СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ С ОТРАБОТАВШИМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ, ХРАНЯЩИМСЯ В ЧЕХЛАХ В ЯЧЕЙКАХ СУХОГО ХРАНИЛИЩА
METHOD OF HANDLING OF SPENT NUCLEAR FUEL STORED IN COVERS OF DRY STORAGE CELLS

Изобретение относится к области атомной техники, а именно к способам обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), и может быть использовано в технологии замены дефектных чехлов с ОЯТ, хранящихся в ячейках наземных сухих хранилищ при выгрузке ОЯТ из ячеек наземных сухих хранилищ.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является способ обращения с отработавшим ядерным топливом, хранящимся в чехлах в ячейках сухого хранилища, при котором выявляют ячейку с водой, попавшей в процессе хранения, удаляют воду из ячейки, выгружают чехол из ячейки и проводят его замену (Бюллетень «Вопросы утилизации АПЛ», Атомэнергоиздат, 2010, №1(20), с.78-80).
Сухие хранилища предназначены для временного хранения чехлов с ОЯТ (до 3-4 лет), однако в связи с постоянным увеличением количества отработавшего топлива и недостаточной активностью переработки в настоящее время в таких хранилищах ОЯТ выдерживается до трех десятков лет. За такое длительное время происходит нарушение герметичности хранилища, и в большей части ячеек начинает накапливаться вода атмосферных осадков и грунтовая вода, что приводит к коррозии материала чехлов и к последующему проникновению воды в чехол. Выгрузку чехла из ячейки выполняют после осушения ячейки, при этом вода, которая была в чехле, при наличии открытого сливного отверстия в его днище в процессе осушения ячейки удаляется, а при закрытом отверстии в днище вода остается в чехле. При выгрузке чехла из ячейки может произойти обрыв днища, что приведет к попаданию радиоактивной воды в окружающую среду с гипотетической возможностью возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления при определенных конфигурациях водно-урановой смеси. Поэтому перед началом выгрузки чехла из ячейки для обеспечения ядерной и радиационной безопасности выполнения работ должно быть достоверно подтверждено отсутствие воды в чехле, что может быть обеспечено только экспериментально. В известном способе эта операция отсутствует.
Недостатком известного способа являются невысокая ядерная и радиационная безопасность выполнения работ, связанных с выгрузкой дефектных чехлов из ячеек сухого хранилища, что объясняется возможным наличием радиоактивной воды в чехле.
Задачей настоящего изобретения является создание способа обращения с отработавшим ядерным топливом, хранящимся в чехлах в ячейках сухого хранилища, при котором обеспечивается ядерная и радиационная безопасность перегрузки дефектных чехлов с ОЯТ.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение достоверности выявления дефектности чехла в виде открытого сливного отверстия в его донной части, что гарантирует отсутствие воды в выгружаемом из ячейки чехле.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обращения с отработавшим ядерным топливом, хранящимся в чехлах в ячейках сухого хранилища, при котором выявляют ячейку с попавшей в процессе хранения водой, удаляют воду из ячейки, выгружают чехол из ячейки и проводят его замену, перед удалением воды из ячейки и в процессе ее удаления производят непосредственно в ячейке взвешивание чехла с отработавшим ядерным топливом, причем в процессе удаления воды чехол взвешивают при разных уровнях воды в ячейке, а по полученным данным строят фактический график зависимости веса чехла от уровня воды в ячейке, который сравнивают с расчетными графиками упомянутой зависимости для герметичного чехла и для дефектного чехла, имеющего открытые отверстия в его верхней и донной частях, при этом в случае расположения фактического графика между упомянутыми расчетными графиками определяют дефектность чехла как наличие открытого отверстия в его донной части, а при совпадении фактического графика с расчетным графиком для дефектного чехла делают вывод о дефектности чехла в виде открытых отверстий в его донной и верхней частях.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 показаны примеры фактического и расчетных графиков, а на фиг.2 представлено устройство для реализации заявленного способа (общий вид).
На фиг.1 представлены расчетный график I зависимости веса чехла от уровня воды в ячейке для герметичного чехла, расчетный график II зависимости веса чехла от уровня воды в ячейке для дефектного чехла, имеющего открытые отверстия в его верхней и донной частях и фактический график III зависимости веса чехла от уровня воды в ячейке для чехла с открытым отверстием в его донной части.
Устройство для реализации заявленного способа содержит захват 1 с управляющим тросом 2, грузоподъемный механизм 3, например винтовой домкрат, крышку 4 и силоизмерительное устройство 5.
Способ осуществляют следующим образом.
2
Находят ячейку 6 с водой, попавшей в процессе хранения, и на головку чехла 7, расположенного в ячейке 6, устанавливают захват 1. Устанавливают крышку 4 на опорную поверхность (например, на направляющую воронку 8 перегрузочного агрегата или на верхний торец хранилища), и чехол 7 с помощью домкрата 3 поднимают на высоту около 150 мм от дна ячейки 6. Усилие подъема контролируют с помощью силоизмерительного устройства 5. При высоте подъема чехла 7 около 150 мм перемещение чехла 7 прекращают и фиксируют показания силоизмерительного устройства 5 в статическом положении чехла 7. После этого в ячейку 6 устанавливают водоотборную трубу (на чертеже не показана) и производят понижение уровня воды в ячейке 6 со средней скоростью 50 мм/мин, что при наличии в днище чехла 7 открытого отверстия с площадью проходного сечения около 50-70 мм обеспечит выравнивание уровней воды в чехле 7 и ячейке 6. Это отразится на весе чехла, который измеряется силоизмерительным устройством 5, в виде его увеличения. Откачку воды из ячейки 6 можно производить с большей скоростью, при этом на заданных уровнях воды в ячейке 6 осуществляют измерение веса чехла 7 силоизмерительным устройством 5 в течение 15 минут, что достаточно для выравнивания уровней воды в чехле 7 и в ячейке 6 при наличии отверстия в днище чехла 7. Операцию понижения уровня воды и взвешивание чехла при этом уровне повторяют не менее двух раз. Измерение уровня воды в ячейке 6 осуществляют с помощью уровнемера, например поплавкового (на чертеже не показан). По полученным данным строят фактический график III зависимости веса чехла 7 от уровня воды в ячейке 6, который сравнивают с расчетным графиком I зависимости веса герметичного чехла от уровня воды в ячейке и с расчетным графиком II зависимости веса дефектного чехла, имеющего открытые отверстия в верхней и донной частях, от уровня воды в ячейке. Определяют дефектный чехол, который имеет открытое отверстие в донной части, при этом если фактический график III расположен между упомянутыми расчетными графиками I и II, то делают вывод о выявлении дефекта в виде открытого отверстия в донной части чехла. Если дефект имеется в верхней и донной частях чехла, то фактический график совпадает с расчетным графиком для дефектного чехла. При обнаружении таких дефектных чехлов, внутри которых гарантированно будет отсутствовать вода после осушения ячейки хранилища, производят их выгрузку из ячейки без применения специальных мер и средств обеспечения ядерной и радиационной безопасности, поскольку открытое отверстие в дне чехла обеспечивает слив воды из него при осушении ячейки, что гарантирует безопасность выгрузки. В случае если фактический график совпадает с расчетным, для герметичного чехла делают вывод об условной герметичности днища чехла и возможном содержании воды в чехле. Для такого чехла выгрузку производят с обеспечением дополнительных мер безопасности. Далее производят замену чехлов известными из уровня техники приемами.