ЕМКОСТЬ ДЛЯ ПРИЕМА И ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ НА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к области атомной энергетики и может быть использована на атомных электростанциях (далее - АЭС) в системе промежуточного узла хранения жидких радиоактивных отходов.
При эксплуатации АЭС образуются радиоактивные вещества, подвергающиеся дезактивации в установках непрерывного и переодического действия, которые размещают в здании цеха очистки радиоактивных вод - в спецводоочистке.
Жидкие радиоактивные отходы (далее - ЖРО) подвергают обработке для возвращения в цикл АЭС дезактивированной воды высокой чистоты и для концентрирования содержащейся в отходах радиоактивности в остатках с наименьшим объемом, которые могут храниться в емкостях наименьших размеров.
К числу радиоактивных вод относятся: очищаемые непрерывно продувочные воды реакторов; очищаемые непрерывно или переодически протечки, дренажи, сбросы после дезактивации (трапные воды), воды опорожнения реакторных петель; очищаемые непрерывно продувочные воды парогенераторов; прачечные и душевые воды.
Наряду с радиоактивными изотопами в них содержаться продукты коррозии и эрозии, радиоактивные и нерадиоактивные загрязнения, комплексообразующие вещества, а также детергенты, масла, смазки.
Отходы среднего и низкого уровней активности образуются в таких больших количествах, что практически невозможно создать условия для их хранения.
Сбрасывание же в водоемы допустимо только в том случае, если обеспечивается десятикратное разбавление радиоактивных вод нерадиоактивными сточными водами в коллекторе данного предприятия.
В силу этих обстоятельств возникает необходимость предусматривать строительство комплекса очистных сооружений.
Жидкие отходы высокой активности не могут быть удалены в окружающую среду, а должны концентрироваться до максимально возможного предела с последующим долговременным (вечным) захоронением в специальных цистернах, размещенных в подземных бетонированных камерах.
На АЭС, построенных в России и ближнем зарубежье во второй половине XX века, в составе спецкорпусов предусматривались хранилища ЖРО.
Как правило, накопленные ЖРО временно хранятся в емкостях из нержавеющей стали и для длительного хранения должны быть переработаны в форму, допускающую их безопасную транспортировку и хранение.
3
Наиболее распространенным и нашедшим широкое промышленное применение для переработки ЖРО является метод концентрирования их упариванием в выпарных аппаратах до солесодержания 50÷500 г/дм.
Заявляемая полезная модель относится к емкостям для приема и временного хранения кубового остатка выпарных установок и предназначена для приема солевых высококонцентрированных растворов или кубового остатка (гомогенная фаза), получаемого при переработке трапной воды выпарных установок и временного содержания ЖРО.
Данная емкость обеспечивает защиту от радиации и изоляцию ЖРО для последующего извлечения ЖРО.
Известен металлический предварительно напряженный резервуар, включающий днище, установленное на основании, стенку (см. авторское свидетельство SU №1231188, Е04Н 7/04,1986).
Известен также вертикальный цилиндрический резервуар, включающий стенку, днище (см. авторское свидетельство SU №1231189, Е04Н 7/06, 1986).
Недостатком указанных устройств является выполнение резервуара в виде цилиндра с плоским днищем.
Из этого вытекает отсутствие визуального контроля протечек днища; наличие застойных зон в ячейках резервуара, при этом не предусмотрено перемешивание ЖРО, что приводит к образованию солевых отложений; исключено полное опорожнение резервуара, ремонт требует больших трудозатрат, велика металлоемкость резервуара, что приводит к увеличению нагрузки на фундамент.
Известен также резервуар для хранения, утилизации загрязненной жидкости (см. патент RU №2095532, G21F 9/22, 1997).
Резервуар содержит две емкости, выполненные соосно, одна внутри другой, с зазором между ограждающими конструкциями, причем загрязненная жидкость заливается во внутреннюю емкость, а пространство между емкостями заполняется аналогичной по физико-механическим свойствам жидкостью, но высокой степени очистки, при этом верхний ее уровень равен или больше уровня загрязненной жидкости.
Недостатками данного устройства являются: большие габариты емкостей; ремонт резервуара требует больших трудозатрат; протечки радиоактивной воды из грязной ячейки можно обнаружить только по загрязнению воды чистой ячейки, при этом объем ЖРО увеличивается на величину объема жидкости чистой ячейки; наличие застойных зон днища, что приводит к образованию солевых отложений в резервуаре.
Известна также емкость для хранения жидких радиоактивных отходов (см. авторское свидетельство SU №1153720, G21F 9/22, 1999).
Емкость содержит бак с крышкой, трубопровод подвода радиоактивной среды, сообщенный с нижней частью емкости, и трубы подвода и отвода газа.
Недостатками данного устройства являются: сложность изготовления внутрикорпусных устройств; трубопровод подвода радиоактивной среды не обеспечивает перемешивание ЖРО в емкости; образование и уплотнения солевых отложений по периметру днища емкости.
Известен также резервуар, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с конусным днищем, системы подвода и отвода вод и отвода загрязнений (см. патент RU №2182508, В01D 21/02, 2002).
Внутри емкости расположена труба для подвода воды, лоток для сбора очищенной воды и насадка в виде установленной на трубе для подвода воды спиральной пластины, наружный край которой прикреплен к стенке емкости с образованием зазора. Внутренний край спиральной пластины жестко прикреплен к наружной поверхности трубы, на трубе по всей высоте выполнено щелевое отверстие, а в нижней части трубы установлена заглушка.
Недостатком данного устройства является то, что входной патрубок всасывающей магистрали смонтирован к нижней части емкости, что делает невозможным выполнение ремонтных работ на запорной арматуре и трубопроводе без опорожнения емкости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является емкость для сбора и временного хранения жидких радиоактивных отходов, выполненная в виде вертикального цилиндра с конусным днищем и с системами подвода и отвода сред (см. В.М.Седов и др., «Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок», Москва, Энергоатомиздат, 1985, стр.287-288).
Недостатками данного устройства является низкая эффективность его работы и повышенная металлоемкость конструкции.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении эффективности работы устройства.
Для достижения указанного технического результата в емкости для сбора и временного хранения жидких радиоактивных отходов на атомной электростанции, включающей цилиндрический корпус с конусным днищем, согласно предложению, конусное днище выполнено усеченным, при этом в верхней и нижней его частях установлены один под другим два кольцевых барботажных коллектора с щелевыми отверстиями с возможностью подвода к ним сжатого воздуха.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез общего вида емкости; на фиг.2 изображен поперечный разрез емкости А-А; на фиг.3 представлен разрез Б-Б барботажного коллектора.
Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Устройство представляет собой емкость 1 для сбора и временного хранения ЖРО с цилиндрическим корпусом и с конусным днищем 2 из нержавеющей стали (фиг.1).
При этом конусное днище 2 выполнено с усеченной площадкой 3, которая расположена в нижней части конусного днища 2 и по центральной оси устройства.
На усеченной площадке 3 конусного днища 2 внутри корпуса установлен нижний кольцевой барботажный коллектор 4. Нижний коллектор 4 предназначен для исключения образования солевых отложений.
В верхней части конусного днища 2 расположен верхний кольцевой барботажный коллектор 5. Верхний коллектор 5 предназначен для эффективного перемешивания среды.
Коллекторы 4, 5 выполнены из нержавеющих стальных труб с отверстиями в виде щелей, которые равномерно расположены по плоскости и ориентированы к усеченной площадке 3 (фиг.2, 3). При этом к коллекторам 4, 5 подведены трубопроводы 6 для подачи сжатого воздуха.
Для транспортировки ЖРО из емкости 1 она снабжена трубопроводом выгрузки 7, который опущен к усеченной площадке 3 и выведен в среднюю часть обечайки емкости 1.
Для повышения радиационной безопасности емкость 1 снабжена гидрозатвором 8, расположенным в верхней части цилиндрического корпуса.
Устройство работает следующим образом.
Солевые высококонцентрированные растворы, получаемые при переработке трапной воды на выпарных установках, поступают в емкость 1 для приема и временного хранения ЖРО. Объем емкости ХЖО обеспечивает необходимую технологическую выдержку ЖРО до их переработки и (или) распада короткоживущих радионуклидов.
Солевые высококонцентрированные растворы подвержены изменению агрегатного состояния, в том числе образование осадков и отложений. Отделение осадка в емкости 1 происходит методом отстаивания. При этом, осадок остается в конусном днище 2, а декантат возвращается через линию выгрузки 7 в технологический цикл переработки трапной воды.
Для исключения образования солевых отложений в конусном днище 2 на усеченной площадке 3 к нижнему кольцевому барботажному коллектору 4 подают сжатый воздух по трубопроводам 6. При подаче сжатого воздуха солевые отложения размываются и перемешиваются.
Для равномерного перемешивания и усреднения раствора в емкости, подают сжатый воздух в верхний барботажный коллектор 5.
Заявляемая полезная модель позволила соединить в одном техническом решении функции прием и временное хранение солевых высококонцентрированных растворов с заданной концентрацией, исключить образование солевых отложений на дне емкости, обеспечить возможность выполнения ремонтных работ на трубопроводе выгрузки и арматуре без условия полного опорожнения емкости.