ЧЕХОЛ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК РЕАКТОРА ВВЭР-1000
JACKET TO INSTALL AND STORE SPENT FUEL ASSEMBLIES OF REACTOR VVER-1000

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к дистанционирующим устройствам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки реактора ВВЭР-1000 во время их транспортировки и хранения в контейнерах.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (патент РФ №2348085, G21F 5/00, опубл. 27.02.2009), во внутренней полости которого установлена дистанционирующая решетка (чехол). В варианте осуществления изобретения в ней может быть размещено до 19-ти отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) с ОЯТ с максимальным суммарным тепловыделением 30-40 кВт. Дистанционирующая решетка обеспечивает строго определенное расположение ОТВС во внутренней полости контейнера и передачу тепла, выделяемого ОЯТ, корпусу контейнера. Дистанционирующая решетка выполнена, например, в виде составного цилиндра из отдельных алюминиевых блоков, внутри которых расположены по принципу «пчелиных сот» шестигранные трубы для установки ОТВС. Для обеспечения ядерной безопасности наружная поверхность шестигранных труб покрыта самофлюсующимся борсодержащим сплавом, обеспечивающим поглощение нейтронов, выделяемых ОЯТ.
Недостатком является то, что вместимость чехла ограничивается 19 ОТВС. В настоящее время требуется размещение, по крайней мере, 20 ОТВС с обеспечением оптимальных габаритов чехла.
i
I
В качестве прототипа выбран чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок от реакторов типа ВВЭР-1000 (патент РФ №2387032, G21C 19/06, G21F 5/00, опубл. 20.04.2010), выполненный из нержавеющей стали и включающий в себя центральную трубу, квадратные дистанционирующие решетки с двадцатью отверстиями для установки труб, оси которых расположены симметрично относительно центральной оси чехла в точках с определенными значениями полярных координат R и L, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки. К верхней и нижней дистанционирующим решеткам на сварке присоединены трубы, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки, а по периметру чехла - облицовки с образованием герметичного межтрубного пространства, причем расстояние между верхней и нижней дистанционирующими решетками определяется из условия, чтобы в воде вес чехла превышал выталкивающую силу герметичного межтрубного пространства на 200-300 кг.
Недостатком является нерациональное размещение ОТВС, что увеличивает габариты чехла.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение оптимального ядернобезопасного расположения, по крайней мере, 20 ОТВС в чехле и эффективного теплоотвода от ОТВС.
Задача решается тем, что чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000, содержащий центральную трубу, дистанционирующие решетки с двадцатью трубами, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки, отличается от прототипа тем, что трубы выполнены в виде шестигранника и установлены они в два кольцевых ряда относительно оси центральной трубы, разделенных промежуточной трубой, при этом трубы в ряду сопрягаются друг с другом ребрами, а с промежуточной трубой сопрягаются гранью, часть граней с наружной стороны облицована накладками радиационной защиты. В первом относительно центральной трубы ряду накладки радиационной защиты установлены на двух гранях каждой трубы, образующих ребро сопряжения труб, а во втором - накладки также установлены на двух гранях каждой трубы, одна из которых сопряжена с промежуточной трубой, а вторая - соседняя с первой. Чехол может быть выполнен из алюминиевого сплава. В первом ряду относительно оси центральной трубы размещено семь труб, а во втором - тринадцать. В центральной трубе также может быть размещена труба для отработавшей тепловыделяющей сборки. Накладки радиационной защиты содержат аморфный бор для нейтронной защиты. В дистанционирующих решетках выполнены направляющие пазы.
Данная схема расположения шестигранных труб обеспечивает оптимальные габариты упаковки, наружный диаметр чехла не более 1510 мм при размере под «ключ» шестигранной трубы по ее внутренней поверхности S=244 мм, с выполнением требований ядерной безопасности, сопряжение наружной поверхности шестигранных труб с поверхностью центральной и промежуточной труб, а также с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса контейнера (шестигранники обращены гранями к соответствующим поверхностям) улучшает условия отвода тепла от ОТВС.
На фиг.1 показан общий вид чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000; на фиг.2 - поперечное сечение чехла, сечение А-А на фиг.1.
Чехол, выполненный из алюминиевого сплава, содержит центральную трубу 1, присоединенные к центральной трубе 1 верхнюю 2 и нижнюю 3 дистанционирующие решетки с направляющими пазами «а», между которыми установлены трубы 4 (20 штук). Трубы 4 присоединены к верхней 2 и нижней 3 дистанционирующим решеткам на сварке, выполнены в виде шестигранника и установлены в два кольцевых ряда относительно оси центральной трубы 1, разделенных промежуточной трубой 5, при этом трубы 4 в каждом ряду сопрягаются друг с другом ребрами, а с промежуточной трубой 5 сопрягаются гранью, часть граней труб 4 с наружной стороны облицована накладками 6 радиационной защиты, содержащими аморфный бор. В первом ряду относительно оси центральной трубы 1 размещено семь труб, а во втором - тринадцать. В центральной трубе также может быть размещена труба для ОТВС.
Заявляемый чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 эксплуатируется следующим образом.
Чехол с помощью грузоподъемного устройства, присоединяемого к фланцу центральной трубы 1, устанавливают в рабочую позицию вертикально. Местом размещения чехла может быть специально оборудованная площадка с подставкой или контейнер, предназначенный для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000. Для установки чехла в заданное угловое положение при виде на него сверху используют пазы «а» в дистанционирующих решетках 2 и 3, в которые заходят направляющие подставки или контейнеры. Установка ОТВС в чехол может производиться как в воздушной среде, так и в воде. ОТВС загружают в шестигранные трубы чехла по одной в заданной последовательности с помощью специального грузоподъемного устройства. После загрузки чехол может быть перенесен грузоподъемным устройством в требуемое место, а при нахождении чехла в контейнере производится упаковка контейнера по заданному технологическому регламенту. Внутри контейнера чехол с ОТВС закрепляются с помощью прижимных устройств. Для транспортирования контейнер, как правило, переводят в горизонтальное положение. После транспортирования контейнер переводится в вертикальное положение и при необходимости производится его разупаковывание по установленному технологическому регламенту. Извлечение ОТВС или чехла, с установленными в нем ОТВС, из контейнера производят специальным грузоподъемным устройством.