ХРАНИЛИЩЕ ОТРАБОТАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 1998 года по МПК G21F9/24 B09B1/00 

Изобретение относится к устройствам захоронения радиоактивных веществ для исключения воздействия излучения на живые существа и растения.

Наиболее близким техническим решением можно считать средство того же назначения, когда хранилище радиоактивных веществ с оболочкой и защитным материалом, размещено на дне открытого водоема [1].

Недостатками известного технического решения следует считать:
разрушение твердой и герметичной защитной среды под воздействием ионизирующего излучения;
газовыделение из радиоактивного вещества при любом виде излучения, что при повышении давления также будет способствовать разрушению защитной среды.

Это приведет к непосредственному контакту радиоактивного вещества с водной средой водоема и разноса его по объему водной среды, в которой находятся живые существа и растения.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно:
исключение распространения радиоактивного вещества по объему водной среды при разрушении оболочки, в которой вещество заключено;
возможность дозагрузки и повышения степени защиты при переходе радиоактивного вещества в порошкообразное состояние при длительном хранении и значительном периоде полураспада.

Поставленная цель достигается тем, что хранилище снабжено защитным устройством из не менее двух оболочек, пространство между которыми заполнено водой, и загрузочным трубопроводом, при этом во внутренней полости хранилища размещена емкость в виде стакана, открытого своей верхней частью в сторону загрузочного трубопровода, другой конец которого оснащен устройством подъема и спуска на плавающее на поверхности средство и устройством перекрытия загрузочного трубопровода, причем в верхней части каждой оболочки установлен обратный клапан, а расстояние между внутренней и следующей оболочкам выполнено с возможностью обеспечения радиационной безопасности живых существ и растений на поверхности второй оболочки при равномерном распределении радиоактивного вещества при максимальной загрузке, когда оно подвергнется полному разрушению и будет находится в виде взвеси, равномерно расположенной в полости внутренней оболочки, при этом устройство перекрытия загрузочного трубопровода выполнено в виде пробки на его конце, а устройство подъема и спуска загрузочного трубопровода выполнено в виде лебедки, трос которой соединен с концом загрузочного трубопровода, и камеры, соединенной с управляемым источником газа под давлением, причем лебедка и источник газа под давлением размещены на плавающем средстве.

На чертежах представлена конструктивная схема хранилища:
на фиг. 1 представлен вид хранилища в разрезе вертикальной плоскостью, когда оно находится на дне открытого водоема в рабочем положении; на фиг. 2 - крепление радиоактивного устройства к тросу с управляемой защелкой.

Хранилище содержит емкость во внутренней полости 1 в виде стакана 2. Стакан 2 соединен шарнирно тягами 3 с внутренней (первой) оболочкой 4, имеющей упоры 5, которые свободно размещены в последующих оболочках 6, 7 и определяют расстояние между оболочками. В верхней части каждой оболочки 4, 6, 7 расположен обратный клапан 8 с направлением выхода воздушной среды наружу.

Внутренняя оболочка 4 герметично соединена с нижним концом загрузочного трубопровода 9, остальные оболочки соединены с трубопроводом 9 через манжеты 10 подвижно и технически герметично. Свободный конец загрузочного трубопровода 9 имеет камеру 11 с отверстием 12. Камера 11 соединена с плавающим средством 13, на котором расположена лебедка 14, соединенная тросом лебедки 14 с камерой 11.

Для загрузки радиоактивного устройства имеется еще один трос 15, который выполнен полым и способен свободно размещаться внутри загрузочного трубопровода 9. На плавающем средстве 13 расположен источник 16 газа под давлением, который соединен магистралью 17 с камерой 11 (запорная аппаратура, обеспечивающая управление подачей и прекращением подачи газовой среды, условно не показана полностью). Трос 15 имеет на своем конце поворотные рычаги 18, соединенные с выступом 19 на радиоактивном устройстве 20, которое подлежит захоронению. Внутри троса 15 размещен еще один трос 21 с насадкой 22. которая способна перемещаться тросом 21 до упора в рычаги 18 и отжимать их, что приводит к освобождению выступа 19 радиоактивного устройства 20.

Плавучее средство закрыто крышкой 23, а свободный конец трубопровода 9 заглушен пробкой со стороны камеры 11.

Действует хранилище следующим образом.

После установки хранилища на дно водоема (фиг. 1) при необходимости загрузки его подают газ под давлением от источника 16 по магистрали 17 в камеру 11. Газ вытесняет водную среду через отверстие 12 и камера 11 всплывает с концом трубопровода 9. Дублировать такой подъем можно с помощью лебедки 14 и ее троса, который соединен с камерой 11. Далее снимается пробка с конца трубопровода 9 и он натягивается до положения, чтобы не было перегибов, способствующих застреванию радиоактивного устройства 20.

В транспортный трубопровод опускается устройство 20, которое удерживается на конце троса 15 рычагами 18 за выступ 19. Перегрузочное устройство (контейнер) не показаны, т.к. не являются предметом технического решения, а все операции проводятся по разработанной инструкции, например дистанционно с помощью управляемых захватов, когда защита осуществляется расстоянием. Верхние концы троса 15 и 21 соединены разъемно, чтобы избежать несанкционированного отсоединения устройства 20. Хотя и этот случай не приведет к аварии, т. к. движение устройства 20 будет с незначительной скоростью из-за сопротивления гидравлического водной среды в трубопроводе 9.

После касания устройства 20 дна стакана 2 (можно судить по снижению усилия на тросе 15) натягивают трос 21, насадка 22 раздвигает рычаги 18 и освобождается выступ 19 устройства, после чего тросы 15, 21 совместно поднимаются до выведения из трубопровода 9, который заглушается пробкой на верхнем конце, камера 11 заполняется водой и она совместно с трубопроводом опускается на дно водоема до следующей загрузки
Пояснения к техническому решению:
глубина дна должна быть не менее 100 м, чтобы избежать влияния шторма на поверхности. Дно водоема желательно выбрать ровным и заиленным. Недопустимо явное течение над дном. Возможна предварительная подсыпка дна песком или другим материалом;
спуск элементов конструкции осуществляют последовательно, используя трубопровод 9 качестве направляющей. Оболочки 4, 6, 7 защищены от воздействия излучения, а после разрушения самого устройства 20 можно добавлять оболочки, если дозиметрический плановый контроль покажет превышение норм излучения;
газовая среда, образованная в результате ядерной реакции, будет удаляться через обратные клапаны 8, но эти газовые выбросы столь незначительны, что не могут повлиять на окружающую среду. Сброс газовых образований не позволит возникнуть процессу повышения давления во внутренней полости и предотвратит выход радиоактивного вещества во внешнюю среду под воздействием внутреннего давления.

Таким образом, достигаются все поставленные цели:
безопасность на любой период времени с любым временем распада при разрушении устройства с веществом;
возможность загрузки и дозагрузки хранилища;
дешевизна хранилища.

Использование : изобретение относится к устройствам для захоронения радиоактивных веществ. Сущность изобретения: Хранилище отработанных радиоактивных устройств установлено на дне водоема и содержит во внутренней полости емкость в виде стакана, обращенного к загрузочному трубопроводу. Хранилище снабжено защитным устройством из не менее 2-х оболочек, пространство между которыми заполнено водой, причем в верхней части каждой оболочки установлен обратный клапан. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Хранилище отработанных радиоактивных устройств, размещенное в открытом водоеме на донной части, отличающееся тем, что хранилище снабжено защитным устройством из не менее 2-х оболочек, пространство между которыми заполнено водой, и загрузочным трубопроводом, при этом во внутренней полости хранилища размещена емкость в виде стакана, открытого своей верхней частью в сторону загрузочного трубопровода, другой конец которого оснащен устройством подъема и спуска на плавающее на поверхности средство и устройством перекрытия загрузочного трубопровода, причем в верхней части каждой оболочки установлен обратный клапан. 2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что расстояние между внутренней и следующей оболочками выполнено с возможностью обеспечения радиационной безопасности живых существ и растений на поверхности второй оболочки при равномерном распределении радиоактивного вещества при максимальной загрузке, когда оно подвергнется полному разрушению и будет находиться в виде взвеси, равномерно расположенной в полости внутренней оболочки. 3. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что устройство перекрытия загрузочного трубопровода выполнено в виде пробки на его конце. 4. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что устройство подъема и спуска загрузочного трубопровода выполнено в виде лебедки, трос которой соединен с концом загрузочного трубопровода, и камеры, соединенной с управляемым источником газа под давлением, причем лебедка и источник газа размещены на плавающем средстве.