Контейнер для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива

Полезная модель относится к передвижным защитным контейнерам для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива.
К таким контейнерам в процессе их эксплуатации предъявляются требования по обеспечению радиационной и ядерной безопасности как при нормальных, так и при аварийных условиях эксплуатации. Выполнение этих требований предполагает сохранение герметичности контейнера, а также исключение возможности разрушения или перемещения содержимого контейнера (тепловыделяющих элементов (твэл) и сборок) при возможном сотрясении контейнера в случае взрыва, землетрясения, падения самого контейнера или его соударения с другими объектами.
С этой целью в контейнерах для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива применяют амортизирующие устройства, препятствующие соударению конструктивных элементов ОВЧ (отработавшей выемной части) или ОТВС (отработавших тепловыделяющих сборок) с внутренней стенкой или крышкой контейнера.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок тепловыделяющих элементов ядерных реакторов (отработавшего ядерного топлива), содержащий корпус, крышку и торцевой демпфирующий элемент (внутреннее амортизирующее устройство), включающий оболочку (обечайку) с ребрами (патент РФ №2153715, G21F 5/008, опубл. 20.09.2002). Торцевой демпфирующий элемент выполнен на крышке контейнера и представляет собой пустотелые оболочки с ребрами. Данный элемент пластически деформируется в случае аварийного нагружения контейнера и снижает ударные нагрузки благодаря своей податливости и способствует, в совокупности с другими ударопоглощающими элементами контейнера, снижению перегрузок (максимального ускорения торможения) до допустимого для ОТВС уровня.
Однако применяемая в контейнере конструкция торцевого демпфирующего элемента самостоятельно не способна обеспечить полное погашение энергии удара и предотвратить воздействие ударной нагрузки на крышку контейнера, что при высоких нагрузках может повлечь за собой его разгерметизацию.
Известен контейнер для транспортирования ОЯТ (отработавшего ядерного топлива), содержащий корпус, крышку и опору-демпфер (внутреннее амортизирующее устройство), включающую ребра, («Металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК», Зубков А.А., Фромзель В.Н. и др., журнал «Теплоэнергетика», 11, 1996 г., с. 40-44). Опора-демпфер расположена на днище корпуса и выполнена в виде верхнего и нижнего опорных колец, соединенных стальными ребрами, деформируемыми в случае удара. Данная опора-демпфер предназначена для уменьшения динамических нагрузок при неосторожном обращении с контейнером при его установке.
Недостатком данного контейнера является невозможность погашения опорой-демпфером высокой ударной нагрузки, возникающей при аварийной ситуации, например, падении контейнера, и, как результат, повреждения содержимого контейнера.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов (отработавшего ядерного топлива), содержащий корпус, крышку и опорный демпфирующий элемент (внутреннее амортизирующее устройство), включающий оболочку (обечайку) и ребра (патент РФ №2279725, G21F 5/008, опубл. 10.07.2006). Снижение действующих ударных нагрузок при возможных аварийных ситуациях обеспечивается за счет пластически деформируемых оболочек с ребрами. В результате взаимодействия опорного демпфирующего элемента с пеналом, содержащим отработавшие сборки ТВЭЛ, обеспечивается торможение пенала.
Однако такое выполнение демпфирующего элемента контейнера не позволяет обеспечить полное погашение энергии удара и предотвратить воздействие ударной нагрузки на пенал, и при высоких нагрузках это может повлечь за собой повреждение содержимого контейнера.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа предлагаемой полезной модели.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в обеспечении радиационной и ядерной безопасности контейнера для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива при аварийных ситуациях во время транспортирования, а также повышение защищенности ОВЧ от повреждений в условиях нормальной эксплуатации.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в поглощении кинетической энергии ОВЧ при его воздействии на внутреннее амортизирующее устройство.
Для достижения указанного технического результата в известном контейнере для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащем корпус, крышку и внутреннее амортизирующее устройство, включающее обечайку и ребра, обечайка выполнена с пазами и фланцем для закрепления на выступе корпуса, выполненного с внутренней полостью, образованной в стенке корпуса под выступом.
Технический результат достигается за счет деформации внутреннего амортизирующего устройства контейнера при воздействии динамической нагрузки.
Внутреннее амортизирующее устройство закрепляется на выступе внутри корпуса контейнера для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива в его верхней части, со стороны крышки контейнера, и обеспечивает осевую фиксацию ОВЧ в контейнере при нормальных условиях эксплуатации, а также предотвращает смещение ОВЧ в продольном направлении, защищая ОВЧ от повреждений в нормальных условиях эксплуатации.
При аварийной ситуации, например, падение контейнера крышкой вниз, энергия движущейся с большой скоростью ОВЧ поглощается за счет деформации внутреннего амортизирующего устройства. При деформации внутреннее амортизирующее устройство, благодаря выполненным в обечайке пазам и имеющимся в корпусе контейнера внутренним полостям, приобретает бочкообразную форму, что приводит к расклиниванию внутреннего амортизирующего устройства в корпусе контейнера. Такое поведение внутреннего амортизирующего устройства при его деформации позволяет эффективно поглощать кинетическую энергию ОВЧ, передавая нагрузку на корпус контейнера и разгружая при этом элементы крепления внутреннего амортизирующего устройства к выступу внутри корпуса контейнера. В результате предотвращается соударение конструктивных элементов ОВЧ с крышкой контейнера, соответственно, исключается разрушение ОВЧ и разгерметизация крышки контейнера.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 показано размещение внутреннего амортизирующего устройства в контейнере;
на фиг. 2 приведено внутреннее амортизирующее устройство;
на фиг. 3 приведена деформированная форма внутреннего амортизирующего устройства при воздействии динамической нагрузки.
Контейнер для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива содержит корпус 1, крышку 2 и внутреннее амортизирующее устройство 3. Внутреннее амортизирующее устройство 3 изготавливается из коррозионно-стойкой стали и располагается внутри корпуса контейнера 1 в его верхней части под крышкой 2 (фиг. 1) и обеспечивает осевую фиксацию ОВЧ 4 в контейнере 2 при нормальных условиях эксплуатации. Внутреннее амортизирующее устройство 3 (фиг. 2) состоит из кольца 5, обечайки 6, двенадцати ребер 7, фланца 8. Фланец 8 предназначен для закрепления на выступе 9 корпуса контейнера 1. Корпус контейнера 1 выполнен с внутренней полостью 10, образованной в стенке корпуса под выступом 9. Внутренняя полость 10 предназначена для возможности размещения внутреннего амортизирующего устройства 3 после деформации. На фланце 8 выполнены отверстия (на рисунке не показано), через которые осуществляется закрепление внутреннего амортизирующего устройства 3 к выступу 9 (см. фиг. 1) на внутренней поверхности корпуса контейнера 1 для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива посредством болтов с шайбами (на рисунке не показано). К обечайке 6 и к кольцу 5 приварены двенадцать ребер 7, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Ребра 7 обеспечивают жесткость конструкции внутреннего амортизирующего устройства 3 в нормальных условиях эксплуатации. На обечайке 6 на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены двенадцать пазов 11. Размер и расположение пазов 11 позволяют при аварийных ситуациях внутреннему амортизирующему устройству 3 при деформации приобретать бочкообразную форму, что приводит к расклиниванию внутреннего амортизирующего устройства 3 в корпусе контейнера 1, используя имеющиеся в корпусе контейнера 1 внутренние полости 10 (фиг. 3). Такое поведение внутреннего амортизирующего устройства 3 при его деформации позволяет эффективно поглощать кинетическую энергию ОВЧ 4, передавая нагрузку на корпус контейнера 1 и разгружая при этом элементы крепления внутреннего амортизирующего устройства 3 к выступу 9 внутри корпуса контейнера 1. Кроме того, при такой деформации внутреннего амортизирующего устройства 3, в случае максимального перемещении ОВЧ 4 внутри контейнера 1 для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива, не происходит соударение ОВЧ 4 с крышкой 2 контейнера 1. В результате обеспечивается сохранность ОВЧ 4 при аварийных условиях эксплуатации и герметичность контейнера 1, а, следовательно, обеспечивается радиационная и ядерная безопасность.
Конструкция контейнера для транспортирования и/или хранения отработавшего ядерного топлива с внутренним амортизирующим устройством реализована в ТУК-143.