КОРПУС КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2018 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для перемещения и хранения радиоактивных материалов преимущественно в составе транспортно-упаковочных комплектов (ТУК).

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива [Описание изобретения к патенту RU 2510770, приоритет 14.11.2012, опубликовано 10.04.2014] включающий корпус, литой стакан с днищем. Стакан с днищем выполнен за одно целое из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и снабжен наружной оребренной оболочкой (кольцевым кожухом) из нержавеющей стали. Стакан содержит антикоррозионное покрытие, нанесенное на его внутренние поверхности (поверхности внутренней полости стакана) и на часть его наружных поверхностей методом газодинамического напыления (гиперзвуковой металлизации), представляющее собой коррозионностойкую композицию. На наружных поверхностях стакана антикоррозионное покрытие нанесено, например, в местах установки защитной герметизирующей крышки стакана и торцевого противоударного демпфера. В варианте осуществления изобретения коррозионностойкая композиция включает никель и хром и по своему химическому составу отвечает составу коррозионностойкой стали типа 08Х18Н10Т.

Недостатком известного контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива является его низкая технологичность обусловленная сложностью и высокой трудоемкостью нанесения коррозионностойкой композиции включающей никель. Кроме того коррозионностойкая композиция, наносимая на внутренние поверхности стакана имеет небольшую толщину и даже незначительный ее износ при проведении дезактивации контейнера после выгрузки из него тепловыделяющих сборок с ОЯТ, может привести к преждевременному выходу из строя всего контейнера.

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива [Описание к патенту на полезную модель RU 9998, приоритет 23.07.1998, опубликовано 16.05.1999]. Известный контейнер содержит коаксиально расположенные металлические наружный и внутренний стаканы, полость между которыми заполнена радиационно-защитным материалом, при этом внутренняя полость контейнера имеет герметичное перекрытие, тепловые мосты для отвода тепла от тепловыделяющих сборок. Герметичное перекрытие внутренней полости контейнера состоит из двух герметизирующих крышек. Конструктивной особенностью контейнера является то, что внутренний стакан, наружный стакан и «тепловые мосты» представляют собой монолит из литьевого сплава ферритного высокопрочного чугуна.

К недостаткам известного контейнера можно отнести низкие эксплуатационные характеристики контейнера, связанные со сложностью проведения работ по дезактивации его внутренних поверхностей после выгрузки из него тепловыделяющих сборок с ОЯТ, что обусловлено неприспособленностью высокопрочного чугуна к воздействию дезактивационных растворов.

Наиболее близкой и взятой за прототип является конструкция известного транспортного упаковочного комплекта (ТУК) для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) [Описание к патенту на полезную модель RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006) включающая корпус контейнера, герметичный стакан, внутреннюю и наружную крышки, выполненные из нержавеющей стали, установленные на корпусе со средствами крепления и уплотнения и образующие с корпусом два барьера герметичности, чехол с каналами из нержавеющей стали для установки отработавших тепловыделяющих сборок, вставленный в герметичный стакан, установленный с натягом в корпусе контейнера. Корпус контейнера выполнен из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Герметичный внутренний стакан образован облицовкой из нержавеющей стали внутренней поверхности корпуса, торцевой поверхности корпуса под установку крышек.

К недостаткам известного транспортного упаковочного комплекта (ТУК) для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) можно отнести низкую технологичность конструкции обусловленную сложностью монтажа облицовки корпуса контейнера, представляющей собой герметичный стакан из нержавеющей стали, устанавливаемый с натягом в корпус контейнера. Облицовка из нержавеющей стали имеет высокую стоимость, высокую трудоемкость ее нанесения.

Технический результат предлагаемого корпуса контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов заключается в обеспечении высокой технологичности изготовления конструкции за счет уменьшения трудоемкости работ и снижения времени на изготовление, повышении стойкости внутренней поверхности корпуса контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов к проведению дезактивационных работ.

Достигается технический результат тем, что в корпусе контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов, включающем корпус с облицованной нержавеющей сталью торцевой поверхностью под установку крышек, отливаемом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутренний стакан, внутренний стакан выполнен в виде обечайки, неподвижно зафиксированной в корпусе за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, и приваренного к обечайке днища, причем обечайка и днище выполнены из нержавеющей ферритной стали с содержанием хрома не менее 13%.

На фиг. 1 представлен корпус контейнера для перемещения и/или хранения радиоактивных материалов в разрезе.

Корпус контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов включает отливаемый из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом корпус 1, внутренний стакан, состоящий из обечайки 3 и приваренного к ней днища 4. Обечайка 3 и днище 4 выполнены из нержавеющей ферритной стали с содержанием хрома не менее 13%, (например, сталь 08X13). Обечайка 3 неподвижно зафиксирована в корпусе 1 за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса 1. Торцевая поверхность 2 под установку крышек корпуса 1 облицована нержавеющей сталью. В стенках корпуса выполнены полости, которые заполнены нейтронно-защитным материалом 5.

Реализовано предлагаемое изобретение может быть следующим образом. При изготовлении отливки корпуса 1 в литейную форму в качестве литейного стержня устанавливают обечайку 3. После заполнения литейной формы расплавом высокопрочного чугуна с шаровидным графитом литейную форму охлаждают. По мере охлаждения расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, залитого в литейную форму, вследствие кристаллизации происходит его усадка за счет которой обеспечивается надежное фиксирование обечайки 3 внутреннего стакана в отливке корпуса 1. Затем литейную форму разбирают и проводят механическую обработку отливки корпуса 1. Затем внутри отлитого корпуса 1 к обечайке 3 приваривают днище 4. На торцевую поверхность 2 под установку крышек корпуса 1 наносят облицовку из нержавеющей стали. Каналы корпуса 1 заполняют нейтронно-защитным материалом 5.

Благодаря тому, что внутренний стакан представляет собой обечайку, обеспечивается возможность увеличения толщины его стенки по сравнению с конструкциями, рассматриваемыми в качестве аналогов, а, следовательно, и возможность использования нержавеющих ферритных сталей для его производства, стойких к воздействию дезактивационных растворов, что позволяет отказаться от использования никелевого покрытия.

В данной конструкции нет необходимости в применении дорогостоящих и трудоемких операций по нанесению никелевого покрытия на внутреннюю поверхность внутреннего стакана корпуса, что упрощает и удешевляет технологию изготовления корпуса контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов.

Благодаря тому, что внутренний стакан крепится в корпусе за счет усадки расплава высокопрочного чугуна в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, обеспечивается не только его надежное фиксирование, но и сопряжение всей наружной поверхностью внутреннего стакана с внутренней поверхностью корпуса, что обеспечивает максимально возможную площадь их контакта, а, следовательно, и хороший теплоотвод.

Изготовление внутреннего стакана составным в виде обечайки, влитой к корпус, т.е. крепящейся в отливке корпуса за счет усадки расплава высокопрочного чугуна в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, и приваренного к обечайке днища позволяет существенно повысить технологичность конструкции по сравнению с известными аналогами за счет исключения трудоемких операций по формированию внутреннего стакана из футеровки или никелевого покрытия, имеющих ограниченную толщину, возможности создания внутреннего стакана из нержавеющей ферритной стали, стойкой к дезактивационным растворам, с большой толщиной стенки, а, следовательно, более стойкой к износу при проведении дезактивационных работ.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Описание изобретения к патенту RU 2510770, приоритет 14.11.2012, опубликовано 10.04.2014.

2. Описание к патенту на полезную модель RU 9998, приоритет 23.07.1998, опубликовано 16.05.1999.

3. Описание к патенту на полезную модель RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006.

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для перемещения и хранения радиоактивных материалов преимущественно в составе транспортно-упаковочных комплектов (ТУК). Корпус контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов включает корпус, отливаемый из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, облицовку нержавеющей сталью торцевой поверхности корпуса под установку крышек, внутренний стакан. Внутренний стакан выполнен в виде обечайки, неподвижно зафиксированной в корпусе за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, и приваренного к обечайке днища. Обечайка и днище выполнены из нержавеющей ферритной стали с содержанием хрома не менее 13%. Изобретение позволяет обеспечить высокую технологичность изготовления конструкции за счет уменьшения трудоемкости работ и снижения времени на изготовление. 1 ил.

Корпус контейнера для перемещения и хранения радиоактивных материалов, включающий корпус с облицованной нержавеющей сталью торцевой поверхностью под установку крышек, отливаемый из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутренний стакан, отличающийся тем, что внутренний стакан выполнен в виде обечайки, неподвижно зафиксированной в корпусе за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, и приваренного к обечайке днища, причем обечайка и днище выполнены из нержавеющей ферритной стали с содержанием хрома не менее 13%.