СПОСОБ ОСУШКИ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК Российский патент 2005 года по МПК G21C19/00 G21F9/30 

Изобретение относится к области обращения с отработавшим ядерным топливом, в частности к способам “сухого” хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС).

Известен способ переработки отработавших тепловыделяющих сборок (см. Дзекун Е.Г. и др. “Промышленная переработка отработавшего топлива АЭС с ВВЭР-440”, Атомная энергия, т.72, вып.5, май, 1992). Отработавшие тепловыделяющие сборки извлекают из хранилища, затем отрезают концевики активных частей и сушат. В процессе образуется большое количество отходов, кроме того, способ не является безопасным.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, охарактеризованный в патенте Великобритании №2096389 А, кл. G 21 F 9/30, опубл. 13.10.1982. Отработавшие тепловыделяющие сборки помещают в пенал, через который прокачивают воздух. За счет остаточного тепловыделения сборок воздух нагревается и поглощает воду. Затем насыщенный парами воды воздух пропускают через конденсатор для регенерации и возвращают в пенал.

Способ не является безопасным, поскольку не предусмотрены системы очистки для регенерируемого воздуха. Кроме того, процесс является длительным и при его реализации образуется большое количество радиоактивных отходов, а также возникает необходимость в дезактивации оборудования.

Задача способа осушки отработавших тепловыделяющих сборок состоит в том, чтобы ускорить процесс, повысить степень сушки, а также сделать его безопасным.

Технический результат изобретения заключается в том, что при обработке отработавших тепловыделяющих сборок уменьшается длительность осушки, повышается ее качество, а также устраняется возможность возгорания пирофорных соединений урана, входящих в состав топлива.

Технический результат изобретения достигается тем, что отработавшие тепловыделяющие сборки размещают в герметичном пенале и подключают полость пенала к линии вакуума. Осушку осуществляют за несколько циклов, в каждом из которых выдерживают полость пенала со сборкой под вакуумом. Затем осуществляют заполнение полости сухим подогретым инертным газом для выдерживания сборки в его среде. Сушку газа производят продувкой через адсорберы, выполненные в виде кожухотрубных теплообменников, в трубах которых находится регенерируемый сорбент. При переведении в режим регенерации через межтрубное пространство адсорберов продувают пар, а после десорбции пропускают через это пространство охлаждающую воду. Трубное пространство адсорберов подключают к линии вакуума, не связанной с вакуумной линией пенала. После охлаждения сорбента в период времени, когда полость пенала находится под вакуумом, трубное пространство продувают сухим инертным газом из адсорберов, находящихся в режиме осушки сборки.

Кроме того, перед размещением в пенале отработавшей сборки, содержащей пирофорные гидриды, его полость заполняют инертным газом.

Отработавшие тепловыделяющие сборки выдерживают в среде инертного газа, например азота, для сокращения длительности осушки, так как в нем содержится меньше паров воды по сравнению с воздухом.

Инертный газ сушат и подогревают для повышения его влагосодержания.

Циклическая выдержка пенала под вакуумом также способствует сокращению длительности осушки сборки и повышает ее степень за счет отсоса паров воды от участков, которые находятся в труднодоступных для газа местах.

Использование адсорберов для сушки газа позволяет ускорить процесс, так как за короткое время производят его регенерацию. Устройство адсорберов позволяет отделить их активные полости от применяемого при регенерации сорбента теплоносителя. Таким образом, повышается степень регенерации сорбента и сокращается время его регенерации. При этом происходит экономия расходных материалов: инертного газа, теплоносителя и электроэнергии.

Способ регенерации, заключающийся в продувке пара через межтрубное пространство адсорберов, позволяет обеспечить их быструю регенерацию за счет полной десорбции при исключении контакта пара с сорбентом.

Время регенерации сокращает пропускание охлаждающей воды через межтрубное пространство адсорберов после окончание десорбции. При этом сокращается время регенерации сорбента за счет его охлаждения.

Время регенерации также сокращается за счет подключения трубного пространства регенерируемых адсорберов к линии вакуума, не связанной с вакуумной линией пенала, так как при этом происходит быстрый и полный отвод паров воды из сорбента.

Трубное пространство регенерируемого адсорбера продувают сухим инертным газом из адсорберов, находящихся в режиме осушки сборки, содержащейся под вакуумом в пенале, для того чтобы сократить время регенерации.

Безопасность процесса осушки обеспечивается за счет заполнения пенала инертным газом перед размещением в нем отработавшей тепловыделяющей сборки, в составе топлива которой содержатся пирофорные гидриды урана.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Для осуществления способа применяются следующие средства: адсорберы 1 и 2, пенал 3, чехол с отработавшими тепловыделяющими сборками 4, калорифер 5, обратный клапан 6, влагомер 7, фильтр 8, вентили 9-23, трубопроводы (не обозначены).

Способ осуществляют следующим образом.

Полость пенала 3 через вентили 14, 12 и 10 сообщают с линией подачи инертного газа, заполняют ее и закрывают вентили. В полость пенала 3 загружают чехол 4 и закрывают крышку пенала 3. Затем открывают вентиль 9, сообщают полость пенала с линией вакуума, выдерживают ее в условиях вакуума, отсасывая из полости пенала пары воды, после чего закрывают вентиль 9.

Включают калорифер 5, открывают вентили 10, 12 и 14, заполняют полость пенала 3 газом и выдерживают чехол со сборкой в среде сухого подогретого газа. Цикл осушки повторяют до тех пор, пока влагомер 7 не зафиксирует падения значения влажности отсасываемого из полости пенала газа.

Адсорберы 1 и 2 работают попеременно в режимах адсорбции и регенерации сорбента. После увлажнения сорбента в адсорбере 1 вентили 10 и 12 закрывают и открывают вентили 11 и 13, переводя тем самым адсорбер 2 в режим осушки инертного газа.

Открывают вентили 18 и 20 и в адсорбере 1 производят регенерацию сорбента. Через межтрубное пространство адсорбера 1 продувают пар, нагревая сорбент, а трубное пространство сообщают с линией вакуума, не связанной с вакуумной линией пенала 3, с помощью вентилей 16 и 17. Таким образом, отсасывают пары воды из сорбента. После окончания десорбции через межтрубное пространство адсорбера 1 пропускают охлаждающую воду. Открывают вентиль 23 после охлаждения сорбента и сообщают трубное пространство с линией подачи сухого инертного газа из адсорбера 2. При этом производят дополнительное охлаждение и сушку сорбента инертным газом в период времени, когда пенал 3 находится под вакуумом.

После увлажнения сорбента в адсорбере 2 вентили 11 и 13 закрывают и переводят адсорбер в режим регенерации, а адсорбер 1 - в режим осушки, открыв вентили 10 и 12.

Изобретение позволяет осуществить безопасную обработку отработавших тепловыделяющих сборок, уменьшить длительность обработки и повысить степень осушки.

Изобретение относится к области обращения с отработавшим ядерным топливом. Сущность изобретения: способ осушки отработавших тепловыделяющих сборок включает размещение отработавшей сборки в герметичном пенале и выдерживание ее в среде сухого подогретого инертного газа. Осушку сборки осуществляют за несколько циклов, в каждом из которых полость пенала со сборкой выдерживают под вакуумом. Затем заполняют ее сухим подогретым инертным газом, продуваемым для сушки через адсорберы, выполненные в виде кожухотрубных теплообменников с находящимся в трубах сорбентом. Адсорберы регенерируют, переводя их в режим регенерации. При этом продувают пар через межтрубное пространство адсорберов, а по окончании десорбции через это пространство пропускают охлаждающую воду. Трубное пространство адсорберов подключают к линии вакуума, не связанной с вакуумной линией пенала. После охлаждения сорбента трубное пространство в период времени, когда полость пенала находится под вакуумом, продувают сухим инертным газом из находящихся в режиме осушки сборки адсорберов. Преимущества изобретения заключаются в уменьшении длительности осушки, повышении ее качества, а также в повышении безопасности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ осушки отработавших тепловыделяющих сборок, включающий размещение отработавшей сборки в герметичном пенале и выдерживание ее в среде подогретого газа, отличающийся тем, что в качестве газа используют сухой подогретый инертный газ, а осушку сборки осуществляют за несколько циклов, в каждом из которых полость пенала со сборкой выдерживают под вакуумом и заполняют ее сухим подогретым инертным газом, продуваемым для сушки через адсорберы, выполненные в виде кожухотрубных теплообменников с находящимся в трубах сорбентом, который регенерируют, переводя адсорберы в режим регенерации, при этом продувают пар через межтрубное пространство адсорберов, а по окончанию десорбции через это пространство пропускают охлаждающую воду, трубное пространство работающих в режиме регенерации адсорберов подключают к линии вакуума, не связанной с вакуумной линией пенала, после охлаждения сорбента в период времени, когда полость пенала находится под вакуумом, трубное пространство продувают сухим инертным газом из находящихся в режиме осушки сборки адсорберов.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед размещением сборки, содержащей пирофорные гидриды, в пенале последний заполняют инертным газом.