Транспортный контейнер для отработанных ионообменных смол Российский патент 2020 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к области атомного машиностроения и представляет собой транспортный контейнер для отработанных ионообменных смол предназначенный для транспортирования и перегрузки транспортной воды с отработанной ионообменной смолой (ОИОС) из буферных хранилищ накопления ОИОС в емкости приема ОИОС на АЭС.

Аналогичные устройства для транспортирования и перегрузки ОИОС, отвечающие национальным и международным правилам обращения с ОИОС, не выявлены в Российской Федерации (РФ), зарубежный транспортный контейнер (патент DE 2313786 В2, TRANSNUKLEAR TRANSPORTE UND DIENSTLEISTUNGEN GMBH, 26.09.1974) имеет сложное конструктивное исполнение, и как следствие, меньшую надежность и безопасность при работе с ОИОС.

Согласно современному уровню техники в РФ не существует транспортного контейнера для отработанных ионообменных смол, отвечающего национальным и международным правилам транспортирования и перегрузки ОИОС. Поэтому задачей настоящего изобретения является создание транспортного контейнера для ОИОС, который обеспечивает как безопасное заполнение и опорожнение контейнера, так и правила безопасности при перевозке радиоактивных веществ.

Предлагаемый в данном изобретении транспортный контейнер 1 (фиг. 1 и фиг. 2) состоит из герметичной емкости 2 с разъемным фланцевым соединение выше уровня заполнения емкости ОИОС, установленной на экранирующую емкость 3, которая обеспечивает биологическую защиту обслуживающему персоналу от радиационного излучения ОИОС. А также комплекта подключения 7 контейнера 1 (фиг. 2) в состав которого входят трубопроводы и гибкие рукава с быстроразъемными соединениями (БРС) для присоединения к стационарным системам энергообеспечения зданий АЭС. Перечисленное оборудование, а также шкаф управления 8, устанавливаются на раму 9 контейнера 1 (фиг. 2), которая обеспечивает защиту оборудования от внешнего воздействия окружающей среды. Кроме того, рама 9 позволяет осуществлять установку контейнера 1 с помощью съемного приспособления 10 (фиг. 2) на специальный автотранспорт и перевозить его по территории АЭС.

В зарубежной практике (патент DE 2313786) контейнер для ОИОС имеет герметичную емкость цилиндрической формы с двойными стенками, для приема ОИОС и разделения гранулированной смолы и водной суспензии ОИОС прокачкой ее в заданном объеме. Через линию опорожнения отработанная ионообменная смола вымывается из контейнера. Перегрузка водной суспензии смолы и транспортной воды контейнера для ОИОС осуществляется насосными агрегатами. Измерительные устройства, установленные в контейнере, контролируют уровень водной суспензии смолы и транспортной воды во время технологического процесса. Рассматриваемый зарубежный контейнер для ОИОС имеет сложную конструкцию герметичной емкости с двойными стенками и требует наличие насосных агрегатов для перегрузки суспензии смолы и транспортной воды.

Задачей поставленной предлагаемым изобретением, является разработка транспортного контейнера для ОИОС, обеспечивающего качественную и безопасную перегрузку ОИОС контейнером и транспортирование ОИОС.

В предлагаемом изобретении операции по перегрузке (приему и выгрузке) ОИОС осуществляются системами буферных хранилищ накопления и приема ОИОС на АЭС. Заполнение контейнера водной суспензией ОИОС (смола/вода) осуществляется насосными агрегатами системы буферных хранилищ ОИОС в режиме прокачки через контейнер с расходом до 8 м³/ч, максимальным давлением 1 МПа и отношением смола/вода равным 1/5-1/10. Время прокачки ОИОС определяется требованием заполнения герметичной емкости контейнера водной суспензией ОИОС (смола/вода) в отношении равным 1/1. Контроль заданного объема ОИОС в герметичной емкости выполняется по уровнемеру. Контейнер для ОИОС обеспечивает фильтрацию и осаждение принимаемой ОИОС в заданном объеме в герметичную емкость.

В отличии от зарубежного контейнера (патент DE 2313786), предлагаемый контейнер имеет фильтр щелевой патронного типа 4 (фиг. 1 и фиг. 3), состоящий из гильзы 11 и фильтроэлемента 12, и днище щелевое барботажное 5 (фиг. 1 и фиг. 4), содержащее сито фильтр-чана щелевого типа 13, барботажный диск 14 с ребром жесткости 15, патрубок подвода воздуха 16 и барботажный коллектор 17. Фильтр щелевой патронного типа 4 во время загрузки водной суспензии ОИОС в герметичную емкость 2 отделяет смолу и осаждает ее на сито фильтр-чана 13. Основное преимущество фильтра щелевого патронного типа 4 (фиг. 1 и фиг. 3) в том, что фильтроэлемент 12 не забивается отработанной ионообменной смолой, так как возникает эффект Коберли. При этом крупные частицы ОИОС сталкиваются на фильтроэлементе 12 и образуют купол, задерживая крупные фракции, но свободно пропуская микродисперсную составляющую ОИОС. Купол после разрушения мгновенно восстанавливается.

Преимущества использования фильтра щелевого типа во время операции по приему ОИОС в предлагаемом контейнере следующие:

- способность к самоочищению;

- снижение гидравлического сопротивления;

- снижение износа оборудования;

- увеличение срока эксплуатации оборудования.

В отличии от зарубежного контейнера (патент DE 2313786) в предлагаемом контейнере технологическая операция выгрузки осуществляется с использованием сжатого воздуха вместо прокачки ОИОС насосным агрегатом (фиг. 1).

Предварительно, перед операцией выгрузки ОИОС, необходимо выполнить операцию получения однородной взвеси ОИОС в транспортной воде (равномерное распределение ОИОС в воде герметичной емкости 2), операция осуществляется методом барботажа ОИОС сжатым воздухом. Вовремя барботажа сжатый воздух подается через патрубок подвода 16 и барботажный коллектор 17 под барботажный диск 14, обеспечивая образование однородной взвеси ОИОС (фиг. 4). Барботажный диск 14 предназначен для равномерного распределения воздуха во время операции барботажа. Ребро 15 обеспечивают днищу необходимую жесткость для предотвращения прогиба под весом ОИОС. После окончания барботажа выполняется операция выгрузки ОИОС с транспортной водой в емкость приема здания АЭС. Операция выгрузки ОИОС выполняется подачей сжатого воздуха в верхнюю часть герметичной емкости 2 на поверхность водной суспензии ОИОС для равномерного вытеснения среды в емкость приема ОИОС.

Во время операции перегрузки (загрузка и выгрузка) ОИОС дополнительно используется электроприводная механическая мешалка 6 (фиг. 1 и фиг. 5), которая сохраняет однородной состояние взвеси ОИОС в течение всего технологического процесса перегрузки ОИОС. Конструктивная установка мешалки 6 в герметичную емкость 2 отличается от аналога тем, что соединение электропривода 18 с механической частью мешалки 19 осуществляется с помощью магнитной муфты без проходки в корпусе герметичной емкости 2.

Важным элементом контейнера для ОИОС является экранирующая емкость 3 (фиг. 1 и фиг. 6), которая в данном изобретении отличается тем, что обеспечивает биологическую защиту за счет толстостенной стальной обечайки 20 с толщиной стенки не менее 50 мм, а также является опорой герметичной емкости 2 на верхнем фланцевом соединении 21. Кроме того, на дне экранирующей емкости закреплено демпфирующее устройство 22. Демпфирующее устройство 22 предупреждает развитие аварийной ситуации при падении транспортного контейнера и отличается тем, что основным конструктивным элементом демпфирующего устройства является набор стальных труб, которые гасят ударную нагрузку при падении контейнера и исключают утечку ОИОС из герметичной емкости. В данном изобретении экранирующая емкость является также локализующим элементом безопасности при нештатных протечках ОИОС из герметичной емкости.

Преимущества использования предлагаемой конструкции контейнера и технологии перегрузки ОИОС заключаются в следующем:

- выгрузка ОИОС сжатым воздухом исключает использование насосного агрегата;

- изменение параметров сжатого воздуха дает возможность изменять время выполнения операций при выгрузке и барботаже ОИОС;

- исключаются внешние протечки ОИОС за счет исполнения герметичной емкости с верхним расположением фланцевого разъема, использования экранирующей емкости как локализующего элемента, установкой демпфирующего устройства на аварийные ситуации, применением магнитной муфты в мешалке, а также использование более простой и надежной конструкции транспортного контейнера для ОИОС.

Изобретение поясняется следующими чертежами, представленными на фиг. 1÷6:

фиг. 1 - схема выгрузки ОИОС сжатым воздухом;

фиг. 2 - контейнер для ОИОС;

фиг. 3 - фильтр щелевой;

фиг. 4 - днище щелевое барботажное

фиг. 5 - мешалка механическая электроприводная;

фиг. 6 - экранирующая емкость.

Изобретение относится к области атомного машиностроения и представляет собой транспортный контейнер для отработанных ионообменных смол (ОИОС). Транспортный контейнер для транспортирования ОИОС, обеспечивающий безопасное заполнение и опорожнение контейнера и правила безопасной перевозки радиоактивных веществ, состоит из герметичной емкости для ОИОС, установленной на экранирующей емкости биологической защиты, комплекта подключения и шкафа управления, перечисленное оборудование установлено на раме транспортного контейнера. Выгрузка и барботаж ОИОС осуществляются сжатым воздухом, конструкция герметичной емкости выполнена с верхним расположением фланцевого разъема, используются щелевой фильтр патронного типа и днище щелевое барботажное, установлена электроприводная механическая мешалка с магнитной муфтой, применена экранирующая емкость локализующего типа с демпфирующим устройством. Изобретение позволяет использовать сжатый воздух при выгрузке и барботаже ОИОС. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Транспортный контейнер для транспортирования отработанных ионообменных смол (ОИОС), обеспечивающий безопасное заполнение и опорожнение контейнера и правила безопасной перевозки радиоактивных веществ, состоящий из герметичной емкости для ОИОС, установленной на экранирующей емкости биологической защиты, комплекта подключения и шкафа управления, перечисленное оборудование установлено на раме транспортного контейнера, отличающийся тем, что выгрузка и барботаж ОИОС осуществляются сжатым воздухом, конструкция герметичной емкости выполнена с верхним расположением фланцевого разъема, используются щелевой фильтр патронного типа и днище щелевое барботажное, установлена электроприводная механическая мешалка с магнитной муфтой, применена экранирующая емкость локализующего типа с демпфирующим устройством.

2. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что выгрузка ОИОС осуществляется сжатым воздухом от системы энергообеспечения здания АЭС, исключая дополнительное использование насосного агрегата.

3. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что барботаж ОИОС осуществляется сжатым воздухом от системы энергообеспечения здания АЭС, исключая дополнительное использование насосного агрегата.

4. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что изменение параметров сжатого воздуха дает возможность изменять время выполнения операций при выгрузке и барботаже ОИОС.

5. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что конструкция герметичной емкости контейнера имеет разъемное фланцевое соединение выше уровня заполнения емкости ОИОС транспортной водой, что исключает ее пролив при разгерметизации фланцевого соединения емкости.

6. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что в герметичную емкость установлена электроприводная механическая мешалка, соединение электродвигателя с механической частью мешалки выполнено с помощью магнитной муфты без проходки в корпусе герметичной емкости.

7. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что герметичная емкость контейнера имеет более простую и надежную одностенную стандартизованную конструкцию.

8. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что в конструкции применен фильтр щелевой патронного типа и днище щелевое барботажное с ситом фильтра-чана, что обеспечивает конструкцию следующими преимуществами: способностью к самоочищению, минимизируют гидравлическое сопротивление, увеличивают срок эксплуатации изделия.

9. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что исключаются внешние протечки ОИОС за счет исполнения экранирующей толстостенной емкости как локализующего элемента.

10. Транспортный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что имеет демпфирующее устройство, основным конструктивным элементом демпфирующего устройства является набор стальных труб, демпфирующее устройство исключает разгерметизацию герметичной емкости при падении контейнера во время аварийной ситуации.