КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК (ОТВС) АЭС

Полезная модель относится к передвижным защитным контейнерам и предназначена для транспортирования и сухого длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС.
Известен контейнер для твердых радиоактивных отходов, содержащий многослойный корпус, один из слоев которого выполнен из SiC; указанный слой выполнен из карбида кремния, содержащего свободный кремний в количестве 3-30 мас.%, RU 2146402 С1; карбид кремния армирован углеродной составляющей и может быть выполнен из реакционноспеченного кремния; на реакционноспеченный карбид кремния дополнительно может быть нанесен газофазный карбид кремния.
Корпус контейнера, выполненный из карбида кремния не обладает достаточной прочностью в условиях ударных нагрузок, что принципиально в условиях транспортирования.
Известен контейнер для транспортирования и длительного хранения ОТВС АЭС, содержащий наружный корпус с крышкой, внутренний корпус с крышкой, размещенный во внутреннем корпусе чехол с гнездами для ОТВС и амортизаторы, RU 2148864.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Это техническое решение благодаря наличию амортизаторов позволяет осуществлять транспортировку контейнера при аварийных значениях, однако его серьезным недостатком является отсутствие эффективной защиты от нейтронного излучения некоторых ОТВС с повышенным уровнем такого излучения. Следует отметить, что в настоящее время актуальна задача транспортирования и хранения ОТВС с высокой степенью выгорания и, соответственно, с высоким уровнем нейтронного излучения. Устройство - прототип обеспечивает защиту от γ-излучения, однако металлические стенки контейнера по RU 2148864 малоэффективны в отношении защиты от нейтронного излучения.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение эффективной защиты от нейтронного излучения, исходящего от находящихся в контейнере радиоактивных веществ (ОТВС).
Согласно полезной модели в контейнере для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС, содержащем наружный корпус с крышкой, внутренний корпус с крышкой, размещенный во внутреннем корпусе чехол с гнездами для ОТВС и амортизаторы, в наружном корпусе вдоль его продольной оси выполнены каналы, которые заполнены нейтронопоглощающим водородосодержащим материалом; в днище наружного корпуса выполнена полость, заполненная нейтронопоглощающим водородосодержащим материалом; в крышке внутреннего корпуса выполнена полость, заполненная нейтронопоглощающим водородосодержащим материалом; в качестве нейтронопоглощающего водородосодержащего материала использованы водородосодержащие полимеры; в качестве нейтронопоглощающего водородосодержащего материала использован компаунд, содержащий масс.%:
диметилсилоксановый каучук
- 98-99
этилсиликат
- 0,1-0,2
октоат олова
- остальное.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - продольный разрез контейнера;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
Контейнер для транспортирования и хранения ОТВС содержит наружный корпус 1, снабженный герметичной крышкой 2; материал наружного корпуса 1 - низколегированная сталь 09Г2СА-А или высокопрочный чугун с шаровидным графитом; материал крышки 2 -низколегированная сталь 09Г2СА-А или коррозионно-стойкая сталь марки 12Х18Н1ОТ; внутренний корпус 3 снабжен герметичной крышкой 4 и установлен внутри наружного корпуса 1. Материал внутреннего корпуса 3 и крышки 4 - низколегированная сталь или коррозионно-стойкая сталь. Таким образом контейнер имеет два независимых друг от друга барьера герметичности. Во внутреннем корпусе 3 размещен чехол 5 с гнездами 6 для ОТВС 8, материал чехла 5 и гнезд 6 - коррозионно-стойкая сталь или алюминиевый сплав. На торцах наружного корпуса установлены амортизаторы 9 для сохранения герметичности контейнера в аварийных условиях транспортирования. В наружном корпусе 1 вдоль его продольной оси выполнены продольные каналы 10, в конкретном примере два ряда каналов, размещенных в «шахматном порядке», которые заполнены нейтронопоглощающим водородосодержащим материалом.
Для повышения уровня безопасности в условиях транспортирования и хранения ОТВС с большой степенью выгорания в днище наружного корпуса 1 выполнена полость 11, а в крышке 4 внутреннего корпуса 3 выполнена полость 12; полости 11 и 12 заполнены нейтронопоглощающим водородосодержащим материалом.
В качестве нейтронопоглощающего водородосодержащего материала использованы водородосодержащие полимеры; в частности, полиэтилен, полипропилен, полистирол и др. Возможно использование других различных водородосодержащих веществ: эпоксидных или кремнийорганических смол, резин и т.п.
Водородосодержащие материалы являются лучшими для защиты от нейтронного излучения. Водород представляет собой очень хороший замедлитель нейтронов. Ядро водорода - протон имеет с хорошей степенью точности такую же массу, как и нейтрон, поэтому при каждом акте упругого рассеяния на ядре водорода нейтрон теряет примерно половину первоначальной энергии.
В конкретном примере использован в качестве нейтронопоглощающего водородосодержащего материала компаунд, содержащий, масс%:
диметилсилоксановый каучук
- 98-99
этилсиликат
- 0,1-0,2
октоат олова
- остальное.
Применение данного компаунда предпочтительнее по условиям технологии заполнения полостей в элементах контейнера.
Загрузка контейнера осуществляется следующим образом. Контейнер устанавливают в вертикальное положение на загрузочной площадке (на чертеже не показана). Состыковывают крышку 2 наружного корпуса 1 и крышку 4 внутреннего корпуса 3. Во внутренний корпус загружают чехол 5 с ОТВС 8. Внутренний корпус 3 герметично закрывают крышкой 4, затем наружный корпус 1 герметично закрывают крышкой 2. На наружный корпус 1 устанавливают амортизаторы 9.
Контейнер подготовлен для транспортирования и хранения экологически опасного груза - ОТВС.
При взаимодействии нейтронов с нейтронопоглощающим материалом происходит:
- упругое рассеяние нейтронов;
- неупругое рассеяние нейтронов;
- поглощение нейтронов.
Упругое и неупругое рассеяние нейтронов являются процессами, в ходе которых быстрые и промежуточные нейтроны замедляются. Когда нейтроны достигают тепловых энергий, они поглощаются в процессе нейтронного захвата.
Благодаря реализации отличительных признаков независимого пункта формулы полезной модели достигается технический результат, состоящий в обеспечении достаточно эффективной защиты от нейтронного излучения находящихся в контейнере ОТВС. Эффективность этой защиты повышается при реализации зависимых пунктов 2, 3 формулы полезной модели.