СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ ЯДЕРНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1998 года по МПК G21F9/24 B09B1/00 

Изобретение относится к способам захоронения отработавших свой срок ядерных устройств на донной поверхности открытых водоемов и может быть использовано преимущественно для сборок со значительным энерговыделением и излучением комбинированного спектра типа ядерных реакторов различного типа.

Известен способ содержания излучателя на дне искусственного водоема, когда защита осуществляется слоем воды, обеспечивающим радиационную безопасность [1, с. 141].

Недостатками способа хранения в ограниченном водоеме по размерам излучателя (ядерного устройства) следует считать:
активацию водной среды под воздействием нейтронов с возможностью вторичного воздействия на живые существа и растительность в ограниченном объеме водной среды;
если излучатель типа ТВЭЛАа заключен в герметичную оболочку, то возможно нарушение ее герметичности за счет газовыделения (гелий, водород) и попадание радиоактивного вещества в водную среду с последующим заражением всего объема;
в ограниченном объеме водной среды трудно обеспечить теплоотвод, допустим, сотен киловатт тепловой энергии без дополнительного контура с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Закрытый или открытый источник излучения не может быть надежно захоронен на дне водоема обычным способом, так как его излучение будет воздействовать на живые организмы и растения, которые служат пищей для живых организмов с длинной биологической цепочкой, в конце которой находится человек. Никакие механические защиты не способы выдержать длительное воздействие излучения с сопутствующими факторами: тепловыделение, нагрузка внешняя и внутренняя от сочленения деталей и агховыделения, водное воздействие, которое усугубляется кислотной средой в морской воде в течение десятков тысяч лет, составляющих период полураспада тяжелых элементов [2, с. 141].

Аналогичными недостатками обладают реакторы, которые фактически являются хранилищами для ядерных устройств, которые размещают в комбинированной защите из бетона, водной среды, тяжелых металлов и их соединений со сложными связями теплообмена, обеспечивающего поддержание режима безопасности [3, с. 19 - 21]. Даже при плановом выводе из режима реактора с выведением ТВЭЛОв и введением поглощающих стержней реактор будет источником повышенной опасности, так как останутся вещества с десятками тысяч лет полураспада [2, с. 141] . Материалы реактора также будут активированы и даже при статическом состоянии материалы будут разрушаться из-за остаточных нагрузок в конструкции, воздействия температур, ветра, осадков, а постоянное отслеживание состояния конструкции дорого и малоэффективно.

Цель изобретения - устранение указанных условий, а именно: захоронение ядерных устройств в стационарных условиях с исключением воздействия излучения на живой мир и растения при разрушении ядерного устройства, причем во все время распада радиоактивных веществ, т.е. за тысячи лет при устранении необходимости контроля и дешевизны захоронения.

Цель достигается тем, что ядерное устройство размещают в чашеобразной емкости с открытой верхней частью и спускают чашу на донную поверхность водоема, а затем по спусковому тросу чаши опускают не менее двух оболочек с нижней открытой частью, которые способны сообщаться между полостями и с внешней средой через отверстия в верхней части оболочек на молекулярном уровне; при этом линейное расстояние между внутренней оболочкой и последующей устанавливают упорами на одной из оболочек и выбирают его таким, чтобы с внешней стороны второй оболочки была обеспечена радиационная безопасность при полном разрушении ядерного устройства и равномерного распределения его во внутренней полости в виде взвеси.

Пояснение к способу захоронения ядерного устройства.

1. После доставки подлежащего захоронению ядерного устройства сразу же в чаше или с прегрузкой в месте погружения определяют характер донной поверхности. Лучше всего, чтобы донная поверхность в месте захоронения была близкой к горизонтальной и заиленной. Глубина в месте захоронения должна быть не менее 100 м. Это связано с необходимостью исключения шторма на место захоронения. При 100 м глубины никакой шторм не сказывается на конструкции захоронения.

Обследование днища осуществляют с помощью видеокамер на тросах.

2. Осуществляют спуск чаши с наблюдением за ее положением на днище. Сама чаша служит для устранения контакта радиоактивного вещества после разрушения устройства в течение тысяч лет. Конечная стадия разрушения должна иметь порошкообразный вид. Этот порошок должен полностью разместиться в чаше, чтобы избежать дрейфа порошка по донной части водоема за зону защиты.

3. Затем опускают оболочки на спусковом тросе чаши, используя его как направляющую. Оболочки должны иметь в своей верхней части либо пленку с отверстиями на молекулярном уровне, либо обратный клапан для выхода газа из внутренней полости (водород или гелий), а также для выхода воздуха при начале погружения.

На отверстиях оболочек должны быть предусмотрены уплотняющие манжеты, которые ограничат сообщение полостей. Сами оболочки должны иметь упоры, чтобы после внутренней оболочки остальные оболочки располагались симметрично, а расстояние между внутренней оболочкой и следующей за ней должно обеспечивать норму для живых существ с наружной стороны при полном разрушении ядерного устройства и его равномерном распределении в виде взвеси во внутренней оболочке.

4. Если дно заиленное, то ядерное устройство окажется полностью изолированным от внешней водной среды, причем без нагруженных деталей и при отсутствии облучения на оболочках, что позволит гарантировать их стойкость за все время распада радиоактивного вещества.

5. Оболочки должны быть установлены с запасом для повышения надежности.

Таким образом, достигаются все поставленные цели по исключению воздействия излучения на живые и растительные объекты акватории при отсутствии влияний волнений поверхности воды при отличном теплоотводе и минимальной стоимости захоронения и неограниченной активности ядерного устройства. Если же дно не заилено, то желательно произвести засыпку любым стойким в воде материалом для перекрытия донных щелей.

Использованная литература
1. Действие излучения на материалы и детали. Главное Управление по использованию атомной энергии при СМ СССР. Сборник статей, пер. с анг., вып. N 27, М. 1959.

2. Нормы радиационной безопасности (НРБ-69), Атомиздат, 1972.

3. Реакторы на быстрых нейтронах, Палмер и Платт, перевод с англ. М.: Госатомиздат, 1963.

Изобретение относится к способам захоронения отработавших свой срок ядерных устройств на донной поверхности открытых водоемов. Способ захоронения предусматривает размещение ядерного устройства в чашеобразной емкости, которую опускают на донную поверхность. По спусковому тросу опускают оболочки, изготовленные в виде перевернутых чаш, способных сообщаться своими полостями и с внешней средой путем установки на каждой оболочке в ее верхней части обратного клапана с направлением пропускания среды наружу. Опускают не менее двух оболочек и располагают их симметрично внутренней оболочке посредством упоров на оболочках. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ захоронения ядерного устройства, включающий размещение его на дне водоема, отличающийся тем, что ядерное устройство размещают в чашеобразной емкости и опускают ее на донную поверхность водоема тросом, затем по спусковому тросу опускают последовательно оболочки, которые изготавливают в виде перевернутых чаш, способных сообщаться своими полостями и с внешней водной средой, путем установки на каждой оболочке в ее верхней части обратного клапана с направлением пропускания среды наружу, причем спускают не менее двух оболочек и располагают оболочки симметрично внутренней оболочке посредством упоров на оболочках. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейное расстояние между оболочками выполняют с учетом обеспечения на внешней стороне второй оболочки норму радиационной безопасности при полном разрушении ядерного устройства во внутренней полости и равномерного распределения взвеса ядерного устройства внутренней полости внутренней оболочки.