КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 года по МПК G21F5/08 

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), в частности к металлобетонным контейнерам для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК.

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/или хранения ОЯТ. При этом, исходя из технико-экономических требований по снижению затрат на организацию контейнерного хранения ОЯТ, возникает необходимость создания контейнеров относительно большого полезного объема (с максимальной вместимостью) при определенных (в частности, транспортных) ограничениях их по наружному габариту.

Известен складской контейнер для пеналов и топливных кассет по патенту DD 224144 A1, G21С 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 для хранения и транспортировки отработавших тепловыделяющих сборок, содержащий корпус, в котором размещена забетонированная многоместная кассета (чехол), включающая соединенные между собой диафрагмы с трубами-ячейками для установки отработавших тепловыделяющих сборок, крышку, выполненную под углубление в верхней части корпуса, и такелажные узлы, расположенные на корпусе (RU 2154316 С2, G21F 5/008, 2000 г.).

Однако бетонирование многоместной кассеты (чехла) в корпусе контейнера предполагает загрузку ТВЭЛ непосредственно в контейнер, что неприемлемо для загрузки ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК в условиях существующей инфрастуктуры АЭС (подобный контейнер по условиям габаритов и существующих на АЭС грузоподъемных средств не может доставляться в горячую камеру).

Также известен металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов по патенту RU 2189648 С1, G21F 5/008, 2002 г. Известный контейнер содержит корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками и торцевыми демпфирующими элементами, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями-ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, и такелажные узлы, расположенные на корпусе. Количество ячеек в чехле и их взаимное расположение определяются по условиям радиационной и ядерной безопасности. Места расположения промежуточных диафрагм по высоте чехла и количество этих диафрагм определяются количеством и местами расположения силовых поясов, устанавливаемых в чехол пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, и выбираются таким образом, чтобы обеспечить возможность установки в чехол пеналов различных типоразмеров. Торцевые демпфирующие элементы, расположенные на нижней диафрагме чехла, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса. Чехол снабжен расположенными вокруг диафрагм вдоль его продольной оси экранирующими металлическими конструкциями, соединяющими между собой диафрагмы. Известный металлобетонный контейнер обеспечивает возможность безопасной транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ и позволяет использовать существующую инфраструктуру, предназначенную для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18.

Однако известный металлобетонный контейнер имеет относительно небольшую вместимость, что обусловлено тем, что он предназначен для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ в ограниченных габаритах цельнометаллических контейнеров типа ТК-18. Вместе с этим целевые характеристики известного металлобетонного контейнера не отвечают целевым характеристикам контейнеров, предназначенных для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является металлобетонный контейнер для транспортировки (транспортирования) ОЯТ реакторов РБМК («Металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК». Зубков А.А., Фромзель В.Н. и др. Журнал «Теплоэнергетика», №11, 1996 г., с.40-44. «Актуальные вопросы разработки контейнеров для хранения отработавшего ядерного топлива». Брасас С.К. Журнал «Теплоэнергетика», №11, 1996 г., с.31-39). Известный контейнер содержит корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками, выполненными под углубление в верхней части корпуса, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями (ячейками) для установки пучков отработавших сборок ТВЭЛ и центральную трубу с хвостовиком для грузового захвата, и такелажные узлы (цапфы), расположенные на корпусе. Центры упомянутых отверстий в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы. На днище корпуса расположена опора-демпфер, выполненная в виде верхнего и нижнего опорных колец, соединенных стальными ребрами, деформируемыми в случае удара. При транспортировании контейнера в горизонтальном положении на его корпус надеваются торцевые демпфирующие устройства, с помощью которых обеспечивается сохранность контейнера при ударных нагрузках в момент аварийных ситуаций. Транспортные демпферы представляют собой деревянные конструкции, заключенные в тонкостенную металлическую оболочку. Конструкция корпуса контейнера предусматривает использование чехла для размещения 102 пучков тепловыделяющих сборок РБМК. Для этого отработавшие сборки ТВЭЛ подаются в горячую камеру, где от каждой из них отделяются холостые концы, вынимается центральный стальной стержень и разрезается втулка, обеспечивающая взаимное расположение двух пучков ТВЭЛ сборки. Для размещения пучков тепловыделяющих элементов в чехле, изготовленном из нержавеющей стали, предусмотрены 102 открытые сверху трубы, заваренные в верхней решетке чехла и не доходящие до его днища. Для обеспечения требуемого взаимного расположения чехловых труб и предотвращения их недопустимых прогибов при аварии, связанной с падением контейнера, в чехле установлено пять диафрагм, охватываемых установленной по высоте чехла цилиндрической перфорированной обечайкой.

Известный металлобетонный контейнер имеет относительно большой полезный объем, однако количество размещаемых в контейнере пучков ТВЭЛ ограничено конструктивно наличием труб для размещения ТВЭЛ, что обуславливает увеличение шага ячеек и, соответственно, ограничивает их количество. Вместе с этим наличие цилиндрической перфорированной обечайки, установленной по высоте чехла вокруг диафрагм, с одной стороны ухудшает условия теплоотвода от ОЯТ и приводит к повышению температуры нагрева ТВЭЛ, а с другой стороны - уменьшает площадь поперечного сечения, в пределах которого могут быть размещены ячейки, что также ограничивает количество последних. К недостаткам известного контейнера также можно отнести то, что в нем не предусмотрены средства амортизации чехла при возможных аварийных ситуациях.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании металлобетонного контейнера, обладающего повышенной вместимостью, в сравнении с существующими металлобетонными контейнерами, и при этом отвечающего всем требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами в части безопасности хранения и транспортирования ядерного топлива на объектах использования атомной энергии.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известном контейнере для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащем корпус, в котором помещен чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с ячейками для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральную трубу с хвостовиком для грузового захвата, по меньшей мере одну защитную герметизирующую крышку, выполненную под углубление в верхней части корпуса, такелажные узлы, расположенные на корпусе, причем центры ячеек в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы, согласно изобретению диафрагмы чехла жестко соединены посредством продольных стержневых элементов, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла. При этом контейнер содержит трубчатые элементы, которые установлены в фиксированном положении соответственно между смежными диафрагмами чехла соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек. Чехол снабжен опорными демпфирующими элементами, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы.

Вместе с этим ячейки выполнены каждая с возможностью установки пучка тепловыделяющих элементов, помещенного в ампулу.

В последнем варианте чехол снабжен торцевыми подпружиненными элементами, которые установлены на нижней диафрагме, каждый напротив соответствующей ячейки, с возможностью взаимодействия с ампулой в нормальных условиях эксплуатации контейнера.

Кроме того, контейнер в качестве трубчатых элементов содержит трубчатые элементы из борсодержащей стали.

Опорные демпфирующие элементы выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла при аварийном нагружении последнего.

Вместе с этим в плане (т.е. на виде сверху) продольные стержневые элементы установлены заподлицо с диафрагмами.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет при тех же габаритах контейнера существенно повысить его вместимость при одновременном обеспечении экологической (радиационной и ядерной) безопасности. Повышение вместимости контейнера в конечном счете дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ.

На фиг.1 схематично показан контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - чехол (дистанционирующая решетка), общий вид, продольный разрез (ампулы с пучками тепловыделяющих элементов условно не показаны); на фиг.3 - нижняя диафрагма чехла, вид по А на фиг.2; на фиг.4 - размещение ячеек на диафрагме чехла, поперечный разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - торцевой подпружиненный элемент, установленный на нижней диафрагме чехла, элемент В на фиг.2, продольный разрез.

В варианте осуществления изобретения контейнер выполнен, например, металлобетонным и предназначен для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива реакторов типа РБМК. Контейнер содержит корпус 1 с днищем 2, защитные герметизирующие крышки 3-5, расположенные одна над другой на едином основании (не показано), вставленный в полость «а» корпуса 1 чехол (дистанционирующую решетку) 6 и расположенные на корпусе такелажные узлы 7. Защитные герметизирующие крышки 3 и 4 выполнены под углубление в верхней части корпуса 1. Чехол 6 включает соединенные между собой диафрагмы 8-10 с ячейками «b» для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральную трубу 11 с хвостовиком 12 для грузового захвата. Центры ячеек «b» в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью 13 центральной трубы 11. По существу ячейки «b» для установки пучков ТВЭЛ размещаются с постоянным шагом в гексагональной схеме. В варианте осуществления изобретения пучки ТВЭЛ помещаются в ампулах 14, что упрощает обращение с ОЯТ. Вместе с этим использование ампул повышает безопасность выгрузки пучков ТВЭЛ из контейнера в случае их разрушения.

Диафрагмы 8-10 чехла жестко соединены между собой также посредством продольных стержневых элементов 15, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла 6, которая геометрически совмещена с продольной осью 13 центральной трубы 11. В варианте выполнения в плане (т.е. на виде сверху) продольные стержневые элементы 15 установлены заподлицо с диафрагмами 8-10 (т.е. не выступают за габарит диафрагм). В варианте осуществления изобретения продольные стержневые элементы 15 в поперечном сечении имеют прямоугольную форму и расположены по периферии диафрагм в зонах, свободных от ячеек «b».

Прочностные характеристики чехла (дистанционирующей решетки) обеспечиваются диафрагмами 8-10 и связывающими (скрепляющими) их между собой центральной трубой 11 и продольными стержневыми элементами 15. Места расположения промежуточных диафрагм 9 по высоте чехла 6 и количество этих диафрагм определяются условиями опирания пучков ТВЭЛ и равномерным распределением действующих на них нагрузок в случае возможного аварийного нагружения контейнера в поперечном направлении. В варианте осуществления изобретения допустимый уровень ударных нагрузок, действующих на контейнер при возможных аварийных ситуациях, определен величиной перегрузок, равных 100...150 ед.изм..

Для снижения величины перегрузок, действующих на пучки ТВЭЛ, до допустимого уровня во всех аварийных ситуациях, регламентированных нормативными документами РФ и рекомендациями МАГАТЭ, при любых, в том числе и наиболее неблагоприятных углах падения контейнера, предусматривается помещение контейнера в разъемный демпфирующий кожух, т.е. предусматривается использование контейнера в составе транспортно-упаковочного комплекта, включающего собственно контейнер и разъемный демпфирующий кожух (не показано).

Помещение пучков ТВЭЛ в ампулы 14, в сравнении с ближайшим аналогом, позволяет отказаться от использования в чехле труб для размещения пучков ТВЭД, что, в свою очередь, позволяет уменьшить шаг размещения ячеек «b» в гексагональной схеме и, таким образом, позволяет увеличить количество ячеек и, следовательно, вместимость контейнера. При этом в сравнении с трубами тонкостенные ампулы имеют меньший диаметр, что при одном и том же шаге размещения ячеек позволяет увеличить размер перемычек между ячейками. Минимальный размер перемычек между ячейками может быть определен из допустимого уровня ударных нагрузок, действующих на контейнер. Исходя из минимального размера перемычек и диаметра ампулы, может быть определен минимальный шаг ячеек, что позволяет увеличить количество ячеек, например, при том же, что и у ближайшего аналога, диаметре диафрагм чехла. Увеличение количества пучков ТВЭД, размещаемых в контейнере, с одновременным уменьшением шага (расстояния) между ними вызывает необходимость использования в чехле конструкций, экранирующих (изолирующих) пучки ТВЭЛ друг от друга, с целью обеспечения требований по ядерной безопасности. Шаг размещения ТВЭЛ должен быть таким, чтобы эффективный коэффициент размножения нейтронов не превышал 0,95 при хранении и транспортировании ядерного топлива при нормальной эксплуатации, нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии (ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА НА ОБЪЕКТАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ НП-061-05, Утверждены постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 30 декабря 2005 г., №23, М., 2005. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ НП-053-04, Утверждены постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 4 октября 2004 г., №5, М., 2004).

В качестве экранирующих конструкций, поглощающих нейтроны, контейнер содержит трубчатые элементы 16 и 17, которые установлены в фиксированном положении соответственно между смежными диафрагмами чехла 6 соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам «b». Трубчатые элементы по своей толщине «вписываются» в габариты перемычек между ячейками «b», при этом в плане (т.е. на виде сверху) разнесены относительно друг друга и, таким образом, не требуют увеличения шага ячеек. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек. В варианте осуществления изобретения фиксация взаимного положения трубчатых элементов и диафрагм в поперечной плоскости чехла обеспечивается, например, с помощью соответствующих кольцевых расточек, выполненных в диафрагмах (по существу используется шиповое соединение трубчатых элементов и диафрагм), при этом внутренний диаметр трубчатых элементов выполнен не менее диаметра ячейки чехла. В варианте выполнения контейнер содержит трубчатые элементы, выполненные, например, из борсодержащей стали. Такое выполнение повышает эффективность поглощения нейтронов. Учитывая, что по условиям ядерной безопасности к трубчатым элементам не предъявляется требование по герметичности их цилиндрической обечайки, последние могут быть выполнены посредством гибки из тонколистового проката, выполненного из борсодержащей стали (таким образом, для этой цели не требуется изготовление специальных труб).

В варианте осуществления изобретения в технологическом процессе загрузки пучков ТВЭЛ в контейнер, предполагающем предварительное размещение пучков ТВЭЛ в чехле и последующую загрузку чехла в контейнер, рассматривается возможность аварийного падения чехла во внутреннюю полость «а» корпуса контейнера с высоты порядка 4...5 м. С целью снижения ударной нагрузки, действующей на чехол и, соответственно, на пучки ТВЭЛ до допустимого уровня, чехол 6 снабжен опорными (торцевыми) демпфирующими элементами 18-21, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы 10. Опорные демпфирующие элементы 18-21 выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла 6 в случае возможного аварийного нагружения последнего. В варианте осуществления изобретения демпфирующие элементы выполнены, например, в виде приваренных к нижней диафрагме 10 правильных шестиугольников (18-20) с Т-образным профилем поперечного сечения, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с центром нижней диафрагмы. При этом элементы 18-20 дополнительно соединены между собой, с центральной трубой 11 и диафрагмой 10 с помощью элементов 21, имеющих аналогичный профиль поперечного сечения.

В варианте выполнения чехол 6 снабжен торцевыми подпружиненными элементами 22, которые установлены на нижней диафрагме 10, каждый напротив соответствующей ячейки «b» с возможностью взаимодействия с ампулой 14 в нормальных условиях эксплуатации контейнера, т.е. в определенных проектом обычных (безаварийных) условиях эксплуатации. В варианте осуществления изобретения торцевой подпружиненный элемент 22 содержит центральный шток 23 с опорным плунжером 24, опирающимся через пружину 25 в днище стакана 26, который посредством втулки 27 и болтов 28 жестко соединен с нижней диафрагмой 10. Перемещение опорного плунжера 24 относительно стакана 26 ограничено торцевыми поверхностями «с» и «d». Элементы 22 обеспечивают поджатие ампул 14 с пучками ТВЭЛ к защитной герметизирующей крышке 3 контейнера с целью исключения продольных перемещений ампул относительно чехла 6 в процессе транспортировки ОЯТ, например, железнодорожным транспортом, когда контейнер находится в горизонтальном положении. В соответствии с «Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжелых грузов на железных дорогах СССР колеи 1520 мм» (ЦВ/4172, 1985 г.) и «Технологическими условиями погрузки и крепления грузов» (М., Транспорт, 1990) величина инерционной перегрузки, действующей на ампулу в продольном направлении, принята равной 1,0. Эта величина определяет величину поджатия пружины 25 элемента 22. В случае аварийного падения ампулы 14 в ячейку чехла при загрузке ОЯТ потенциальной энергии сжатия пружины 25, определенной из условий перевозки железнодорожным транспортом, недостаточно для демпфирования удара и снижения до допустимого уровня перегрузок, действующих на пучки ТВЭЛ. В этом случае процесс деформирования пружины сопровождается посадкой опорного плунжера 24 торцевой поверхностью «с» на торцевую поверхность «d» стакана 26. В качестве демпфирующего элемента в этом случае служит опорный демпфирующий элемент (по существу хвостовик) «е» ампулы 14.

Диаметр втулки 27 подпружиненного элемента 22 выбран значительно меньше диаметра ячейки «b», поэтому размер перемычек в нижней диафрагме 10 значительно больше, чем размер перемычек между ячейками в диафрагмах 8 и 9 (см. фиг.3, 4), что обеспечивает возможность установки (приварки) опорных демпфирующих элементов 18-21 с наружной стороны нижней диафрагмы 10 в зонах, расположенных между элементами 22 (по существу - посередине между рядами ячеек).

Использование металлобетонного контейнера в промышленности осуществляется следующим образом.

В горячей камере (не показано) в чехол 6 устанавливают ампулы 14, в которые помещены разделенные на пучки тепловыделяющие элементы. Ампулы 14 размещаются в ячейках «b» диафрагм 8-10, при этом взаимное расположение ампул обеспечивается чехлом (дистанционирующей решеткой) 6. Затем чехол перемещают, например, в транспортный коридор АЭС (не показано), где его загружают в полость «а» корпуса 1 контейнера до упора опорных демпфирующих элементов 18-21 в днище 2. После загрузки контейнера закрывается внутренняя защитная герметизирующая крышка 3, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки 3 с корпусом 1. Аналогичным образом закрывается защитная герметизирующая крышка 4 и производится контроль герметичности ее соединения с корпусом 1. Защитные герметизирующие крышки 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. После при необходимости производится осушение внутренней полости «а» контейнера и заполнение ее инертным газом с помощью предусмотренных на контейнера клапанных устройств (не показано). После этого контейнер с ОЯТ транспортируют к месту предварительного хранения (на территории АЭС или в прилегающем к ней хранилище). Транспортировку осуществляют в вертикальном положении. В месте промежуточного хранения загруженный контейнер может находиться длительное время. Затем контейнер с ОЯТ в горизонтальном положении транспортируют к месту окончательного хранения в региональное хранилище или на переработку. Благодаря наличию торцевых подпружиненных элементов 22 и постоянному поджатию ампул 14 к защитной герметизирующей крышке 3 обеспечивается фиксация ампул 14 относительно корпуса 1 контейнера и исключается перемещение ампул при воздействии перегрузок (например, в случае резкого торможения) в процессе транспортировки контейнера, например, железнодорожным транспортом. В варианте осуществления изобретения на период транспортировки к месту окончательного хранения (захоронения) ОЯТ с целью предохранения металлобетонного контейнера с ОЯТ от разрушения при возможных аварийных ситуациях и повышения радиационной защиты персонала при транспортировке вставляют в разъемный демпфирующий кожух (не показано).

В случае аварийного падения ампулы 14 в ячейку «b» чехла 6 при загрузке в него ОЯТ происходит сжатие пружины 25, что сопровождается посадкой опорного плунжера 24 торцевой поверхностью «с» на торцевую поверхность «d» стакана 26. При этом демпфирование удара и соответственно снижение перегрузки, действующей на ампулу, до допустимого уровня происходит за счет пластической деформации хвостовика «е» ампулы.

Опорные демпфирующие элементы 18-21, установленные на нижней диафрагме 10 чехла 6, в случае аварийного падения чехла во внутреннюю полость «а» корпуса контейнера обеспечивают снижение действующих на чехол с ампулами перегрузок до уровня, допускаемого прочностью чехла и ампул с ТВЭЛ.

Благодаря тому, что определенная часть ячеек чехла (в варианте осуществления изобретения 42 из 144) снабжена экранирующими трубчатыми элементами 16, 17, выполненными, например, из борсодержащей стали, при выбранном (минимизированном) шаге размещения ячеек обеспечивается снижение эффективного коэффициента размножения нейтронов при нормальной эксплуатации контейнера и при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии.

Транспортировка и хранение металлобетонного контейнера с ОЯТ сопровождаются достаточно интенсивным тепловыделением активной части ОЯТ. В сравнении с ближайшим аналогом повышение эффективности теплоотвода из внутренней полости «а» корпуса контейнера обеспечивается максимальным раскрытием объема чехла 6, что достигается использованием для связи диафрагм между собой, в частности продольных стержневых элементов 15 в отличие от используемой в ближайшем аналоге цилиндрической перфорированной обечайки.

Таким образом, благодаря особенности исполнения контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК изобретение позволяет создать металлобетонный контейнер, при тех же габаритах обладающий повышенной вместимостью в сравнении с существующими контейнерами и при этом отвечающий всем требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами в части безопасности хранения и транспортирования ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. В сравнении с ближайшим аналогом количество размещаемых в контейнере пучков ТВЭЛ увеличено со 102 до 144, что позволяет в ˜1,4 раза сократить количество потребных контейнеров и, соответственно, сократить площадь хранилищ для контейнеров с ОЯТ. Благодаря этому достигается возможность существенного сокращения затрат на изготовление и эксплуатацию контейнеров. В результате повышение вместимости контейнера в конечном счете дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ.

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива, в частности к металлобетонным контейнерам для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК. Контейнер отличается от известного тем, что диафрагмы чехла жестко соединены посредством продольных стержневых элементов, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла. Контейнер содержит трубчатые элементы, которые установлены в фиксированном положении, соответственно между смежными диафрагмами чехла соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек. Чехол снабжен опорными демпфирующими элементами, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы. Изобретение позволяет создать контейнер при тех же габаритах, обладающий повышенной вместимостью в сравнении с существующими контейнерами и при этом отвечающий всем требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами в части безопасности хранения и транспортирования ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий корпус, в котором помещен чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с ячейками для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральную трубу с хвостовиком для грузового захвата, по меньшей мере, одну защитную герметизирующую крышку, выполненную под углубление в верхней части корпуса, такелажные узлы, расположенные на корпусе, причем центры ячеек в плане расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы, отличающийся тем, что диафрагмы чехла жестко соединены посредством продольных стержневых элементов, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла, при этом контейнер содержит трубчатые элементы, которые установлены в фиксированном положении, соответственно между смежными диафрагмами чехла соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам, причем внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек, при этом чехол снабжен опорными демпфирующими элементами, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы.2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что ячейки выполнены каждая с возможностью установки пучка тепловыделяющих элементов, помещенного в ампулу.3. Контейнер по п. 2, отличающийся тем, что чехол снабжен торцевыми подпружиненными элементами, которые установлены на нижней диафрагме, каждый напротив соответствующей ячейки с возможностью взаимодействия с ампулой в нормальных условиях эксплуатации контейнера.4. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что в качестве трубчатых элементов содержит трубчатые элементы из борсодержащей стали.5. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что опорные демпфирующие элементы выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла при аварийном нагружении последнего.6. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что в плане продольные стержневые элементы установлены заподлицо с диафрагмами.