КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1996 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными материалами и может быть использовано для хранения, транспортирования и захоронения твердых и отвержденных (битумированных/цементированных) радиоактивных отходов атомных станций и установок по переработке отработавшего ядерного топлива.

Известен контейнер для транспортирования и/или хранения радиоактивного материала (главным образом высокоактивных отходов и облученного топлива) (1), содержащий бетонную оболочку, снабженный внешним покрытием для защиты от γ, n излучения и внутренним коррозионно-стойким покрытием, между которым и бетонной оболочкой размещен второй g, n-защитный экран из графитсодержащего материала. Имеются две крышки с болтовым уплотнением.

К недостаткам этого контейнера и его использования следует отнести:
значительный расход нержавеющей стали,
наличие выступающих элементов на внешней поверхности корпуса,
большую продолжительность операций по разгерметизации и уплотнению (крышек) контейнера,
неуниверсальность контейнера вследствие нецелесообразности его использования для целей захоронения/хранения ввиду значительных экономических затрат,
достаточно сложную, в целом, конструкцию и др.

Наиболее близким к заявленному контейнеру по технической сущности и достигаемому результату является многоэлементный контейнер с трехслойной конструкцией стенки (2).

Эта конструкция принята в качестве прототипа.

Наружным слоем контейнера является металлический корпус. На внутренней поверхности корпуса в качестве внутреннего слоя выполнено бетонное покрытие, армированное соответствующим материалом и усиленное пропитывающим веществом. Между корпусом и покрытием образован промежуточной слой полимеризованного и отвержденного пропитывающего вещества. В пространство между корпусом и мульдой помещают смесь, содержащую цемент, воду, заполнитель и армирующий материал. После отверждения мульду удаляют и, подавая тепло, высушивают покрытие. Контейнер закрывают крышкой, несущей центральную зону, и, используя редуктор давления, откачивают воздух из внутренней части контейнера. Через подающую трубку вводят пропитывающее вещество и повышают давление, вызывая заполнение пустот в бетонном покрытии и пространства между корпусом и покрытием. Избыток пропитывающего вещества удаляют через отсасывающую трубу, а остальную часть полимеризуют и отверждают.

Основными недостатками рассматриваемой конструкции являются:
отсутствие достаточной биологической защиты верха контейнера в осевом направлении (крышка лишь частично выполняет роль защиты), что создает дополнительный риск от обращения с контейнером;
использование металлических элементов в конструкции приводит к невозвратной потере металла в случае использования контейнера для целей захоронения, что снижает технико-экономические показатели системы обращения с РО;
многоэлементная, относительно сложная конструкция крепления крышки контейнера, включающая уплотняющие элементы и болтовые соединения, требующая при этом дистанционного выполнения операций, создает определенные технологические трудности;
наличие большого числа патрубков и вентилей, требующих надежной герметизации после заполнения контейнера радиоактивным содержимым.

Целью изобретения является снижение стоимости и упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в контейнере для транспортирования и/или хранения/захоронения радиоактивных материалов, содержащем двухслойный корпус и крышку с встроенным патрубком, внутренний слой корпуса выполнен из бетона, а внешний слой из тяжелого армоцемента с 3-12% армирования по площади сечения слоя, причем отношение толщин внешнего и внутреннего слоев выбрано в диапазоне от 1:5 до 1:11, а крышка снабжена патрубком со сдувкой, выполненными в одной проходке в виде "труба в трубе".

Заявляемое решение имеет следующие отличительные признаки.

Использование в качестве защитной оболочки армоцементного слоя из материала с 3-12% армирования по площади сечения слоя позволяет получить конструкцию с хорошими вязкостными и прочностными характеристиками защитного слоя при удобной технологии изготовления и недифицитности используемых материалов.

Применение менее чем 3% армирования не позволяет получить материал с требующимися для защитной оболочки контейнера свойствами ( прочность, вязкость). Использование армоцемента более чем 12% армирования нецелесообразно ввиду увеличения общей массы контейнера и стоимости.

Толщина армоцементного слоя выбрана из соотношения 1:5-11 толщины бетонного слоя, определяется объемом и массой контейнера, но не менее 20 мм, что определяется технологией получения материала с необходимыми защитными свойствами. Использование армоцементного слоя толщиной более 50 мм нецелесообразно ввиду увеличения общей массы контейнера и его стоимости. Применение армоцементной оболочки толщиной менее 30 мм недопустимо, так как не гарантирует необходимой целостности контейнера в аварийных условиях, моделируемых рядом нормативных испытаний, установленных для контейнеров типа А.

Применение армоцемента в качестве материала защитной оболочки позволяет избегать возникновения нежелательных (разрушающих) механических напряжений внутри корпуса на границе двух слоев при внешних воздействиях.

Патрубок со сдувкой, выполненный в виде "труба в трубе", позволяет при установленной крышке после соединения с линиями подачи радиоактивного материала и вытяжки отходящих газов организовать заполнение контейнера отвержденными отходами без контакта радиоактивного материала с атмосферой и в радиационно-безопасном исполнении, что улучшает радиационно-гигиенические условия работы персонала.

Применение крышки с встроенным патрубком позволяет помещать в контейнер разногабаритные твердые РО и после ее (крышки) установки проводить заполнение свободного пространства связующим, что делает контейнер универсальным, то есть дает возможность использовать его как для различных видов РО (твердых и отвержденных), так и только для отвержденных РО, например битумированных или цементированных, в чисто наливном варианте.

Применение конусной бетонной крышки и герметизирующего замка из литого бетона обеспечивает необходимую биологическую защиту в осевом направлении, герметичность и прочность конструкции при простоте необходимых технологических операций по ее установке.

Использование в качестве связующего отвержденных РО увеличивает коэффициент заполнения контейнера радиоактивным материалом, а следовательно, уменьшает необходимое число контейнеров, потребности в транспорте и требующийся объем могильников.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый контейнер, где 1 двухслойный корпус, 2 крышка с встроенным патрубком, 3 внутренний железобетонный слой, 4 внешний армоцементный слой, 5 бетонная крышка, 6 патрубок со сдувкой, 7 литой бетон.

На фиг.2 схематично показан пример использования заявляемой конструкции.

Предлагаемый контейнер используется следующим образом.

Пустой контейнер со снятой крышкой 2 подается в камеру загрузки твердых РО, где осуществляется загрузка контейнера обработанными ( измельченными, брикетированными) твердыми РО, неперерабатываемыми твердыми РО (приборы КИП, вентили, арматура и др.). Крышка 2 устанавливается на корпусе контейнера 1 и фиксируется замком из литого бетона 7.

Тележка перемещается в камеру заливки связующим. Патрубок 6 соединяют с линиями подачи связующего и сдувки, производится заполнение свободного пространства контейнера битумным компаундом или цементным раствором. Затем патрубок 6 запрессовывается и заливается бетоном.

Заполненный контейнер (блок) выдается в промежуточное хранилище, из которого может быть доставлен в сооружение для долговременного хранения/захоронения или погружен на транспортное средство.

В случае использования контейнера только для отвержденных РО (в качестве наливного контейнера) может быть использована модификация без съемной крышки, что дополнительно упрощает технологию изготовления и заполнения контейнера и улучшает технико-экономические показатели процесса обращения с РО в целом.

Контейнер благодаря двухслойному корпусу с внешним защитным слоем из армоцемента и крышки со встроенным патрубком более надежен, снижает риск возможного выхода радиоактивного содержимого в окружающую среду и улучшает радиационно-гигиенические условия труда персонала на всех этапах обращения с ним.

Использование: в области захоронения твердых радиоактивных отходов атомных станций. Сущность изобретения: содержит двухслойный корпус, внутренний слой которого выполнен из бетона, внешний слой выполнен из армоцемента со степенью армирования по площади сечения от 3 до 12%, крышку с встроенным патрубком и средства крепления крышки к корпусу, отношение толщин внешнего и внутреннего слоев выбрано в диапазоне от 1:5 до 1:11, патрубок в крышке снабжен сдувкой, выполненной с ним в одной проходке типа "труба в трубе". 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Контейнер для радиоактивных отходов, содержащий двуслойный корпус, внутренний слой которого выполнен из бетона, крышку с встроенным патрубком и средства крепления крышки к корпусу, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости и упрощения конструкции, внешний слой корпуса выполнен из армоцемента со степенью армирования по площади сечения 3 12% причем отношение толщин внешнего и внутреннего слоев выбрано в диапазоне 1:5 11. 2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что патрубок в крышке снабжен сдувкой, выполненной с ним в одной проходке типа труба в трубе.