СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК G21F5/08 

Изобретения относится к контейнерами для длительного сухого хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций в виде тепловыделяющих сборок, в частности к способам изготовления контейнеров с использованием бетона в качестве заполнителя между металлическими цилиндрическими оболочками.

Известных контейнеры для транспортировки и/или хранения ОЯТ, способ изготовления которых включает бетонирование монолитного резервуара в виде стакана (патент ФРГ N 3331892, кл. G 21 F 5/02, 1986; патент ГДР N 235353, кл. G 21 F 5/00, 1986).

Известны способы изготовления подобных монолитных бетонных конструкций, включающие подачу бетонной смеси с помощью грузоподъемного крана посредством бадьи непосредственно в бетонируемую конструкцию (Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон. Технология производства работ. М. Стройиздат, 1981, с.144).

Недостатками известных способов является так называемый прыжок бадьи, возникающий из-за резкого изменения нагрузки на несущий канат грузоподъемного крана при опорожнении бадьи. Кроме того, при этом способе не контролируется равномерность подачи, что приводит к неоднородности уплотнения бетонной смеси и формированию неоднородных свойств прочности и плотности бетона.

Известен также способ бетонирования кольцевых конструкций, при котором подачу бетонной смеси осуществляют шахтным подъемником. Для подачи бетонной смеси в открытую кабину грузовой клети устанавливают опрокидной ковш. Ковш разгружают над уровнем рабочей площадки в приемораздаточный бункер, из которого бетонную смесь подают в опалубку (так же, с.149-150).

Известный способ бетонирования применяют при строительстве высотных зданий и сооружений.

Недостатком известного способа является то, что при подаче бетонной смеси мощным потоком возможно ее расслоение.

Для предотвращения расслоения бетонной смеси применяют специальные рукава "хоботы". Для распределения бетонной смеси по площади бетонируемой конструкции хобот отклоняют от вертикального положения, оттягивая канатом его нижний участок.

Известен вибронагнетательный способ раздельного бетонирования кольцевой конструкции (Проценко П.В. Вибронагнетательный способ раздельного бетонирования конструкций. М. Стройиздат, 1978 (Наука строит. производству), с.44). Способ основан на нагнетании цементно-песчанного раствора в межзерновое пространство уложенного в опалубку крупного заполнителя при одновременном вибрировании раствора, заполнителя и образующейся бетонной смеси.

В известном способе бетонирования цементно-песчанный раствор подают от растворонагнетательного механизма к распределительному устройству, к которому подключают раствороподающие трубы, опущенные в блок бетонирования. Упомянутые трубы равномерно размещают по окружности в кольцевой опалубке, а между ними размещают глубинные вибраторы, объединенные в вибропакеты с раствороподающими трубами.

При бетонировании конструкции вибронагнетательным способом цементно-песчаный раствор подается в уложенный в опалубку крупный заполнитель таким образом, чтобы раствор двигался снизу вверх, вытесняя при том воздух из межзернового пространства крупного заполнителя и раздвигая крупный заполнитель для создания сплошного клеящего слоя.

Недостатком известного способа является то, что не всегда происходит однородная, стабильная раздвижка заполнителя.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с изобретением является способ, который осуществляется при изготовлении контейнеров для хранения радиоактивных отходов [1,2] который и выбран в качестве ближайшего аналога-прототипа.

Известный способ включает вертикальную установку контейнера и бетонирование полости между металлическими наружной и внутренней оболочками с днищами.

Недостатком известного способа является то, что при бетонировании он не исключает защемления воздуха под днищем внутренней оболочки и образование пустот.

Задачей изобретения является повышение качества укладки бетонной смеси и получение равномерной заполняемости межоболочковой полости контейнера.

Задача решается благодаря тому, что в известном способе изготовления контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, включающем вертикальную установку контейнера и бетонирование полости между наружной и внутренней цилиндрическими оболочками с днищами, согласно изобретению перед бетонированием контейнер устанавливают днищем вверх, а пластичную бетонную смесь подают в единое распределительное устройство, откуда ее подают со стороны днища контейнера в межоболочковую полость последнего. Для этого в днище наружной оболочки выполняют отверстия, через которые в межоболочковую полость опускают рукава, которые подключают к единому распределительному устройству. При этом упомянутые рукава равномерно размещают по окружности в межоболочковой полости, а между рукавами размещают глубинные вибраторы, образующие вибропакет с упомянутыми рукавами. По мере заполнения межоболочковой полости бетонной смесью вибропакет и распределительное устройство непрерывно перемещают вверх грузоподъемным средством. После бетонирования упомянутые отверстия в днище наружной оболочки контейнера закрывают крышками.

Для компенсации возможной усадки бетонной смеси, после закрывания отверстий в днище контейнера крышками, через отверстия, выполненные в свою очередь в крышках, осуществляют контрольное нагнетание цементно-песчанной смеси.

На фиг. 1 показана схема подачи бетонной смеси в полость контейнера; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Технология способа изготовления контейнера для ОЯТ состоит в следующем.

Металлоконструкцию контейнера 1 устанавливают вертикально днищем вверх на технологических опорах 2 между стойками обслуживания 3. В варианте осуществления изобретения корпус контейнера выполнен в виде двухстенного резервуара 4, содержащего наружную и внутреннюю металлические цилиндрические оболочки с днищами. Полость между оболочками перекрыта металлическим основанием 5, в котором предусмотрены гнезда для установки крышек, закрывающих внутреннюю полость контейнера (не показаны). В межоболочковой полости размещен металлический каркас 6 из круглой арматуры периодического профиля. В днище 7 наружной оболочки контейнера выполнены отверстия "а", через которые пропускают рукава 8 для подачи бетонной смеси 9 и глубинные вибраторы 10.

Металлоконструкцию корпуса контейнера выверяют на технологических опорах, после чего через отверстия "а" в днище контейнера в межоболочковую полость опускают рукава и глубинные вибраторы. Упомянутые рукава и вибраторы равномерно размещают по окружности в межоболочковой полости.

В зону установки контейнера опускают подвешенное на крановой подвеске 11 распределительное устройство 12, после чего фланцы 13 рукавов подсоединяют к соответствующим фланцам 14 распределительного устройства. Одновременно к распределительному устройству подсоединяют глубинные вибраторы 10 на тросовых подвесках 15. На распределительном устройстве для каждого рукава предусмотрен дозатор-переключатель 16, предназначенный для регулирования подачи бетонной смеси.

После загрузки пластичной бетонной смеси 9 в распределительное устройство 12 открывают дозаторы-переключатели 16 и бетонную смесь подают в межоболочковую полость контейнера с одновременным ее уплотнением посредством вибраторов 10.

По мере заполнения бетонной смесью межоболочковой полости контейнера распределительное устройство с присоединенными к нему рукавами и вибраторами, представляющими собой единый вибропакет, непрерывно перемещают вверх.

Появление бетонной смеси в зоне верхнего листа днища 7 наружной оболочки контейнера свидетельствует об окончании бетонирования. После закрывания дозаторов-переключателей 16 и отключения вибраторов 10 распределительное устройство 12 отводят в сторону от забетонированного контейнера, где осуществляют демонтаж и промывку рукавов и вибраторов и их подготовку к последующей работе.

После бетонирования отверстия "а" в днище наружной оболочки контейнера закрывают крышками 17 при помощи, например, сварки.

Для компенсации возможной усадки бетонной смеси, после приварки крышек 17 через отверстия в последних (диаметром 25-30) производят контрольное нагнетание цементно-песчанной смеси от растворонасосов (на чертеже не показаны) под давлением до 4 кгс/см². После этого упомянутые отверстия заваривают.

В сравнении с известными способами бетонирования монолитных бетонных конструкций заявляемый способ благодаря особенности исполнения обеспечивает повышение качества укладки бетонной смеси и получение равномерной заполняемости межоболочковой полости кольцевых конструкций.

При этом сопоставление известного вибронагнетательного способа разделительного бетонирования и заявляемого показало, что при одной и той же марке цемента (500.550.600) у известного способа прочность бетона, реально достигнутая, составляет 550-600 кг/см², у заявляемого 1100-1500 кг/см². Это определяется тем, что в известном способе, несмотря на усиленный режим вибрации, цементирующий раствор не заполняет все зазоры между заполнителем, и особенно в местах контакта отдельных частиц, тем самым в материале образуются дефекты в виде несплошности и отсутствия сцепления частиц заполнителя между собой.

Таким образом, заявляемый способ изготовления металлобетонного контейнера в сравнении с известными обеспечивает повышение качества укладки бетонной смеси и физико-механических свойств бетона, что особенно важно для металлобетонных контейнеров, предназначенных для транспортировки и длительного сухого хранения ОЯТ.

Использование: для изготовления контейнеров для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. Сущность изобретения: способ включает вертикальную установку контейнера и бетонирование полости между наружной и внутренней цилиндрическими оболочками с днищами. Перед бетонированием контейнер устанавливают днищем вверх. Пластичную бетонную смесь подают в единое распределительное устройство, откуда ее подают со стороны днища контейнера в межоболочковую полость последнего, для чего в днище наружной оболочки контейнера выполняют отверстия, через которые в полость опускают рукава, которые подключают к единому распределительному устройству. Рукава равномерно размещают по окружности в межоболочковой полости, а между рукавами размещают глубинные вибраторы, образующие с рукавами вибропакет. По мере заполнения межоболочковой полости бетонной смесью вибропакет и распределительное устройство непрерывно перемещают вверх грузоподъемным средством. После бетонирования отверстия в днище наружной оболочки закрывают крышками. 2 ил.

1. Способ изготовления контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, включающий вертикальную установку контейнера и бетонирование полости между наружной и внутренней цилиндрическими оболочками с днищами, отличающийся тем, что перед бетонированием контейнер устанавливают днищем вверх, а пластичную бетонную смесь подают в единое распределительное устройство, откуда ее подают со стороны днища контейнера в межоболочковую полость последнего, для чего в днище наружной оболочки контейнера выполняют отверстия, через которые в упомянутую полость опускают рукава, которые подключают к единому распределительному устройству, при этом упомянутые рукава равномерно размещают по окружности в межоболочковой полости, а между рукавами размещают глубинные вибраторы, образующие вибропакет с упомянутыми рукавами, по мере заполнения межоболочковой полости бетонной смесью вибропакет и распределительное устройство непрерывно перемещают вверх грузоподъемным средством, а после бетонирования упомянутые отверстия в днище наружной оболочки контейнера закрывают крышками. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после закрывания отверстий в днище контейнера крышками через отверстия, выполненные в свою очередь в крышках, осуществляют контрольное нагнетание цементно-песчаной смеси.