سوخت صورت میگیرد -۲ حرکت شعاعی که در طول بازوی ماشین سوخت صورت میگیرد.

-۳ حرکت عمودی که توسط یک سیم بکسل و وینچ محرک آن صورت میگیرد.

با ترکیب این سه صورت حرکت میتوان به تمامی مجتمع های سوخت دسترسی داشته و آنها را از داخل تانک راکتور بیرون کشیده یا داخل راکتور جایگذاری کرد.

نکته مهم در طراحی دستگاه لزوم طراحی جانمایی (positioning) است که علاوه بر طراحی بر اساس استحکام در مورد تجهیز ما بسیار مهم است. طراحی جانمایی به صورت خاص برای تجهیز پیش روی ما به علت کمبود شدید فضا و تداخل با تجهیزات ساخته شده پیشین بسیار مهم خواهد.

شکل (۱ نمایی از تجهیز ماشین سوخت نصب شده بر روی پل راکتور و جهات حرکتی آن

طراحی وینچ، سیستم جمع کننده سیم بکسل و سیستم موتور و گیربکس

برای انتخاب وینچ مناسب بایستی سرعت بیشینه تقریبی مناسب برای حرکت قلاب را در نظر گرفت. با توجه به شرایط کارکرد دستگاه در میدان پرتو بایستی سرعت عملکرد دستگاه تا حد امکان بالا بوده تا کمترین میزان دریافت پرتو را برای کارکنان دستگاه ارائه کند. همچنین به علت امکان بروز هرگونه سانحه نباید سرعت عملکرد دستگاه بیش از حد بالا باشد، لذا سرعت بیشینه عملکرد وینچ به گونهای انتخاب شده است که مجتمع سوخت را طی حدود ۴۰ ثانیه از قلب خارج کرده یا در جای خود قرار دهد. با توجه به سرعت کم حرکت

۷۷۷

کابل بایستی از یک موتور و یک گیربکس کاهنده استفاده کرد که سرعت دورانی آن تا حد امکان پایین باشد. موتور انتخاب شده بایستی توانایی ایجاد خروجی با دور متغیر را داشته باشد لذا از موتور سه فاز و یک اینورتر برای این منظور استفاده میشود. با توجه به نوع طراحی و محدودیت فضا بایستی از گیربکسی استفاده کرد که ورودی و خروجی آن همراستا باشند تا از عدم تعادل بار جلوگیری شود. بدین منظور استفاده از گیر بکس شفت مستقیم helical توصیه میشود. از آنجا که گیربکس های هلیکال بر خلاف گیربکس های حلزونی خود قفل نیست، اگر در حالتی که بار وزن بر روی وینچ باشد جریان الکتریکی از موتور برداشته شود بار تحت نیروی وزن خود پایین میآید. به همین دلیل موتور و گیربکس مورد استفاده بایستی دارای سیستم ترمز باشد تا از سقوط بار هنگام قطع جریان جلوگیری کند.اگر هنگام کارکرد دستگاه سیم بکسل ها به صورت نامنظم بر روی درام وینچ بسته شوند و یا روی یکدیگر بیفتند علاوه بر این که عمر سیم بکسل به شدت کاهش مییابد، احتمال باز شدن تاب سیم ها و رها شدن یکباره بار نیز وجود دارد. برای جلوگیری از این اتفاق از یک پیچ قدرت و مهره آن به عنوان راهنمای سیم بکسل استفاده میکنیم (شکل .(۲

برای موتور و وینچ یک پایه مناسب و یک سیستم حرکت خطی انتخاب شده است. به منظور به دست آوردن حرکت نرم و دقیق سیستم یک مکانیزم ریلی با استفاده از دو عدد شفت دقیق سنگ خورده به عنوان ریل در نظر گرفته شده تا مجموعه کابل(سیم بکسل) جمع کن بتواند در طول بازوی دوار حرکت کند و دسترسی شعاعی را به شبکه راکتور فراهم کند (شکل.(۳