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

Изобретение относится к контейнерам для длительного сухого хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций (АЭС) в виде тепловыделяющих сборок (ТВС).

Длительное хранение отработавшего ядерного топлива в контейнерах обусловлено сверхпроектным накоплением в бассейнах выдержки АЭС отработавших ТВС (Справочник по ядерной энерготехнике: Пер. с анг./Ф. Ран, А. Адамантиадес, Дж. Кентон, Ч. Браун; Под ред. В.А. Легасова. М. Энергоатомиздат, 1989, с. 494 496; Вестник РАН, N 9, 1992, с. 3 40).

Из возможных способов сухого длительного хранения отработавших ТВС контейнерное хранение является одним из наиболее экономичных. Концепция сухого контейнерного хранения подтверждается опытом таких стран как Канада, Великобритания, США.

Известен контейнер для транспортирования и хранения ОЯТ в металлическом исполнении [1] который может быть использован для сухого хранения. Известный контейнер содержит вертикально установленный металлический корпус, имеющий форму цилиндра, с перекрытием в виде двух металлических крышек, устанавливаемых одна над другой.

Однако изготовление подобных металлических контейнеров в необходимом количестве требует больших затрат, большого расхода металла и возможно только на заводах с уникальным металлургическим оборудованием.

Известны контейнеры для хранения ОЯТ из бетона [2]
Недостатком известных бетонных контейнеров является отсутствие наружной защитной оболочки, в результате чего возможно разрушение бетона под воздействием неблагоприятных атмосферных факторов, и усложняется задача очистки наружной поверхности контейнера от радиоактивных загрязнений. Кроме того, при отсутствии защитной оболочки бетонный контейнер имеет меньшую механическую прочность при возможных аварийных ситуациях, которые необходимо учитывать в соответствии с требованиями МАГАТЭ.

Указанные недостатки в максимальной степени устранены в металлобетонных конструктивных исполнениях контейнера.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является контейнер для хранения радиоактивных отходов, помещенных в стальные бидоны [3] который и выбран в качестве ближайшего аналога-прототипа. Известный контейнер представляет собой двустенный резервуар с днищами, выполненный из металла, закрываемый защитным перекрытием с устройством его крепления и герметизации. Полость между стенками (оболочками) заполнена тяжелым бетоном.

Недостатком известного контейнера является то, что в нем не предусмотрено предохранение конструкции контейнера от возможного разрушения вследствие повышения давления водорода, образующегося внутри бетонного массива в результате реакций радиолиза и коррозии металла.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ, обеспечивающей предохранение контейнера от разрушения вследствие повышения давления водорода внутри бетонного массива в результате реакций радиолиза и коррозии металла.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известном контейнере для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащем наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена тяжелым бетоном, герметичное перекрытие упомянутой полости, согласно изобретению внутри бетонного заполнителя размещены газопроводы, соединенные кольцевым коллектором. При этом газопроводы и коллектор выполнены в виде металлических тросов, а в перекрытии выполнен канал, сообщенный с коллектором и выведенный наружу контейнера. Упомянутый канал имеет перекрывающую его водородопроницаемую мембрану.

Кроме того, в канале перекрытия может быть установлен гаситель пламени. В случае прорыва мембраны и возгорания газа в условиях нештатной ситуации такое исполнение исключает распространение пламени внутри бетонного массива контейнера.

Гаситель пламени выполнен в виде газопроницаемой пробки из гравия.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что повышаются надежность и безопасность эксплуатации контейнера с отработавшим ядерным топливом.

На чертеже схематично представлен продольный разрез контейнера.

Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива содержит наружную 1 и внутреннюю 2 цилиндрические оболочки с днищами 3 и 4, выполненные из листовой стали. Полость между оболочками заполнена тяжелым бетоном 5. Сверху полость меду оболочками и внутренняя полость контейнера перекрыта соответственно основанием 6 и двумя крышками 7, 8, расположенными одна над другой и размещенными на упомянутом основании. Внутри бетонного заполнителя 5 по всей высоте контейнера размещено силовое армирование в виде решетки, состоящей из кольцевых и продольных металлических стержней, связанной с основанием 6 и с днищем наружной оболочки 1 (на чертеже не показано). В полости между оболочками внутри бетона также размещены газопроводы 9, соединенные кольцевым коллектором 10. Упомянутые газопроводы и коллектор выполнены в виде металлических тросов. В основании 6 выполнен канал "а", который сообщен с коллектором 10 и выведен наружу контейнера. С наружной стороны упомянутый канал перекрыт водородопроницаемой мембраной 11. В варианте исполнения изобретения мембрана 11 выполнена из ниобия. Толщина и площадь мембраны определяются исходя из допустимого давления водорода в порах бетонного массива и допустимой потери в нем водорода за весь период эксплуатации контейнера. В канале "а" основания 6 перед мембраной 11 установлен гаситель пламени 12, который в варианте исполнения изобретения выполнен в виде газопроницаемой пробки из гравия.

Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива работает следующим образом.

Контейнер устанавливают в загрузочной камере, либо непосредственно в бассейне вдержки приреакторного хранилища, где в него загружаются кассеты (сборки) с ОЯТ по технологии, определяемой конструктивной схемой хранилища, типом ОЯТ и технологией его обращения на АЭС (на чертеже не показано). Закрывают крышки 7, 8 контейнера и последний устанавливается на транспортное средство, которым перевозится к месту длительного хранения. В месте длительного хранения контейнер перегружается с транспортного средства и устанавливается на место хранения.

При эксплуатации контейнера водород, который образуется в бетонном массиве в результате реакций радиолиза воды и коррозии металла за счет диффузии по бетону, достигает газопроводящих металлических тросов 9 и далее через коллектор 10 и канал "а" доходит до водородопроницаемой мембраны 11. Диффундируя через мембрану, водород выходит из контейнера в окружающее контейнер пространство.

Если в результате разрыва мембраны, например при резком повышении давления водорода в бетонном массиве, и интенсивного выхода газа из контейнера произойдет возгорание, то наличие гасителя пламени в канале "а" перекрытия будет препятствовать распространению пламени внутрь бетонного массива.

Таким образом, благодаря особенностям выполнения предлагаемое устройство обеспечивает предохранение контейнера от разрушения вследствие повышения давления водорода внутри бетонного массива в результате реакций радиолиза и коррозии металла и одновременно при нештатных ситуациях исключает возможность распространения пламени внутрь бетонного массива контейнера.

Использование: для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. Сущность изобретения: контейнер содержит наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки с днищами. Полость между оболочками заполнена тяжелым бетоном и имеет герметичное перекрытие. Внутри бетонного заполнителя размещены газопроводы, соединенные кольцевым коллектором. Газопроводы и коллектор выполнены в виде металлических тросов. В перекрытии выполнен канал, сообщенный с коллектором и выведенный наружу контейнера. Снаружи канал перекрыт водородопроницаемой мембраной. В канале установлен гаситель пламени, который в варианте исполнения изобретения выполнен в виде газопроницаемой пробки из гравия. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена тяжелым бетоном, герметичное перекрытие упомянутой полости, отличающийся тем, что внутри бетонного заполнителя размещены газопроводы, соединенные кольцевым коллектором, при этом газопроводы и коллектор выполнены в виде металлических тросов, а в перекрытии выполнен канал, сообщенный с коллектором и выведенный наружу контейнера, причем упомянутый канал имеет перекрывающую его водородопроницаемую мембрану. 2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что в канале перекрытия установлен гаситель пламени. 3. Контейнер по п. 2, отличающийся тем, что гаситель пламени выполнен в виде газопроницаемой пробки из гравия.