Корпус контейнера ТУК

Устройство относится к ядерной энергетике и может быть использовано для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) преимущественно в составе транспортно-упаковочных комплектов (ТУК).
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива [Описание изобретения к патенту RU 2510770, приоритет 14.11.2012, опубликовано 10.04.2014], включающий корпус, литой стакан с днищем. Стакан с днищем выполнен за одно целое из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и снабжен наружной оребренной оболочкой (кольцевым кожухом) из нержавеющей стали. Стакан содержит антикоррозионное покрытие, нанесенное на его внутренние поверхности (поверхности внутренней полости стакана) и на часть его наружных поверхностей методом газодинамического напыления (гиперзвуковой металлизации), представляющее собой коррозионно-стойкую композицию. На наружных поверхностях стакана антикоррозионное покрытие нанесено, например, в местах установки защитной герметизирующей крышки стакана и торцевого противоударного демпфера. В варианте осуществления изобретения коррозионно-стойкая композиция включает никель и хром и по своему химическому составу отвечает составу коррозионно-стойкой стали типа 08Х18Н10Т.
Недостатком известного контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива является его низкая технологичность обусловленная сложностью и высокой трудоемкостью нанесения коррозионно-стойкой композиции включающей никель. Кроме того, коррозионно-стойкая композиция, наносимая на внутренние поверхности стакана, имеет небольшую толщину, и даже незначительный ее износ при проведении дезактивации контейнера после выгрузки из него тепловыделяющих сборок с ОЯТ может привести к преждевременному выходу из строя всего контейнера.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива [Описание к патенту на полезную модель RU 9998, приоритет 23.07.1998, опубликовано 16.05.1999]. Известный контейнер содержит коаксиально расположенные металлические наружный и внутренний стаканы, полость между которыми заполнена радиационно-защитным материалом, при этом внутренняя полость контейнера имеет герметичное перекрытие, тепловые мосты для отвода тепла от тепловыделяющих сборок. Герметичное перекрытие внутренней полости контейнера состоит из двух герметизирующих крышек. Конструктивной особенностью контейнера является то, что внутренний стакан, наружный стакан и «тепловые мосты» представляют собой монолит из литьевого сплава ферритного высокопрочного чугуна.
К недостаткам известного контейнера можно отнести низкие эксплуатационные характеристики контейнера, связанные со сложностью проведения работ по дезактивации его внутренних поверхностей после выгрузки из него тепловыделяющих сборок с ОЯТ, что обусловлено неприспособленностью высокопрочного чугуна к воздействию дезактивационных растворов.
Наиболее близкой и взятой за прототип является конструкция известного транспортного упаковочного комплекта (ТУК) для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) [Описание к патенту на полезную модель RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006), включающая корпус контейнера, герметичный стакан, внутреннюю и наружную крышки, выполненные из нержавеющей стали, установленные на корпусе со средствами крепления и уплотнения и образующие с корпусом два барьера герметичности, чехол с каналами из нержавеющей стали для установки отработавших тепловыделяющих сборок, вставленный в герметичный стакан, установленный с натягом в корпусе контейнера. Корпус контейнера выполнен из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Герметичный внутренний стакан образован облицовкой из нержавеющей стали внутренней поверхности корпуса, торцевой поверхности корпуса под установку крышек.
К недостаткам известного транспортного упаковочного комплекта (ТУК) для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) можно отнести низкую технологичность конструкции обусловленную сложностью монтажа облицовки корпуса контейнера, представляющей собой герметичный стакан из нержавеющей стали, устанавливаемый с натягом в корпус контейнера. Облицовка из нержавеющей стали имеет высокую стоимость, высокую трудоемкость ее нанесения.
Технический результат предлагаемого корпуса контейнера ТУК заключается в обеспечении высокой технологичности изготовления конструкции за счет уменьшения трудоемкости работ и снижения времени на изготовление, повышении стойкости внутренней поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ к проведению дезактивационных работ.
Достигается технический результат тем, что в корпусе контейнера ТУК, включающем, отливаемый из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, литой корпус с облицованной нержавеющей сталью торцевой поверхностью под установку крышек, внутренний стакан, внутренний стакан неподвижно соединен с литым корпусом за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса.
На фиг. 1 представлен корпус контейнера ТУК в разрезе.
Корпус контейнера ТУК включает, отливаемый из высокопрочного ферритного чугуна с шаровидным графитом, литой корпус 1, внутренний стакан 2.
Внутренний стакан 2 выполнен из нержавеющей ферритной стали с содержанием хрома не менее 13% (например, 08X13) и состоит из цилиндрической обечайки 3 и приваренного к ней днища 4. Торцевая поверхность 5 литого корпуса 1 под установку крышек облицована нержавеющей сталью. Неподвижное соединение цилиндрической обечайки 3 с литым корпусом 1 выполнено за счет усадки расплава высокопрочного чугуна в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки литого корпуса 1. После изготовления отливки литого корпуса 1 к цилиндрической обечайке 3 приваривается днище 4. В предложенной конструкции корпуса для ТУК внутренний стакан 2 может быть выполнен с большой толщиной стенки (по сравнению с известными аналогами), что позволяет повысить стойкость конструкции к износу при проведении дезактивации контейнера после выгрузки из него тепловыделяющих сборок с ОЯТ.
Реализовано предлагаемое устройство может быть следующим образом. При изготовлении отливки литого корпуса 1 в литейную форму в качестве литейного стержня устанавливают цилиндрическую обечайку 3. После заполнения литейной формы расплавом высокопрочного чугуна с шаровидным графитом литейная форма охлаждается. По мере охлаждения расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, залитого в литейную форму, вследствие кристаллизации происходит его усадка, за счет которой обеспечивается надежное неподвижное фиксирование обечайки 3 внутреннего стакана 2 в отливке литого корпуса 1. Затем отливку извлекают из литейной формы, проводят механическую обработку отливки литого корпуса 1. Затем к установленной внутри литого корпуса 1 обечайке 3 приваривают днище 4. Проводят механическую обработку литого корпуса 1, на торцевую поверхность 5 литого корпуса 1 наносят облицовку из нержавеющей стали. В стенках корпуса изготавливают кагалы и заполняют их нейтронно-защитным материалом 6.
Благодаря тому, что внутренний стакан представляет собой цилиндрическую обечайку, обеспечивается возможность увеличения толщины его стенки по сравнению с конструкциями, рассматриваемыми в качестве аналогов, а, следовательно, и возможность использования ферритных сталей для его производства, стойких к воздействию дезактивационных растворов, что позволяет отказаться от использования никелевого покрытия.
В данной конструкции нет необходимости в применении дорогостоящих и трудоемких операций по нанесению никелевого покрытия на внутреннюю поверхность внутреннего стакана литого корпуса контейнера, что упрощает и удешевляет технологию изготовления корпуса ТУК.
Благодаря тому, что внутренний стакан неподвижно крепится в литом корпусе за счет усадки расплава высокопрочного чугуна в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса, обеспечивается не только его надежное неподвижное фиксирование, но и сопряжение всей наружной поверхностью внутреннего стакана с внутренней поверхностью корпуса, что обеспечивает максимально возможную площадь их контакта, а, следовательно, и хороший теплоотвод.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Описание изобретения к патенту RU 2510770, приоритет 14.11.2012, опубликовано 10.04.2014.
2. Описание к патенту на полезную модель RU 9998, приоритет 23.07.1998, опубликовано 16.05.1999.
3. Описание к патенту на полезную модель RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006.