Контейнер для хранения порошка отработавшего ядерного топлива

Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть применена для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и других радиоактивных материалов.
Известен «Универсальный контейнер для сыпучих грузов» (Патент РФ 113724, опубл. 27.02.2012), содержащий емкость с верхним загрузочным отверстием и нижним разгрузочным отверстием, силовой каркас, причем в качестве силового каркаса использована строповая конструкция, образованная строповыми лентами с петлями 4 на концах, места пересекания которых формируют дно строповой конструкции, которое оборудовано защитным разъемным кожухом, а емкость выполнена в виде вкладыша, который снабжен защитными тоннелями с возможностью размещения у них строповых лент, верхнее загрузочное отверстие выполнено в виде рукава, а нижнее разгрузочное отверстие обеспечено загрузочным и разгрузочным клапанами соответственно, причем с вкладышем соединено по крайней мере одно поперечное силовое кольцо с помощью разъемного соединения.
Недостатками описанной полезной модели являются наличие вероятности обрыва удерживающих строп, а также отсутствие герметичности и, как следствие, проникновение опасных порошковых материалов в окружающую среду.
Наиболее близким является «Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива» (патент РФ 118464, опубл. 20.07.2012)». Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива включает полый внутренний стакан, служащий для размещения отработавшего ядерного топлива, оболочку полого внутреннего стакана изготовленную из нейтронно-поглощающего материала, внешнюю обечайку с днищем 4, размещенный между дном полого внутреннего стакана и днищем внешней обечайки дополнительный поглотитель нейтронов, через который проходят соединяющие дно полого внутреннего стакана и днище внешней обечайки специальные крепежные элементы. Сверху полый внутренний стакан и внешняя обечайка герметично закрываются крышками и, соответственно, между которыми находится поглотитель нейтронов. Наличие специальных крепежных элементов соединяющих дно полого внутреннего стакана и днище внешней обечайки позволят предотвратить перемещение полого внутреннего стакана относительно внешней обечайки путем фиксирования относительного положения полого внутреннего стакана и внешней обечайки, к которой прикреплена крышка. Крышка к внешней обечайке крепится способом, обеспечивающим прочность и герметичность соединения.
К недостаткам изобретения относится отсутствие нижней разгрузки контейнера, и, как следствие, невозможность транспортировки порошкообразных материалов, отсутствие функции пассивного отвода тепла от поверхности контейнера в случае хранения и перевозки нагретых материалов.
Задача заключается в разработке конструкции контейнера, обеспечивающей исключение выхода его внутреннего содержимого в окружающую среду даже в случае деформации корпуса контейнера при сохранении целостности конструкции.
Технический результат - предлагаемая конструкция контейнера направлена на исключение выхода его внутреннего содержимого в окружающую среду даже в случае деформации корпуса контейнера при сохранении целостности конструкции.
Технический результат достигается в контейнере для хранения порошка ОЯТ, включающем цилиндрический корпус с крышкой, при этом он представляет собой цельносварной аппарат с коническим днищем, состоящий из верхнего устройства загрузки и нижнего устройства разгрузки, причем в нижнем устройстве разгрузки установлен запирающий конус, выполненный с возможностью перемещения вдоль штока контейнера и поворота вокруг шаровой опоры с помощью тарельчатых пружин.
На фиг. 1 приведен общий вид контейнера, где:
1 - цилиндрический корпус, 2 - коническое днище, 3 - крышка, 4 - нижний опорный фланец, 5 - верхнее устройство загрузки, 6 - нижнее устройство разгрузки.
На фиг. 2 приведена схема нижнего устройства разгрузки, где:
7 - конус, 8 - тарельчатые пружины, 9 - уплотнение, 10 - шаровая опора, 11 - зазор, 12 - шток.
Контейнер для хранения порошка ОЯТ представляет собой цельносварной аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса 1, конического днища 2, крышки 3, нижнего опорного фланца 4, верхнего устройства загрузки 5 и нижнего устройства разгрузки 6. Контейнер оснащен системой пассивного охлаждения внутреннего содержимого, выполненного в виде плоских пластин, приваренных к наружной поверхности цилиндрического корпуса 1. В нижнем устройстве разгрузки 6 располагается запирающий конус 7, соединенный со штоком контейнера 12 и подпружиненный тарельчатыми пружинами 8, которые прижимают конус 7 к уплотнению 9. Конус 7 имеет возможность перемещаться вдоль штока контейнера 12 и поворачиваться вокруг шаровой опоры 10 под действием пружин.
Принцип действия
Загрузка порошка
Контейнер пристыковывается к аппарату, содержащему порошокообразное ОЯТ: стыковку контейнера производят через верхнее устройство загрузки 5, предварительно открытое для приема порошка. Производится заполнение контейнера. По окончании процесса контейнер отстыковывают от аппарата и закрывают устройство загрузки 5 (процесс сопровождается поворотом штока 12 и затягиванием тарельчатых пружин 8, конус 7 в нижнем разгрузочном устройстве 6 плотно прилегает к коническому днищу 2).
Выгрузка порошка
Контейнер пристыковывают к приемному устройству аппарата, принимающего порошкообразное ОЯТ, через нижний опорный фланец 4. Ослабляют пружины 8, шток 12 при этом опускается вниз, образуя зазор между коническим днищем 2 контейнера и конусом 7. Порошок ОЯТ выгружают из контейнера через зазор.
Конструкция контейнера выполнена таким образом, что конус 7 и шток 12 сочленены не жестко. Поэтому в случае падения контейнера, например, на нижний опорный фланец 4 (консервативный вариант) необходимо предотвратить произвольное образование зазора между коническим днищем 2 контейнера и конусом 7 и, как следствие, разгерметизацию контейнера. Для этого в конструкцию контейнера введен ряд тарельчатых пружин 8 и шаровая опора 10. Так, в случае удара первоначальное воздействие будет произведено на тарельчатые пружины 8, которые сожмутся и направят шаровую опору 10 вверх вдоль штока 12. Такое движение пружин 8 и шаровой опоры 10 обеспечит равномерное поджатие конуса 7 к коническому днищу 2 контейнера, не допустив при этом образования зазора между ними.
Таким образом, такая конструкция контейнера позволяет даже в случае деформации сохранять герметичность и избегать выхода содержимого в окружающую среду.