Объектом изобретения является резервуар, предназначенный для хранения радиоактивных растворов расщепляющихся материалов.
Упомянутые выше радиоактивные растворы расщепляющихся материалов должны размещаться на хранение в таких резервуарах, геометрия которых и/или их компоненты позволяют исключить опасность формирования критической массы. В данном случае речь идет о подкритических резервуарах.
В настоящее время известны специальные резервуары для хранения радиоактивных растворов, заключающие в себе некоторый объем материалов, выступающих в роли поглотителей нейтронов, в непосредственном контакте с которыми или в массе которых предусмотрен по меньшей мере один внутренний объем или слой, предназначенный для размещения упомянутого радиоактивного раствора.
В частности, в настоящее время используются резервуары в форме параллелипипедов, содержащие тонкую прослойку радиоактивного раствора, имеющую прямоугольное поперечное сечение, или цилиндрические резервуары, содержащие кольцевые полости для размещения радиоактивных растворов. Для исключения возможности формирования критических масс расщепляющихся материалов поперечное сечение полостей, предназначенных для размещения радиоактивных растворов, должно иметь малую ширину как в случае прямоугольной, так и в случае кольцевой формы этого поперечного сечения.
Такие конфигурации обладают весьма существенным недостатком, который состоит в том, что полезный объем хранения в резервуарах подобного типа сильно ограничен.
В то же время, нельзя рассчитывать на беспредельное увеличение длины или диаметра упомянутых выше резервуаров, поскольку такое увеличение ставит проблемы непомерной громоздкости, обеспечения необходимой жесткости и технологии изготовления резервуаров.
Во французской заявке FR-A-2212820 были предложены усовершенствования резервуаров цилиндрической формы с кольцевыми слоями расположения радиоактивного раствора.
В настоящей заявке предлагается новое устройство резервуаров для хранения радиоактивных растворов расщепляющихся материалов.
Данное устройство позволяет, в частности, обеспечить при определенном объеме сохраняемого раствора уменьшение габаритных размеров резервуара.
Резервуары в соответствии с предлагаемым изобретением содержат по меньшей мере одну ячейку, предназначенную для размещения в ней радиоактивного раствора и твердого материала, являющегося поглотителем нейтронов, в дальнейшем твердого поглотителя нейтронов, для исключения опасности формирования критической массы. Внутри этой ячейки выполняют множество поверхностей, располагающихся друг против друга и разделяющих между собой радиоактивный раствор и твердый поглотитель нейтронов. Этот радиоактивный раствор отделяется от твердого поглотителя нейтронов металлическими стенками.
Отличительной чертой предлагаемой конструкции резервуара является то, что внутри упомянутой выше ячейки предусмотрена система вертикально расположенных труб, в которых размещается твердый поглотитель нейтронов. Эти трубы имеют металлические стенки и располагаются в отсеках, образованных другими металлическими стенками, соприкасающимися с упомянутым выше радиоактивным раствором расщепляющихся материалов.
Упомянутые трубы могут иметь произвольную форму. В частности, они могут иметь поперечное сечение круглой, квадратной или овальной формы. То же самое замечание касается и формы ячейки или ячеек данного резервуара, а также формы самого резервуара в целом.
В качестве твердого поглотителя нейтронов, могут быть использованы любые материалы, обычно применяемые в соответствующей области техники. Такими материалами могут быть, например, материалы, состоящие из гипса с содержащим бор полиэтиленом (PPB), содержащего бор бетона или содержащих бор битумов.
В предлагаемом резервуаре радиоактивный раствор расщепляющихся материалов и твердый поглотитель нейтронов отделяются друг от друга обычно двумя металлическими стенками, причем одна из металлических стенок представляет собой стенку одной из труб упомянутой выше системы.
Упомянутые выше стенки изготавливаются обычно из нержавеющей стали. Однако, для их изготовления могут быть применены и другие материалы, такие, например, как цирконий или титан. В частности, эти материалы могут быть применены для изготовления тех стенок, которые находятся в непосредственном контакте с радиоактивным раствором.
Наличие этих стенок внутри резервуаров в соответствии с предлагаемым изобретением представляется особенно полезным. В любом варианте практической реализации данного изобретения упомянутые стенки обеспечивают выполнение нескольких функций. В дополнение к своей основной функции удержания соответствующего материала, то есть твердого поглотителя нейтронов, эти стенки, в частности, способствуют повышению механической жесткости конструкции данного резервуара, выдерживанию его геометрических параметров, защите всей системы от коррозии, пожара и т.д. Эти стенки играют также полезную роль в процессе изготовления резервуаров предлагаемого типа. В полной мере выгода от использования упомянутых выше стенок будет показана в приведенном ниже описании примера практической реализации резервуара в соответствии с предлагаемым изобретением.
В соответствии с данным изобретением упомянутые выше трубы заключают в себе твердый поглотитель нейтронов, и располагаются в отсеках, образованных металлическими стенками, размещенными в радиоактивном растворе, то есть непосредственно контактирующими с этим раствором. В соответствии с таким способом практической реализации данного изобретения металлические стенки, которые отделяют радиоактивный раствор от твердого поглотителя нейтронов, состоят, таким образом, из стенки труб, внутри которых размещается упомянутый твердый поглотитель нейтронов, с одной стороны, и из стенки отсеков, внутри которых располагаются упомянутые выше трубы. Стенки обоих этих типов могут быть изготовлены из нержавеющей стали. Может быть также предусмотрен вариант, в соответствии с которым трубы для размещения твердого поглотителя нейтронов, изготовлены из нержавеющей стали, а стенки отсеков, внутри которых располагаются упомянутые трубы с твердым поглотителем нейтронов, изготовлены из циркония или титана.
В соответствии с одним из возможных вариантов практической реализации предлагаемого изобретения трубы с заключенным в них твердым поглотителем нейтронов предпочтительно могут быть выполнены в форме контейнера или кессона из нержавеющей стали. Эти контейнеры или кессоны располагаются в отсеках, размещенных в радиоактивном растворе расщепляющихся материалов.
Упомянутые выше отсеки предусмотрены внутри ячейки резервуара перед его заполнением. На плите основания данной ячейки можно предусмотреть, в частности, сварочные закраины, в которых устанавливается и затем привариваются к ним упомянутые выше отсеки. По существу в данном случае речь идет о трубах, размерные параметры которых позволяют разместить в них другие трубы с материалом, выступающим в роли поглотителя нейтронов.
Упомянутые трубы с поглотителем нейтронов в предпочтительном варианте устанавливаются внутри упомянутых отсеков на основании данной ячейки или на направляющие штыри, которые располагаются на основании ячейки. Таким образом, упомянутые выше трубы с поглотителями нейтронов оказываются легко доступными для различных манипуляций с ними, осуществляемых сверху, что дает возможность, в частности, осуществлять всесторонний контроль твердого поглотителя нейтронов, и даже проводить замену этого материала.
Между стенками двух упомянутых выше типов, а именно, между стенками труб, в которых размещается твердый, выступающий поглотитель нейтронов, и стенками отсеков, внутри которых располагаются упомянутые выше трубы, образуется некоторый свободный объем, или полость, которая в предпочтительном варианте практической реализации резервуара в соответствии с предлагаемым изобретением может быть использована для обеспечения циркуляции некоторой жидкотекучей среды, предназначенной для охлаждения системы. Такая циркуляция охлаждающей жидкотекучей среды может быть использована в различных вариантах практической реализации предлагаемого изобретения.
Рекомендуется, чтобы упомянутые полости между стенками различных типов сообщались со специальными отверстиями, устроенными в основании данного резервуара. Через указанные отверстия в случае необходимости может осуществляться нагнетание охлаждающей жидкотекучей среды, которая удаляется через верх.
Благодаря тем же самым отверстиям имеется возможность использовать естественное охлаждение, обеспечиваемое в результате конвенции окружающего воздуха. С этой целью предлагаемый резервуар может быть надстроен и упомянутые отверстия могут выходить в атмосферу.
Наиболее предпочтительными является именно такой способ практической реализации предлагаемого изобретения, в котором используется естественное охлаждение системы.
При любом способе практической реализации предлагаемого изобретения ячейка, в которой заключена система труб с поглотителем нейтронов, в предпочтительном варианте снабжена крышкой. Такая крышка способствует стабилизации и повышению жесткости системы.
При любом устройстве системы труб внутри резервуара для хранения радиоактивных растворов расщепляющихся материалов в соответствии с предлагаемым изобретением (этот резервуар может содержать несколько упомянутых выше ячеек) в резервуаре могут размещаться:
средства гомогенизации радиоактивного раствора расщепляющихся материалов;
средства охлаждения упомянутого выше радиоактивного раствора.
В качестве примера практической реализации упомянутых выше средств гомогенизации радиоактивного раствора может быть упомянута система циркуляции этого раствора или система введения пузырьков газа в пространство, где содержится упомянутый выше раствор расцепляющихся материалов.
В качестве примера практической реализации средств охлаждения системы может быть упомянут змеевик, погруженный в сохраняемый в данном резервуаре раствор, или погруженные в раствор зажимы охлаждения. Такие средства принудительного охлаждения системы вполне могут применяться совместно со средствами естественного охлаждения при помощи конвекции, описанными выше.
В то же время, в соответствии с предлагаемым изобретением можно локализовать ячейку с системой труб в центральном пространстве кольцевого резервуара традиционного типа таким образом, чтобы оптимизировать полезное использование имеющихся объемов. Такой резервуар в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет хранить радиоактивный раствор расщепляющихся материалов, с одной стороны, в кольцевом пространстве резервуара, а с другой стороны - в промежуточном пространстве между стенками отсеков, внутри которых располагаются трубы, заключающие в себе твердый поглотитель нейтронов.
Количество упомянутых выше труб и их распределение внутри ячейки резервуара в соответствии с предлагаемым изобретением является результатом тщательно выполненных расчетов критичности, выполненных в зависимости от конкретного способа практической реализации данного резервуара.
Резервуары для хранения радиоактивных растворов расщепляющихся материалов в соответствии с предлагаемым изобретением позволяют при хранении данного количества упомянутого выше раствора обеспечить существенную экономию занимаемой таким резервуаром площади на поверхности земли.
Такие резервуары, являющиеся более компактными по сравнению с существующими аналогами, обладают также лучшей устойчивостью. Жесткость их конструкции и механическая стабильность придают таким резервуарам хорошую сейсмическую устойчивость.
Уменьшение габаритных размеров резервуара делает более удобной и простой транспортировку соответствующего оборудования и его монтаж в соответствующих ядерных объектах, в частности, в процессе выполнения операций обновления или модернизации упомянутых выше объектов.
Кроме того, для хранения данного радиоактивного раствора расщепляющихся материалов может быть использован резервуар в соответствии с предлагаемым изобретением, содержащий промежуточные пространства, примерно вдвое превышающие по своим размерам ширину слоя радиоактивного раствора в резервуарах традиционного типа. Это позволяет ввести в сохраняемые в данном резервуаре растворы специальные измерительные инструменты (датчики, зонды и т.п.) или средства гомогенизации, превышающие по своим размерам соответствующие средства, используемые в резервуарах традиционного типа.
На фиг. 1, изображена схема вертикального поперечного сечения резервуара в соответствии с предлагаемым изобретением по линии 1-1, показанной на фиг. 2; на фиг. 2 - схема вида сверху резервуара.
На упомянутых выше фигурах 1 и 2 позицией 11 обозначен резервуар для хранения радиоактивного раствора расщепляющихся материалов, позицией 12 обозначен радиоактивный раствор расщепляющихся материалов, сохраняемый в промежуточных пространствах данного резервуара, позицией 13 обозначены трубы, в которых размещается твердый поглотитель нейтронов, позицией 13' обозначены вертикальные металлические стенки упомянутых выше труб, и наконец, позицией 14 обозначен собственно твердый поглотитель нейтронов.
Трубы 13 с поглотителем нейтронов располагаются в отсеках, размещенных в радиоактивном растворе 12. Эти отсеки образованы металлическими стенками 12'.
Позицией 15 на фиг. 1 обозначен уровень жидкости, содержащейся внутри резервуара 11.
В соответствии с предпочтительным вариантом практической реализации изобретения, схематически показанным на фиг. 1 и 2, трубы с твердым поглотителем нейтронов 13 располагаются в отсеках, определяя таким образом свободные объемы 20 для циркуляции окружающего воздуха в результате конвекции. Упомянутая циркуляция воздуха схематически показана стрелками на фиг.1. Трубы 13 с поглотителем нейтронов располагаются на штырях или прокладках 21. Воздух проникает в полости 20 через отверстия 22, выполненные в основании данного резервуара, причем сам резервуар приподнят над землей или полом.
И, наконец, позицией 23 на фиг. 1 обозначена ажурная крышка. Одной из функций, выполняемых этой крышкой, является стабилизация труб 13 с твердым поглотителем нейтронов 14.
Преимущества использования резервуаров в соответствии с предлагаемым изобретением наглядно демонстрируются цифровыми данными, собранными в приведенную ниже таблицу. В этой таблице даны размерные параметры резервуара кольцевого типа в соответствии с существующим уровнем техники и резервуара с системой труб в соответствии с предлагаемым изобретением для заданного объема подлежащего хранению радиоактивного раствора расщепляющихся материалов, а также приведены расчеты выигрыша в площади, занимаемой данным резервуаром.
Резервуар для хранения радиоактивных растворов расщепляющихся материалов содержит, по меньшей мере, одну ячейку, предназначенную для размещения в ней радиоактивного раствора. Внутри ячейки размещена система труб, располагаемых строго вертикально и заключающих в себе твердый поглотитель нейтронов. Трубы имеют металлические стенки и располагаются в специальных отсеках. Отсеки ограничены металлическими стенками, расположенными в радиоактивном растворе. 1 с. и 6 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.
| FR, заявка, 2212820, B 65 D 87/24, 1974. |
