СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ИЗ ГИДРИДА ЛИТИЯ Российский патент 2001 года по МПК G21C11/02 G21F9/00 

Изобретение относится к области ядерной энергетики для космических аппаратов и может быть использовано при утилизации радиационных защит (РЗ), полученных путем заполнения тонкостенного корпуса расплавленным гидридом лития, а также при отработке технологии их изготовления.

Известные способы утилизации таких защит основаны на обжатии тонкостенного корпуса на прессе либо разрезании оболочки автогеном и разрушении монолита гидрида лития с помощью отбойного молотка с последующей переработкой гидрида лития в экологически чистый продукт по существующей в настоящее время технологии (см. отчет НТЦ "Энергокосмос", дочернего предприятия ГП "Красная Звезда" Обоснование метода утилизации взрыво-пожароопасных отсеков из гидрида лития ЯЭУ типа "БУК". М., 1997).

Недостатками этого способа являются значительный экологический вред, наносимый окружающей среде, и невозможность сохранения корпуса РЗ для дальнейшего использования, например для повторного заполнения при отработке технологии заливки гидрида лития.

В виду отсутствия до недавнего времени в мировой практике проблемы утилизации радиационных защит из гидрида лития аналогов предлагаемого способа не найдено.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение - обеспечение безопасности и экологической чистоты процесса утилизации гидрида лития, находящегося в корпусе РЗ.

Технический результат - извлечение гидрида лития из тонкостенного корпуса РЗ без контакта с внешней средой и взаимодействия с кислородосодержащими веществами.

Этот результат достигается тем, что РЗ с предварительно срезанной с заливочной горловины крышкой помещают совместно с установленной под ней изложницей в герметичную печь, заполняют ее аргоном, нагревают РЗ со скоростью 100^oC/ч до 710^oC, обеспечивая при этом положительный градиент между низом и верхом порядка 30-50^oC, выдерживают при этой температуре 24 ч, затем охлаждают со скоростью 40-50^oC/ч, откачивают образовавшуюся аргоноводородную газовую смесь, заполняют печь аргоном, после чего вскрывают и извлекают из печи порожний корпус РЗ и изложницу с заполнившим ее гидридом лития, которую затем передают на переработку гидрида лития по штатной технологии путем разложения при реакции с водой без доступа воздуха во взрыво-пожаробезопасный продукт - соли лития.

На чертеже приведена принципиальная схема утилизации РЗ с гидридом лития, выполненной предлагаемым способом.

Пример выполнения способа. Отсек РЗ 1 с гидридом лития с установленными на узлах крепления технологическими кольцами 2 и 3 помещают вертикально срезанной горловиной вниз в герметичную печь 4, предварительно установив там изложницу 5. Печь герметизируют и наддувают ее аргоном, после чего РЗ нагревают со скоростью 100^oC/ч до 710^oC, обеспечивая при этом положительный градиент между низом и верхом порядка 30-50^oC, выдерживают при этой температуре 24 ч, затем охлаждают со скоростью 40-50^oC/ч. По окончании охлаждения образовавшуюся аргоноводородную газовую смесь откачивают и заполняют печь аргоном. После этого печь вскрывают и извлекают из нее порожний корпус РЗ и изложницу со слившимся в нее гидридом лития, которую затем передают на переработку гидрида лития по штатной технологии в соли лития. Скорость нагрева обуславливается, с одной стороны, необходимостью равномерного нагрева корпуса для предотвращения его деформаций, а с другой, сокращением общего времени процесса.

Температура нагрева обуславливается температурой плавления самого гидрида лития.

Перепад температуры между низом и верхом вытекает из необходимости начала расплавления гидрида лития с области расположения заливочной горловины, находящейся в данном процессе внизу по отношению ко всему отсеку.

Время выдержки при максимальной температуре следует из необходимости полного освобождения внутреннего объема отсека от гидрида лития.

Скорость охлаждения соответствует температурному режиму, полученному при отключении нагревательных элементов печи. Ее величина меньше скорости нагрева и тем самым обеспечивает условия, исключающие деформацию корпуса.

Температуру гидрида лития регистрируют термоэлектрическими термометрами 6, установленными на РЗ и изложнице.

Предварительный анализ приведенного процесса и оценочные тепловые расчеты показали возможность использования для его реализации с соответствующей доработкой промышленной установки, предназначенной для заполнения РЗ гидридом лития.

Таким образом, заявленный способ позволяет утилизировать РЗ из гидрида лития любой конструкции, сохраняя при этом ее корпус и обеспечивая экологическую чистоту окружающей среды и безопасность проводимого процесса.

Сохранение корпуса радиационной защиты имеет существенное значение, т.к. позволяет его дальнейшее использование при отработке технологических режимов заливки гидрида лития при изготовлении радиационных защит новой конструкции, экономя при этом значительные средства и время на изготовление дополнительных корпусов.

Сущность изобретения: радиационную защиту с предварительно срезанной с заливочной горловины крышкой помещают совместно с установленной под ней изложницей в герметичную печь. Затем заполняют печь аргоном и нагревают радиационную защиту со скоростью 90 - 100°С/ч до 710°С, обеспечивая перепад между низом и верхом порядка 30 - 50°С. Далее выдерживают утилизируемую защиту при этой температуре 24 ч и затем охлаждают со скоростью 40 - 50°С/ч. После охлаждения откачивают образовавшуюся аргоноводородную газовую смесь и заполняют печь аргоном. Затем печь вскрывают и извлекают из нее порожний корпус радиационной защиты и изложницу с заполнившим ее гидридом лития. Технический результат заключается в обеспечении безопасности и экологической чистоты процесса утилизации радиационной защиты из гидрида лития за счет исключения контакта гидрида лития с внешней средой и взаимодействия с кислородосодержащими веществами. 1 ил.

Способ утилизации радиационной защиты из гидрида лития, включающий удаление с ее заливочной горловины крышки, помещение радиационной защиты совместно с установленной под ней изложницей в герметичную печь, заполнение печи аргоном, нагревание радиационной защиты со скоростью 90 - 100°С/час до 710°С, обеспечивая при этом положительный градиент между низом и верхом порядка 30 - 50°С, выдерживание при этой температуре 24 ч, охлаждение со скоростью 40 - 50°С/ч, откачивание образовавшейся аргоноводородной газовой смеси, заполнение печи аргоном, после чего вскрывание и извлечение из печи порожнего корпуса радиационной защиты и изложницы с заполнившим ее гидридом лития.