ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ КОНТЕЙНЕР Российский патент 1997 года по МПК G21F5/08 

Изобретение относится к области ядерной энергетики и оборудованию для хранения и транспортирования отходов ядерного производства и отработавшего ядерного топлива энергетических ядерных реакторов.

Известна конструкция контейнера для хранения и транспортирования радиоактивных отходов [1] подвергнутых отвердеванию в слабой или средней степени, состоящего из резервуара, содержащего наружную бетонную оболочку и внутреннюю многослойную стальную стенку и заглушку. Конструкция резервуара обеспечивает компенсацию температурных расширений оболочки во времени и теплоизоляцию ее внутри бака.

Известная конструкция эффективно отводит тепло при нормальных условиях эксплуатации, но при попадании контейнера в очаг пожара подвержена воздействию высокой температуры с разрушением бетона и потерей герметичности.

Известна конструкция конвекционно-охлаждаемого бетонного контейнера для хранения и транспортирования радиоактивных веществ [2] выделяющих тепло, имеющего систему каналов для отвода тепла путем естественной циркуляции атмосферного воздуха прототип.

Недостатками данной конструкции является то, что расположение охлаждающих каналов вблизи топливных элементов приводит к активации протекающего по ним атмосферного воздуха, кроме того, при попадании в очаг пожара контейнер подвержен быстрому воздействию высокой температуры с разрушением бетона и потерей герметичности.

Заявляемое изобретение позволяет осуществить высокое качество бетонного заполнения, передавать предельный тепловой поток через стенку контейнера при нормальных условиях, а при попадании контейнера в очаг пожара исключить увеличение температуры внутри контейнера, обеспечить прочность, герметичность и радиационную безопасность.

Резкое повышение температуры в очаге пожара приводит к перегреву наружной оребренной стальной оболочки, которая, при отсутствии жесткой связи с бетоном и внутренней оболочкой, расширяясь образует зазор между бетонным заполнением и своей внутренней поверхностью. При этом происходит увеличение общего термического сопротивления стенки, что препятствует проникновению тепла и повышению температуры внутри контейнера.

Такая конструктивная схема позволяет максимально наполнить стальными прутками-тепловодами бетонное заполнение стенки, что увеличивает в 2-3 раза общий коэффициент теплопроводности по сравнению с одним бетоном и позволяет отводить через стенку контейнера тепловые потоки, сравнимые с потоками в стальных контейнерах без снижения радиационной безопасности. Возможность применения в такой конструкции стандартного стального проката и дешевого бетонного состава (цемент, песок, окалина отходов металлургического производства) позволяет в 5-6 раз снизить стоимость железобетонного контейнера по сравнению с цельнометаллическими, изготавливаемыми из дорогостоящих кованых обечаек.

Предложен контейнер железобетонный для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора, включающий железобетоннй корпус с внутренней и наружной оребренной стальными оболочками, пространство между которыми заполнено жаростойким, пластичным радиационностойким бетоном, а арматура бетонного заполнения выполнена из стальных прутков-тепловодов с изгибами, развернутыми в разные стороны на концах, при этом все прутки-тепловоды одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки, рядами по высоте и равномерно по окружности, а другим изгибом поочередно связаны с соответствующими изгибами прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной оребренной стальной оболочки, при этом в промежутках между скобами равномерно по окружности установлены перфорированные газоотводные трубы, объединенные в сборный коллектор с разрывной предохранительной мембраной, для выброса паров и газа из бетонного заполнения при попадании контейнера в очаг пожара.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен предлагаемый контейнер, на фиг. 2 разрез по А-А, на фиг. 3 узел Б, на фиг. 4 - пруток-тепловод с изгибами.

Контейнер состоит из корпуса, который имеет наружную оребренную стальную оболочку 1 с днищем 2 и внутреннюю стальную оболочку 3 с днищем 4. Оболочки приварены к верхнему кованому кольцу 5, на котором установлены крышки 6 и 7, обеспечивающие герметичность и радиационную защиту. В кольцевом пространстве между оболочками 1 и 3 с днищами 2 и 4 установлена арматура в виде прутков-тепловодов 8 с погибами, развернутыми в разные стороны на концах. Прутки-тепловоды 8 одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки 3 и днища 4, рядами по высоте и равномерно по окружности. Другим изгибом прутки-тепловоды 8 связаны поочередно с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов поочередно, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной стальной оболочки 1 и днищу 2. Пространство между оболочками залито жаростойким, пластичным, обеспечивающим радиационную защиту бетоном 9. В промежутках меду скобами из прутков-тепловодов 8 установлены равномерно по окружности Г-образные перфорированные газоотводные трубы 10, объединенные в сборный коллектор 11, который через предохранительную мембрану 12 имеет выход в атмосферу для удаления газа и паров из бетонного заполнения в момент попадания контейнера в очаг пожара. Во внутренней полости контейнера, заполняемой инертным газом (азот, гелий), установлен чехол 13 с отработавшими сборками ТВЭЛ ядерного реактора, которые имеют остаточное тепловыделение и активность.

Использование: для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора. Сущность изобретения: железобетонный контейнер включает железобетонный корпус с внутренней стальной оболочкой, наружной оребренной оболочкой, днищем и герметичными крышками. Арматура бетонного заполнения выполнена из стальных прутков-тепловодов с изгибами, развернутыми в разные стороны на концах. Одним изгибом прутки-тепловоды закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки рядами по высоте и равномерно по окружности, а другим изгибом поочередно связаны с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной оребренной стальной оболочки. В промежутках между скобами равномерно по окружности установлены перфорированные газоотводные трубы, объединенные в сборный коллектор с разрывной предохранительной мембраной. 4 ил.

Железобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора, включающий железобетонный корпус с внутренней стальной оболочкой, днищем и герметичными крышками, отличающийся тем, что корпус снабжен наружной оребренной стальной оболочкой, а арматура бетонного заполнения выполнена из стальных прутков-тепловодов с изгибами, развернутыми в разные стороны на концах, при этом прутки-тепловоды одним изгибом закрепелены по всей поверхности внутренней стальной оболочки рядами по высоте и равномерно по окружности, а другим изгибом поочережно связаны с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной оребренной стальной оболочки, при этом в промежутках между скобами равномерно по окружности установлены перфорированные газоотводные трубы, объединенные в сборный коллектор с разрывной предохранительной мембраной.