КАПСУЛА ДЛЯ СБОРА, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОСЫПИ ТВЁРДЫХ РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ И ЯДЕРНО-ОПАСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОБЪЕКТАХ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
CAPSULE FOR COLLECTION, STORAGE AND TRANSPORATION OF SPILLED SOLID RADIATION-HAZARDOUS AND NUCLEAR-HAZARDOUS MATERIALS AT NUCLEAR POWER ENGINEERING OBJECTS

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано для сбора, временного хранения и транспортирования на длительное хранение радиоактивных и ядерных материалов, например отходов ядерного топлива (ЯТ), как отработавшего, так и делящегося материала, в виде просыпи твердых радиоактивных фрагментов тепловыделяющих элементов в помещениях и на поверхностях оборудования АЭС. Просыпи могут образоваться, например, при падении тепловыделяющих сборок (ТВС) или пучка тепловыделяющих элементов (твэл), или при разделке ТВС на пучки твэл, или в других нештатных ситуациях. При этом возможно образование просыпи как в виде целых таблеток, так и в виде их фрагментов различной степени дисперсности, представляющих собой твердые радиоактивно и ядерно-опасные материалы, которые необходимо безопасно собирать, временно хранить и транспортировать для утилизации; промежуточного или длительного хранения.
Известно устройство (авт. свид. СССР №1231126, МПК4, E02B 15/10, 1986), с помощью которого можно удалять отходы с днища ядерного реактора или со дна бассейнов хранения отработавшего топлива ядерных реакторов. Устройство содержит захватывающее устройство, выполненное в виде воронки, поставленной основанием вниз, гибкий шланг для отвода отходов, механизм для опускания и подъема воронки, вакуум-насос, ресивер, соединенный с вакуум-насосом через запорную арматуру. Устройство работает следующим образом. С помощью механизма для опускания захватывающее устройство опускают на дно резервуара, включают вакуум-насос, который создает вакуум в ресивере, куда устремляется поток воды по гибкому шлангу через захватывающее устройство. Это описанное известное устройство не обеспечивает удаление твердых отходов со дна резервуара, а также не решает проблему утилизации радиоактивных отходов.
Известна система очистки воды бассейнов («Охрана окружающей среды на предприятиях атомной промышленности» Ф.З.Ширяев, В.И.Карпов, В.М.Крупчатников и др. - М.: Энергоиздат, 1982, с.145). Она включает узел фильтрации (очистки воды от механических примесей), узел обессоливания воды на ионообменных колоннах, узел сбора и выгрузки твердых радиоактивных отходов. При очистке воду прокачивают через узел фильтрации, где она очищается только от взвесей, твердые отходы не собираются. После выработки ресурса фильтры и другие отходы перемещают в специальные контейнеры, которые хранят там же или отправляют на захоронение.
Недостатками известных вакуумных способов для сбора просыпи являются:
- низкая эффективность удаления крупнодисперсных фрагментов отходов;
- загрязнение пылесосов или вакуум-насосов радиоактивными отходами и, как следствие, необходимость их дезактивации.
Поскольку при дезактивации с применением промышленных пылесосов удаляются только поверхностные мелкодисперсные радиоактивные загрязнения, в процессе работы таких пылесосов загрязняются внутренние поверхности, особенно пылесборник и фильтр, что представляет опасность для персонала, производящего дезактивационные работы. Кроме того, дезактивация пылесоса весьма трудоемка или вовсе невозможна.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство по патенту RU 40687 «Система для сбора и упаковки твердых отходов с днища ядерного реактора», МПК7, G21F 9/34, опубл. 2004.09.20. Система включает устройство для сбора твердых отходов и пенал для хранения твердых отходов, причем устройство для сбора отходов содержит емкость для сбора твердых отходов, представляющую собой сосуд, имеющий в нижней части сужение конусообразной формы с отверстием, диаметр которого сопряжен с диаметром всасывающего трубопровода, а в верхней части патрубки для присоединения к трубопроводу сжатого воздуха и вакуумной системе через ресивер, а пенал представляет собой сосуд, имеющий в нижней части фильтр, а в верхней части конусообразное сужение с отверстием. Всасывающий трубопровод, имеющий возможность перемещаться внутри емкости с помощью исполнительного механизма, выполняет функции отсоса твердых частиц и запорного устройства в нижнем положении. Отделитель твердых частиц, расположенный в верхней части всасывающего трубопровода, представляет собой конусообразный отбойник с приваренными к нему ребрами под углом для придания потоку воды с твердыми частицами вращательного движения. Пенал для упаковки и последующей транспортировки твердых частиц представляет собой сосуд, в верхней части которого имеется конусообразное сужение с отверстием, которое сопряжено с диаметром всасывающего трубопровода, а в нижней части фильтр.
Указанное устройство не обеспечивает полноты сбора просыпи, поскольку не позволяет удалять крупные твердые фрагменты ЯМ из труднодоступных мест, поверхностей со сложным рельефом и оборудования, и не позволяет использовать штатные средства для транспортирования упакованной в пенал просыпи твердых радиоактивных отходов.
Задачей изобретения является обеспечение радиационной и ядерной безопасности.
Изобретение обеспечивает получение технического результата, заключающегося в обеспечении для обслуживающего персонала и окружающей среды полного и безопасного сбора, хранения и транспортирования просыпи радиоактивных и ядерно-опасных материалов на объектах атомной энергетики.
Указанный технический результат достигается тем, что в капсуле для сбора просыпи твердых радиоактивных отходов на объектах атомной энергетики, состоящей из емкости для сбора просыпи твердых радиоактивных отходов, корпус которой выполнен в виде полого цилиндра с герметичным дном и расположенными в верхней части корпуса всасывающим и отводящим патрубками, запорного устройства и установленного в емкости капсулы запирающего фильтра для задержки и накопления частиц просыпи, запирающий фильтр выполнен из высокопористого коррозионно-стойкого материала и установлен внутри корпуса перед отводящим патрубком, а всасывающий патрубок соединен с всасывающим каналом, выполненным, например, в форме трубы, длиной, соответствующей длине запирающего фильтра.
Запирающий фильтр исключает возможность уноса потоком воздуха собранных частиц просыпи из капсулы, а запорное устройство обеспечивает возможность хранения и транспортировки капсулы.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена капсула для сбора просыпи твердых радиоактивных отходов, на фиг.2 - вид капсулы сверху, на фиг.3 - разрез капсулы по фильтру.
Капсула для сбора просыпи твердых радиоактивных отходов (фиг.1) содержит емкость для сбора просыпи твердых радиоактивных отходов, корпус 1 которой выполнен в виде полого цилиндра с герметичным дном и расположенными в верхней части корпуса присоединительными всасывающим 2 и отводящим 3 (фиг.2) патрубками для присоединения соответственно устройства сбора просыпи и вакуум-насоса или эжектора. Капсула также содержит запорное устройство, включающее защитную пробку 4 (фиг.1) и крышку 5 (фиг.2), и запирающий фильтр 6 (фиг.3). При этом всасывающий патрубок 2 внутри капсулы имеет продолжение в виде всасывающего канала 7, предназначенного для подачи частиц просыпи ОЯТ в капсулу и одновременно для защиты поверхности запирающего фильтра 6 от механического воздействия крупных частиц. При этом всасывающий канал 7 выполнен в форме трубы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру всасывающего патрубка 2, и длиной, соответствующей длине запирающего фильтра 6 капсулы, и оканчивающимся перфорированным наконечником, что обеспечивает штатную проницаемость запирающего фильтра 6 капсулы до момента заполнения капсулы частицами просыпи.
Расположенный внутри капсулы запирающий фильтр 6 предназначен для исключения выброса собранных в капсулу твердых частиц радиационно-опасных и ядерно-опасных материалов, поступивших вместе с воздухом, является запирающим элементом капсулы и образует герметичную систему для сбора, хранения и транспортирования радиационно-опасной и ядерно-опасной просыпи, не задерживая при этом выход воздуха из капсулы. Запирающий фильтр 6 выполнен в форме цилиндрического элемента из высокопористой коррозионно-стойкой стали, что обеспечивает прецизионную очистку воздуха. Внутри запирающего фильтра 6 расположен всасывающий канал 7, предназначенный для подачи частиц просыпи ОЯТ в полость капсулы и одновременно для защиты поверхности запирающего фильтра 6 от механического воздействия крупных частиц.
Сбор просыпи в капсулу может быть осуществлен следующим образом.
Капсула располагается в пенале, смонтированном в нижнем коробе помещения. Капсула находится в вертикальном положении. К всасывающему патрубку 2 капсулы присоединяют гибкий шланг со всасывающей насадкой, а к отводящему патрубку 3 капсулы - всасывающий трубопровод эжектора. Перемещая гибкий шланг со всасывающей насадкой, например, с помощью манипуляторов, осуществляют сбор просыпи. При этом с помощью эжектора перед отводящим патрубком 3 создается разрежение. Во время сбора просыпи ОЯТ контролируют величину разрежения во всасывающем трубопроводе эжектора. Резкий рост разрежения указывает на заполнение капсулы. Содержимое заполненной капсулы для сбора просыпи подвергают сушке с последующей герметизацией капсулы защитной пробкой 4 и крышкой 5. Расположенный внутри капсулы запирающий фильтр 6 обеспечивает прецизионную очистку и исключает проскок частиц ОЯТ, поступивших в капсулу вместе с воздухом. Капсула имеет безопасную геометрию с точки зрения радиационной и ядерной безопасности и служит для сбора всего просыпавшегося ЯМ в пределах помещений АЭС, промежуточного, временного хранения радиационно-опасной и ядерно-опасной просыпи, а также может быть установлена для транспортирования в ячейках штатных чехлов контейнеров для тепловыделяющих сборок.