МЕТАЛЛОБЕТОННЫЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ СБОРОК ТВЭЛ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ Российский патент 2007 года по МПК G21F5/08 

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Известны контейнеры для транспортировки и/или хранения ОЯТ. В соответствии с нормами радиационной безопасности и рекомендациями МАГАТЭ подобные контейнеры должны обеспечивать высокие радиационно-защитные и прочностные свойства, в том числе при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и хранения ОЯТ.

Известен складской контейнер для пеналов и топливных кассет по патенту DD №224144 A1, G 21 С 19/06, 1985 г. Конструкция известного контейнера позволяет устанавливать пеналы и топливные кассеты различных типоразмеров. В верхней части контейнера предусмотрено кольцо, а на дне - кольцо с донным листом. Оба кольца удерживаются и жестко соединяются посредством стержней, расположенных вокруг колец вдоль продольной оси контейнера. Внутри контейнера в верхней его части имеется двойное промежуточное днище, а в нижней части устанавливается одно или несколько ординарных промежуточных днищ, съемно-соединенных со стержнями. Промежуточные днища (диафрагмы) имеют отверстия - ячейки для установки пеналов. В центре контейнера предусмотрена вертикальная труба, жестко соединенная с донным листом нижнего кольца и разъемно соединенная с промежуточными днищами. Центральная труба в верхней части имеет насадку в виде муфты для грузового захвата.

Однако в известном контейнере не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях. Кроме того, известный контейнер имеет ограниченную область использования.

Известен контейнер типа ТК-6, предназначенный для транспортировки отработавших тепловыделяющих сборок ТВЭЛ (см. технический отчет МАГАТЭ: IAEA-TECDOC-1081. April 1999, с.58, 59). Известный контейнер содержит металлический корпус, закрытый сверху металлической уплотнительной крышкой, и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях диафрагм которой размещаются отработавшие сборки ТВЭЛ.

Недостатком известного контейнера является высокая трудоемкость изготовления металлического корпуса и, следовательно, высокая стоимость. Кроме того, в известном контейнере не предусмотрены средства для амортизации выемной части (чехла) с ОЯТ при возможных аварийных ситуациях.

Известен контейнер для транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов по патенту RU №2120675, G 21 F 5/008, 1998 г. Известный контейнер содержит металлический корпус, закрытый сверху металлической уплотнительной крышкой, и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях диафрагм которой размещены чехлы (пеналы) с отработавшими тепловыделяющими сборками (ОТВС). Чехлы различных типоразмеров или установлены своими нижними торцами на дно контейнера, или подвешены на опорных буртах в отверстиях выемной части за верхние бурты чехлов с ОТВС. В варианте выполнения на верхние торцы чехлов с ОТВС до упора в торцы надеты вверх дном с необходимой толщиной дна съемные полые цилиндрические буфера, имеющие на дне полостей резиновые этиленпропиленовые прокладки. Таким образом, обеспечивается амортизация чехлов при упоре в дно крышки. Для обеспечения амортизации чехла при аварийном падении контейнера на крышку на дне крышки закреплена резиновая этиленпропиленовая прокладка.

Также известен контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС по патенту RU №2148864, G 21 F 5/008, 2000 г. Известный контейнер содержит наружный корпус с крышкой, амортизаторы (торцевые демпфирующие устройства) и внутренний корпус с крышкой. Внутренний корпус опирается на амортизаторы, жестко закрепленные на дне горизонтально расположенного наружного корпуса. Во внутреннем корпусе расположен чехол с гнездами (ячейками) для ОТВС. Крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами. На дне наружного корпуса амортизаторы также расположены равномерно. Каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения. Загрузку контейнера осуществляют в вертикальном положении, после чего контейнер с помощью кантователя устанавливают в горизонтальное положение, при котором и осуществляют транспортирование контейнера.

Общим недостатком последних двух контейнеров является то, что в них не предусмотрены средства для амортизации ОТВС в поперечном, наиболее опасном для ОТВС направлении. Кроме того, известные контейнеры выполнены цельнометаллическими, что предполагает высокую трудоемкость изготовления и, следовательно, высокую стоимость.

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива по патенту RU №2105364 С1, G 21 F 5/008, 1998 г. Известный контейнер содержит внутренний и наружный резервуары. Внутренний резервуар предназначен для загрузки ОЯТ и выполнен в виде металлобетонного контейнера (МБК). Наружный резервуар представляет собой демпфирующий кожух из разъемных элементов, выполненный в виде барабана с торцевыми стенками и обечайкой, включающей центральный и концевые элементы. У каждой торцевой стенки кожуха установлены радиально расположенные трубчатые элементы, скрепленные соответственно с концевым элементом обечайки и между собой. Вдоль образующей каждого кольцевого элемента обечайки установлены другие трубчатые элементы, скрепленные соответственно с концевым элементом обечайки и между собой. Перед транспортировкой контейнера с ОЯТ с АЭС на место дальнейшего хранения или захоронения внутренний резервуар - МБК помещают в наружный резервуар - демпфирующий кожух. В случае падения контейнера с транспортного средства, при любом возможном угле падения, кожух контейнера с его трубчатыми элементами и связывающими их силовым набором деформируется, поглощает кинетическую энергию падения и демпфирует удар. Таким образом, оснащение МБК демпфирующим кожухом обеспечивает возможность снижения до допустимого уровня перегрузок, действующих на размещенные в МБК отработавшие тепловыделяющие сборки при возможных аварийных ситуациях. Кроме того, оснащение внутреннего резервуара с ОЯТ объемным полностью закрывающим его кожухом обеспечивает дополнительную радиационную защиту при транспортировке в соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативными документами.

Известное устройство обеспечивает защиту ОЯТ от перегрузок при обращении с МБК в период транспортировки, однако не решает задачу защиты ОЯТ от перегрузок при обращении с МБК внутри АЭС, например в случае аварийного падения ОТВС при загрузке последних в МБК.

Известно устройство для транспортирования и (или) хранения груза по патенту RU №2133061 C1, G 21 F 5/00, 1999 г. Известное устройство содержит контейнер и амортизаторы. В контейнер введена защитная оболочка, соединенная с ним переходником, обеспечивающим сохранность груза в нормальных условиях эксплуатации и деформирующимся или разрушающимся в аварийных ситуациях. Геометрические параметры, жесткость и прочностные свойства переходника выбираются такими, чтобы при его разрушении или деформации нагрузка на груз не превышала допустимую. Устройство обеспечивает повышение защищенности транспортируемого груза от повреждений, в результате чего отпадает необходимость его упрочнения, усложняющего конструкцию груза, а при перевозке грузов, содержащих взрывчатые вещества, одновременно существенно повышается и взрывобезопасность их транспортирования.

Однако известное устройство имеет ограниченную область использования.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов по патенту RU №2189648 C1 (G 21 F 5/008, 2002 г.). Известный металлобетонный контейнер содержит корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками, вставленный в полость корпуса чехол с центральной ячейкой и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ. Упомянутые ячейки образованы соосно расположенными отверстиями, которые выполнены в разнесенных по высоте диафрагмах. Чехол снабжен расположенными вокруг диафрагм вдоль его продольной оси экранирующими металлическими конструкциями, соединяющими между собой диафрагмы. В варианте выполнения экранирующие металлические конструкции выполнены в виде обечаек, каждая из которых соединяет две смежные диафрагмы. В другом варианте экранирующие металлические конструкции выполнены в виде листовых панелей. Металлобетонный контейнер содержит торцевые демпфирующие элементы, установленные по окружности соответственно на верхней и нижней диафрагмах чехла с наружной стороны последних. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на нижней диафрагме, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на верхней диафрагме, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней защитной герметизирующей крышкой. Часть демпфирующих элементов, установленных на верхней диафрагме, одновременно выполняют роль такелажных элементов чехла. При действии на контейнер поперечных перегрузок роль демпфирующих элементов выполняют, в частности, диафрагмы, взаимодействующие с внутренней цилиндрической поверхностью контейнера. Загружаемые в контейнер пеналы оснащены собственными торцевыми демпфирующими элементами.

Однако в известном устройстве диафрагмы установлены на относительно большом расстоянии одна от другой, что в случае боковых нагрузок (т.е. при действии на контейнер поперечных перегрузок) приводит к нагружению пеналов практически сосредоточенными силами. Подобное нагружение не исключает возможности изгиба отдельных пеналов и как следствие - повреждения последних. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена амортизация пеналов при упоре последних в защитную герметизирующую крышку. Отмеченные недостатки снижают безопасность обращения с упаковочным комплектом хранения (т.е. с МБК, загруженным отработавшими сборками ТВЭЛ).

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании металлобетонного контейнера, обеспечивающего возможность безопасной транспортировки и/или хранения ОЯТ и повышение защищенности пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ от повреждений как в условиях нормальной эксплуатации (при хранении, транспортировке), так и при возможных аварийных ситуациях.

Указанная задача решается благодаря тому, что в металлобетонном контейнере для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, содержащем корпус с днищем, внутреннюю защитную герметизирующую крышку, вставленный в полость корпуса чехол с центральной ячейкой и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, демпфирующие элементы, взаимодействующие соответственно с упомянутой крышкой со стороны ее внутренней поверхности, с днищем корпуса и с внутренней стенкой корпуса, причем центральная ячейка чехла образована соединенными между собой диафрагмами с отверстиями, согласно изобретению чехол снабжен наружными цилиндрическими сегментами и радиальными продольными листовыми элементами. Каждый из последних соединен с упомянутыми диафрагмами. При этом периферийные ячейки чехла образованы каждая смежными радиальными продольными листовыми элементами, участками диафрагм, расположенными между смежными радиальными продольными листовыми элементами, и наружным цилиндрическим сегментом, установленным вдоль центральной оси чехла между смежными радиальными продольными листовыми элементами. Упомянутые радиальные продольные листовые элементы одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса, и по меньшей мере три из них выполняют роль такелажных элементов чехла. При этом чехол внутри полости корпуса установлен с заданным зазором относительно внутренней стенки корпуса. Между внутренней стенкой корпуса и чехлом установлены боковые демпфирующие элементы, выполненные каждый в виде продольного стержня, пропущенного через отверстия, выполненные на соответствующих первых и вторых листовых элементах, установленных по высоте контейнера на заданных расстояниях соответственно на чехле и на внутренней стенке корпуса и расположенных параллельно днищу корпуса. Первые и вторые листовые элементы в плане частично перекрывают друг друга и имеют форму, обеспечивающую при монтаже контейнера возможность беспрепятственной загрузки чехла в полость корпуса путем поворота чехла относительно его центральной оси. Демпфирующие элементы, взаимодействующие с внутренней защитной герметизирующей крышкой, выполнены в виде пружинных элементов, которые установлены на последней каждый напротив соответствующей ячейки чехла с возможностью взаимодействия с пеналом в нормальных условиях эксплуатации металлобетонного контейнера.

Вместе с этим металлобетонный контейнер содержит продольные опорные центрирующие элементы, каждый из которых установлен на соответствующем радиальном продольном листовом элементе с возможностью взаимодействия с пеналом, устанавливаемым в центральную ячейку чехла.

Кроме того, чехол содержит установленные вдоль его центральной оси с внешней стороны диафрагм внутренние цилиндрические сегменты, каждый из которых соответственно соединен с диафрагмами и установлен с возможностью взаимодействия с пеналом, устанавливаемым в периферийную ячейку чехла.

В варианте выполнения радиальные продольные листовые элементы соединены с диафрагмами с помощью шиповых соединений.

Вместе с этим первые и вторые листовые элементы по высоте контейнера установлены через один.

Кроме того, смежные наружные цилиндрические сегменты с наружной стороны чехла с помощью первых листовых элементов соединены между собой и с расположенным между ними радиальным продольным листовым элементом.

Чехол может быть снабжен тангенциальными продольными стержневыми элементами, каждый из которых расположен с наружной стороны чехла и соединен с соответствующими радиальным продольным листовым элементом и с наружными цилиндрическими сегментами.

В последнем из вышеприведенных вариантов выполнения смежные наружные цилиндрические сегменты с наружной стороны чехла с помощью первых листовых элементов соединены между собой и с расположенным между ними тангенциальным продольным стержневым элементом.

Металлобетонный контейнер может быть снабжен опорными демпфирующими элементами для пеналов.

Опорные демпфирующие элементы для пеналов могут быть установлены в нижней части чехла и выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль оси соответствующей ячейки чехла при аварийном нагружении пенала, устанавливаемого в последнюю.

В другом варианте выполнения опорные демпфирующие элементы для пеналов могут быть установлены на днище корпуса каждый напротив соответствующей ячейки чехла.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить безопасность обращения с упаковочным комплектом хранения (т.е. с металлобетонным контейнером, загруженным отработавшими сборками ТВЭЛ).

На фиг.1 схематично показан металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез по А-А на фиг.1 (пеналы с отработавшими сборками ТВЭЛ условно не показаны); на фиг.3 - опорный демпфирующий элемент для пенала, элемент Б на фиг.1, вариант выполнения; на фиг.4 - боковой демпфирующий элемент (соединение чехла со стенкой корпуса контейнера), поперечный разрез по Г-Г на фиг.1, вариант выполнения (пеналы с отработавшими сборками ТВЭЛ условно не показаны); на фиг.5 - то же, вариант выполнения; на фиг.6 - торцевой демпфирующий элемент, установленный на внутренней защитной герметизирующей крышке, элемент В на фиг.1; на фиг.7 - металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, когда чехол (дистанционирующая решетка) не установлен, общий вид, продольный разрез; на фиг.8 - чехол (дистанционирующая решетка), общий вид, продольный разрез, вариант выполнения.

Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов содержит корпус 1 с днищем 2, защитные герметизирующие крышки 3-5, расположенные одна над другой на едином основании (на чертеже не показано), и вставленный в полость «а» корпуса 1 чехол (дистанционирующую решетку) 6 с центральной ячейкой «b» и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками «с» для установки пеналов 7 с отработавшими сборками 8 ТВЭЛ. В варианте осуществления изобретения отработавшие сборки ТВЭЛ размещаются (устанавливаются) в многоместных пеналах, что упрощает обращение с ОЯТ. После установки отработавших тепловыделяющих сборок ТВЭЛ в пенал 7 последний герметизируют, например, посредством «обварки» его крышки. Пеналы размещаются в центральной и периферийных ячейках «b» и «с» чехла 6. Количество ячеек в чехле и их взаимное расположение определяются, в частности, по условиям радиационной и ядерной безопасности.

Центральная ячейка «b» чехла 6 образована соосно установленными диафрагмами 9, разнесенными по высоте и соединенными между собой с помощью радиальных продольных листовых элементов 10, 11, расположенных равномерно по окружности вокруг центральной (продольной) оси чехла. В варианте выполнения радиальные продольные листовые элементы соединены с диафрагмами, например, с помощью шиповых соединений и сваркой. Внутри центральных отверстий диафрагм 9 расположены продольные опорные центрирующие элементы 12, которые установлены на соответствующих радиальных продольных листовых элементах 10 с возможностью взаимодействия с пеналом 7, устанавливаемым в центральную ячейку чехла. Радиальные продольные листовые элементы 10, 11 одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем 2 корпуса 1. В варианте осуществления изобретения чехол имеет, например, четыре радиальных продольных листовых элемента 11, которые одновременно выполняют роль такелажных элементов чехла, для чего они снабжены элементами зацепления, выполненными с возможностью взаимодействия с соответствующими элементами зацепления грузоподъемного средства (на чертеже не показано). В варианте осуществления изобретения упомянутые элементы зацепления на элементах 11 выполнены, например, в виде сквозных отверстий «d».

Периферийные ячейки «с» чехла образованы каждая смежными радиальными продольными листовыми элементами (10 и/или 11), участками диафрагм 9, расположенными между смежными радиальными продольными листовыми элементами, и наружным цилиндрическим сегментом 13, установленным вдоль центральной (продольной) оси чехла между смежными радиальными продольными листовыми элементами. В варианте выполнения чехол 6 содержит установленные вдоль его центральной оси с внешней стороны диафрагм 9 внутренние цилиндрические сегменты 14, каждый из которых соответственно соединен с диафрагмами 9 и установлен с возможностью взаимодействия с пеналом 7, устанавливаемым в периферийную ячейку чехла 6. Радиальные продольные листовые элементы 10, 11 и установленные, по существу, по периметру чехла наружные цилиндрические сегменты 13 выполняют также роль экранирующих конструкций чехла и таким образом обеспечивают повышение радиационной и ядерной безопасности.

Чехол 6 внутри полости «а» корпуса 1 установлен с заданным зазором относительно внутренней стенки «е» корпуса 1. Между внутренней стенкой «е» корпуса и чехлом 6 установлены боковые демпфирующие элементы 15, выполненные каждый в виде продольного стержня 16, пропущенного через сквозные отверстия, выполненные на листовых элементах 17, 18, расположенных параллельно днищу 2 и установленных по высоте контейнера на заданных расстояниях соответственно на чехле 6 и на внутренней стенке «е» корпуса 1. В варианте выполнения боковые демпфирующие элементы 15 установлены равномерно по окружности вокруг продольной оси контейнера. Листовые элементы 17 и 18 по высоте полости «а» корпуса установлены через один, в плане частично перекрывают друг друга и в плане имеют форму, обеспечивающую при монтаже контейнера возможность беспрепятственной загрузки чехла в полость корпуса путем поворота чехла относительно его центральной (продольной) оси. Элементы 17, 18 на чехле 6 и на внутренней стенке «е» корпуса 1 закреплены, например, с помощью сварки. Продольные стержни 16 пропущены через соответствующие сквозные отверстия в элементах 17 и 18 до упора в днище 2. Таким образом, при помощи продольных стержней 16 чехол 6 разъемно соединен с корпусом 1. Одновременно обеспечивается фиксация взаимного положения чехла и корпуса в поперечной плоскости контейнера. Величина зазора между чехлом 6 и внутренней стенкой «е» корпуса 1 определяется величиной перемещения чехла относительно корпуса, которое необходимо для снижения (демпфирования) действующих на корпус перегрузок до величины, допускаемой для ОЯТ (или пеналов с ОЯТ) в случае возможного аварийного нагружения контейнера.

В варианте выполнения (см. фиг.4) чехол снабжен тангенциальными продольными стержневыми элементами 19, каждый из которых расположен с наружной стороны чехла и соединен (например, сваркой) с соответствующими радиальным продольным листовым элементом 10 (или 11) и наружными цилиндрическими сегментами 13. В этом варианте выполнения смежные наружные цилиндрические сегменты 13 с наружной стороны чехла с помощью листовых элементов 17 соединены (например, сваркой) между собой и с расположенным между ними тангенциальным продольным стержневым элементом 19.

В другом варианте выполнения (см. фиг.5) смежные наружные цилиндрические сегменты 13 с наружной стороны чехла 6 с помощью листовых элементов 17 соединены между собой и с расположенным между ними радиальным продольным листовым элементом 10 (или 11).

Металлобетонный контейнер содержит торцевые демпфирующие элементы 20, взаимодействующие с внутренней защитной герметизирующей крышкой 3 со стороны ее внутренней поверхности, и торцевые демпфирующие элементы, взаимодействующие с днищем 2 корпуса 1. Демпфирующие элементы 20 выполнены в виде пружинных элементов (например, пакетов тарельчатых пружин или комплектов винтовых пружин), которые установлены на внутренней герметизирующей крышке 3 каждый напротив соответствующей ячейки чехла 6 с возможностью взаимодействия с пеналом 7 в нормальных условиях эксплуатации металлобетонного контейнера. Таким образом, при эксплуатации МБК обеспечивается надежная фиксация (поджатие) пеналов. Роль торцевых демпфирующих элементов, взаимодействующих с днищем 2 корпуса 1, выполняют торцевые опорные элементы «f» радиальных продольных листовых элементов 10, 11.

В варианте выполнения металлобетонный контейнер снабжен опорными демпфирующими элементами 21 для пеналов 7. Возможен вариант выполнения изобретения, когда опорные демпфирующие элементы 21 для пеналов установлены в нижней части чехла 6 и выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси соответствующей ячейки при аварийном нагружении пенала 7, устанавливаемого в ячейку. В другом варианте выполнения изобретения (на чертеже не показано) опорные демпфирующие элементы для пеналов могут быть установлены на днище 2 корпуса 1 каждый напротив соответствующей ячейки чехла 6. В этом варианте выполнения опорные демпфирующей элементы могут быть выполнены, например, в виде пустотелых оболочек с ребрами или пружинных элементов (на чертеже не показано).

Возможен вариант, когда подобные демпфирующие (амортизирующие) элементы выполняют за одно целое с пеналом, например, в виде съемной опоры с встроенным в нее упругим элементом (на чертеже не показано).

Использование металлобетонного контейнера в промышленности осуществляется следующим образом.

При монтаже контейнера для обеспечения беспрепятственной загрузки чехла 6 в полость корпуса 1 чехол с помощью соответствующих такелажных средств (на чертеже не показано) поворачивают относительно его центральной (продольной) оси таким образом, чтобы листовые элементы 17, установленные на чехле, в плане не перекрывали листовые элементы 18, установленные на внутренней стенке «е» корпуса 1. Чехол 6 загружают в полость «а» корпуса 1 до упора торцев радиальных продольных листовых элементов 10, 11 в днище 2 и поворачивают относительно центральной оси чехла в заданное положение, при котором листовые элементы 17, 18 в плане частично перекрывают друг друга, а сквозные отверстия, выполненные в соответствующих элементах 17 и 18, располагаются соосно. Затем чехол разъемно соединяют с корпусом 1 с помощью продольных стержней 16, которые до упора в днище 2 пропускают через соответствующие сквозные отверстия, выполненные на листовых элементах 17 и 18. Таким образом, чехол устанавливается с заданным зазором относительно внутренней стенки «е» корпуса. Одновременно обеспечивается фиксация взаимного положения чехла и корпуса в поперечной плоскости контейнера. В чехол 6 устанавливают пеналы 7 с отработавшими сборками 8 ТВЭЛ (ОЯТ) ядерного реактора, которые до этого выдерживают определенный срок в бассейне с водой.

При аварийном падении пенала 7 в ячейку чехла 6 (например, в случае неисправности грузозахватных элементов грузоподъемного средства) в варианте выполнения изобретения происходит соударение пенала с опорным демпфирующим элементом 21. Демпфирование удара обеспечивается за счет пластически деформируемых оболочек с ребрами, поперечное сечение и высоту которых выбирают таким образом, что взаимодействие опорного демпфирующего элемента с пеналом 7 происходит с силой, обеспечивающей торможение пенала с ускорением (перегрузкой), допустимой по условиям прочности отработавших сборок ТВЭЛ.

После загрузки МБК закрывается внутренняя защитная герметизирующая крышка 3, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки с корпусом 1. В процессе закрывания внутренней защитной герметизирующей крышки 3 установленные на ней демпфирующие (пружинные) элементы 20 входят во взаимодействие с крышками соответствующих пеналов 7 и поджимают пеналы к соответствующим опорным демпфирующим элементам 14. Аналогичным образом закрывается защитная герметизирующая крышка 4 и производится контроль герметичности ее соединения с корпусом 1. Защитные герметизирующие крышки 3 и 4 образуют два контура (барьера) защиты. Конструкция контейнера допускает возможность установки дополнительной наружной защитной герметизирующей крышки 5. В варианте осуществления изобретения крышка 5 выполнена в виде листа, который по периметру приваривают к единому основанию крышек. Установка дополнительной защитной герметизирующей крышки обусловлена возможностью снижения герметичности уплотнений крышек 3 и 4 в условиях длительного радиационного и термоциклического воздействия в процессе хранения ОЯТ и требованием обеспечения надежности и экологической безопасности сухого контейнерного хранения.

Благодаря наличию демпфирующих (пружинных) элементов 20 и постоянному поджатию пеналов 7 к опорным демпфирующим элементам 21 обеспечивается фиксация пеналов относительно корпуса 1 контейнера и исключается перемещение пеналов при воздействии перегрузок (например, в случае резкого торможения) в процессе транспортировки контейнера в горизонтальном положении, например, железнодорожным транспортом. Учитывая, что при перемещениях пенала относительно корпуса 1 были бы возможны виброударное нагружение пенала и его разгерметизация, указанные демпфирующие (пружинные) элементы, в конечном счете, обеспечивают повышение радиационной безопасности обращения с упаковочным комплектом хранения.

В случае аварийного падения МБК на боковую поверхность корпуса демпфирование удара и соответственно снижение перегрузки, действующей на чехол (дистанционирующую решетку) 6, происходит за счет изгиба продольных стержней 16, схема опирания каждого из которых в рассматриваемом случае аналогична схеме опирания многопролетной балки с поперечной нагрузкой между опорами. Изгиб продольного стержня 16 происходит при поперечном смещении соответствующих листовых элементов 17, закрепленных на чехле, относительно соответствующих листовых элементов 18, закрепленных на внутренней стенке «е» корпуса 1. Деформирование продольных стержней 16, сопровождаемое образованием пластических шарниров в узлах их сопряжения с листовыми элементами соответственно 17 и 18, обеспечивает необходимое демпфирование ударных поперечных нагрузок, которые передаются на чехол (дистанционирующую решетку), и обеспечивает снижение действующих на чехол перегрузок до допустимого уровня.

В варианте осуществления изобретения металлобетонный контейнер на период транспортировки к месту окончательного хранения (захоронения) ОЯТ с целью предохранения МБК с ОЯТ от разрушения при возможных аварийных ситуациях и повышения радиационной защиты персонала при транспортировке вставляют в разъемный демпфирующий кожух (на чертеже не показано).

Таким образом, благодаря особенности исполнения металлобетонного контейнера для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов изобретение позволяет создать металлобетонный контейнер относительно большого объема, обеспечивающий возможность безопасной транспортировки и/или хранения ОЯТ и повышение защищенности пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ от повреждений как в условиях нормальной эксплуатации (при хранении, транспортировке), так и при возможных аварийных ситуациях, и позволяющий повысить безопасность обращения с упаковочным комплектом хранения (т.е. с металлобетонным контейнером, загруженным отработавшими сборками ТВЭЛ).

Изобретение относится к области хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Сущность изобретения: металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов содержит корпус с днищем, внутреннюю защитную герметизирующую крышку, вставленный в полость корпуса чехол с центральной ячейкой и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ. Устройство также содержит демпфирующие элементы, взаимодействующие соответственно с упомянутой крышкой со стороны ее внутренней поверхности, с днищем корпуса и с внутренней стенкой корпуса. Чехол снабжен наружными цилиндрическими сегментами и радиальными продольными листовыми элементами, каждый из последних соединен с упомянутыми диафрагмами. При этом периферийные ячейки чехла образованы каждая смежными радиальными продольными листовыми элементами, участками диафрагм, расположенными между смежными радиальными продольными листовыми элементами, и наружным цилиндрическим сегментом. Преимущества изобретения заключаются в повышении надежности хранения отработавшего ядерного топлива. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, содержащий корпус с днищем, внутреннюю защитную герметизирующую крышку, вставленный в полость корпуса чехол с центральной ячейкой и расположенными вокруг нее равномерно по окружности периферийными ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, демпфирующие элементы, взаимодействующие, соответственно, с упомянутой крышкой со стороны ее внутренней поверхности, с днищем корпуса и с внутренней стенкой корпуса, причем центральная ячейка чехла образована соединенными между собой диафрагмами с отверстиями, отличающийся тем, что чехол снабжен наружными цилиндрическими сегментами и радиальными продольными листовыми элементами, каждый из последних соединен с упомянутыми диафрагмами, при этом периферийные ячейки чехла образованы каждая смежными радиальными продольными листовыми элементами, участками диафрагм, расположенными между смежными радиальными продольными листовыми элементами и наружным цилиндрическим сегментом, установленным вдоль центральной оси чехла между смежными радиальными продольными листовыми элементами, причем упомянутые радиальные продольные листовые элементы одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса, и, по меньшей мере, три из них выполняют роль такелажных элементов чехла, при этом чехол внутри полости корпуса установлен с заданным зазором относительно внутренней стенки корпуса, причем между последней и чехлом установлены боковые демпфирующие элементы, выполненные каждый в виде продольного стержня, пропущенного через отверстия, выполненные на соответствующих первых и вторых листовых элементах, установленных по высоте контейнера на заданных расстояниях, соответственно, на чехле и на внутренней стенке корпуса и расположенных параллельно днищу корпуса, причем первые и вторые листовые элементы в плане частично перекрывают друг друга и имеют форму, обеспечивающую при монтаже контейнера возможность беспрепятственной загрузки чехла в полость корпуса путем поворота чехла относительно его центральной оси, при этом демпфирующие элементы, взаимодействующие с внутренней защитной герметизирующей крышкой, выполнены в виде пружинных элементов, которые установлены на последней, каждый напротив соответствующей ячейки чехла с возможностью взаимодействия с пеналом в нормальных условиях эксплуатации металлобетонного контейнера.2. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что он содержит продольные опорные центрирующие элементы, каждый из которых установлен на соответствующем радиальном продольном листовом элементе с возможностью взаимодействия с пеналом, устанавливаемым в центральную ячейку чехла.3. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что чехол содержит установленные вдоль его центральной оси с внешней стороны диафрагм внутренние цилиндрические сегменты, каждый из которых, соответственно, соединен с диафрагмами и установлен с возможностью взаимодействия с пеналом, устанавливаемым в периферийную ячейку чехла.4. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что радиальные продольные листовые элементы соединены с диафрагмами с помощью шиповых соединений.5. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что первые и вторые листовые элементы по высоте контейнера установлены через один.6. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что смежные наружные цилиндрические сегменты с наружной стороны чехла с помощью первых листовых элементов соединены между собой и с расположенным между ними радиальным продольным листовым элементом.7. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что чехол снабжен тангенциальными продольными стержневыми элементами, каждый из которых расположен с наружной стороны чехла и соединен с соответствующими радиальным продольным листовым элементом и с наружными цилиндрическими сегментами.8. Металлобетонный контейнер по п.7, отличающийся тем, что смежные наружные цилиндрические сегменты с наружной стороны чехла с помощью первых листовых элементов соединены между собой и с расположенным между ними тангенциальным продольным стержневым элементом.9. Металлобетонный контейнер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен опорными демпфирующими элементами для пеналов.10. Металлобетонный контейнер по п.9, отличающийся тем, что опорные демпфирующие элементы для пеналов установлены в нижней части чехла и выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль оси соответствующей ячейки чехла при аварийном нагружении пенала, устанавливаемого в последнюю.11. Металлобетонный контейнер по п.9, отличающийся тем, что опорные демпфирующие элементы для пеналов установлены на днище корпуса, каждый напротив соответствующей ячейки чехла.