Баллистическая капсула для радиоактивных отходов Советский патент 1993 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к области средств для изоляции радиоактивных отходов атомных электростанций и других ядерных производств в космическом пространстве.

Целью изобретения является исключение контакта радиоа.ктивных отходов (РАО) с биосферой при аварийном возвращении капсулы на Землю за счет конструктивной реализации принципа многобарьерной за- . щиты.

Указанная цель достигается тем, что в полости корпуса капсулы дополнительно образован отсек обеспечения плавучести, заполненный пористым водонепроницаемым наполнителем и расположенный в конической части корпуса между отсеками бортового оборудования и полезной нагрузки.

Контейнер выполнен в виде цилиндра с сегментально-сферической крышкой и днищем, причем в полости контейнера параллельно его продольной оси установлены с образованием единой сотовой матрицы выполненные из пористого графита многогранные правильные призмы, каждая из которых имеет полость, где установлена ампула с отвержденными отходами. Радиус сферы днища контейнера выбирается меньше радиуса сферы силового днища капсулы. Отвержденные РАО заключены в герметичный пенал, образованный совокупностью

00 СО О -Ч Ю О

СА)

защитных коаксиальных стаканов: внутренних - коррозионно-стойких к РАО, средних - прочностных и наружных - коррозионно- стойких к окружающей среде, В свободных от ампул частях полости контейнера размещен пористый графит. Каждая ампула, контейнер и корпус капсулы снабжены пористыми фильтрами для выхода радиогенного газа.

Снабжение капсулы отсеком обеспечения плавучести вместо системы обеспечения плавучести гарантирует плавучесть капсулы при возникновении различных нештатных ситуаций. Выполнением контейнера в виде цилиндра с сегментально- сферическими крышкой и днищем и .радиусом последнего, меньшим радиуса сферы силового днища капсулы, достигается повышение безопасности удаления отходов за счет обеспечения всенаправленной амортизации полезного груза. Размещением в полости контейнера параллельно его продольной оси многогранных правильных призм в виде единой сотовой матрицы и выполнением Призм из пористого графита обеспечивается в случае разрушения контейнера индивидуальная теплозащита каждой ампулы с радиоактивными отходами. Кроме этого, отверждением радиоактивных отходов и заключением их в герметичный пенал, образованный совокупностью защитных коаксиальных стаканов: внутренних - коррозионно-стойких к РАО, средних - прочностных и наружных - коррозионно-стойких к окружающей среде, а также размещением пористого графита в свободных от ампул частях полости контейнера достигается обеспечение индивидуальной прочностной и коррозионной защиты радиоактивных отходов.

На фиг.1 изображен продольный разрез баллистической капсулы; на фиг.2 - защитный контейнер; на фиг.З - графитовая призма с ампулой.

Баллистическая капсула состоит из корпуса 1, который может быть выполнен сварным из алюминия, многослойным титановым или углепластиковым. Корпус 1 имеет теплоизолирующее пористое наполнение (не показано) и наносимое на внешнюю поверхность теплозащитное покрытие 2 на основе современных абляционных стекловолокнистых материалов или керамических плит.

Баллистическая капсула состоит из трех герметичных отсеков. Верхний отсек - отсек бортового оборудования 3 с размещёнными в нем блоками изотопного источника электроэнергии, светоимпульсного и радиомаяков, в том числе позволяющие использовать

возможности международной системы спасения Коспас-Сапсат, командно-коммутационной аппаратуры (не показаны). Нижний отсек - отсек полезной нагрузки 4

образован нижним сферическим сегментом 5 и силовым днищем 6. В отсеке установлен герметичный контейнер 7 с радиоактивными отходами (РАО). В конической части корпуса 1 между отсеком бортового оборудования 3 и отсеком полезной нагрузки 4 расположен отсек обеспечения плавучести 8, ограниченный сверху и снизу силовыми сферическими сегментами соответственно 9 и 5. Отсек обеспечения

плавучести 8 заполнен водонепроницаемым легким материалом 10 типа пено пласта, пористого алюминия или пенополиуретана.

В отсеке полезной нагрузки 4 между

контейнером 7, нижним сферическим сегментом 5 и силовым днищем 6 установлена всенаправленная амортизация 11 из слоя тонких стальных сот, плотного пенопласта или пористого алюминия толщиной до 200 мм.

Для установки контейнера 7 в отсеке полезной нагрузки 4, закрытия и герметизации стыка отсеков полезной нагрузки и обеспечения плавучести в конструкции корпуса 1 предусмотрены специальные карманы (не

показаны), обеспечивающие установку и затяжку гаек разрывных болтов или шпилек до требуемой величины.

Контейнер 7 выполнен в виде толстостенного силового цилиндра 12 с сегментально-сферическими крышкой 13 и днищем 14 из жаропрочной нержавеющей стали, титанового сплава или из композитного угле- пластикового материала толщиной 12-15 мм. Радионуклиды, переработанные в конечный продукт в виде прочной металле керамической массы 15 плотностью 8-10 г/см3 и температурой плавления , размещены в трехслойных гермопеналах из Нержавеющей стали или из высокопрочных

иридиевых, танталовых, платиновых и других сплавов с температурой плавлений, до- стигающей 3000°С. Герметичные пеналы образованы совокупностью защитных коаксиальных стаканов: внутренних 16-коррозионно- стойких к РАО, средних 17 -.. прочностных и наружных 18 - термостойких с высокой коррозионной стойкостью к воздействиям окружающей среды.

Внутренние стаканы изготавливаются из сплава, совместимого с помещаемым ра- дионуклидом, либо на его внутреннюю поверхность наносится методом плазменного напыления многослойное защитное покрытие из оксида этого же радионуклида.

Каждая ампула, состоящая из гермопе- нала с (утвержденным РАО, установлена в полости многогранной, например, правильной шестиграной призмы 19, выполненной из пористого графита. Для удаления радиогенного газа каждая ампула имеет пористый фильтр 20, а контейнер.7 и корпус 1 - дренажные клапаны (не показаны). Снаряженные графитовые призмы размещены в контейнере 7 параллельно его продольной оси с образованием единой сотовой матрицы, а в свободных от призм 19 частях полости контейнера размещен пористый графит.

Техническое решение является примером применения концепции глубокой обороны, предусматривающей создание на пути проникновения особо опасных радионуклидов в биосферу Земли многоступенчатых технических барьеров и дающей определенную гарантию достижения высокой степени безопасности. При аварийном возвращении капсулы на Землю расположение контейнера 7 с РАО, составляющего большую часть массы баллистической капсулы, на нижнем сферическом днище позволяет обеспечить устойчивость капсулы в атмосфере во всем диапазоне возможных скоростей и высот. Конструкция контейнера гарантирует его целостность в случаях аварийного приземления баллистической капсулы на скальный или мерзлый грунт с максимально возможными значениями скорости установившегося свободного падения со скоростью 70-100 м/с, а теплозащита капсулы и индивидуальная защита каждой ампулы исключает разрушение ампулы при температурах, достигающих 6000°С.

Формула изобретения

Баллистическая капсула для радиоактивных отходов (РАО), содержащая конический корпус с сегментально-сферическим силовым днищем, в полости которого образованы герметичные отсек бортового оборудования, расположенный в верхней части

корпуса, и отсек полезной нагрузки для размещения внутри него контейнера, систему амортизации последнего, установленную между корпусом и контейнером, и теплозащиту корпуса и силового днища, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью исключения контакта РАО с биосферой при аварийном возвращении капсулы на Землю за счет конструктивной реализации принципа много- барьерной защиты, в полости корпуса

капсулы дополнительно образован отсек обеспечения плавучести, заполненный пористым водонепроницаемым наполнителем и расположенный в конической части корпуса между отсеками бортового оборудования

и полезной нагрузки, а контейнер выполнен в виде цилиндра с сегментально-сферическими крышкой и днищем, причем в полости контейнера параллельно его продольной оси установлены с образованием единой сотовой матрицы выполненные из пористого графита многогранные правильные призмы, каждая из которых имеет полость, где установлена ампула с отвержденными отходами, заключенными в герметичный пенал,

образованный совокупностью защитных коаксиальных стаканов: внутренних - коррозионно-стойких к РАО, средних - прочностных и наружных - коррозионно-стойких к окружающей среде, а в свободных от ампул

частях полости контейнера размещен пористый графит, при этом каждая ампула, контейнер и корпус капсулы снабжены пористыми фильтрами для выхода радиогенного газа, а радиус сферы днища контейнера меньше радиуса сферы силового днища капсулы.

Ј.

Использование: изобретение относится к области средств для изоляции радиоактив- ных отходов атомных электростанций и других ядерных производств в космическом пространстве. Сущность изобретения: с целью исключения контакта радиоактивных отходов с биосферой при аварийном возвращении капсулы на Землю за счет конструктивной реализации принципа многобарьерной защиты, капсула содержит конический корпус, в полости которого образованы герметичные отсеки бортового оборудования, полезной нагрузки и обеспечения плавучести. Последний отсек запол- .нен водонепроницаемым наполнителем, а в отсеке полезной нагрузки установлен контейнере всенаправленной амортизацией. В полости контейнера установлены многогранные правильные графитовые призмы, образующие единую сотовую матрицу, причем в полости каждой призмы установлена герметичная ампула с отвержденными отходами. 3 ил. Ё

Фиг. /

/9