СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ХРАНЕНИЮ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ ДЕФЕКТНОЙ ОТРАБОТАВШЕЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ
METHOD FOR PREPARATION FOR STORAGE AND TRANSPORTATION OF DEFECT SPENT FUEL ASSEMBLY

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может применяться для подготовки к хранению и транспортировке дефектной отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС), находящейся в защитном пенале, на дне которого имеется просыпь делящегося материала, образующаяся при разрушении оболочки ОТВС.
Известны различные способы хранения отработавшего ядерного топлива. Один из них описан в статье Острянина К.А. и др. (см.: «Хранение отработанного топлива на АЭС. Сб. Исследования в области переработки облученного топлива и обезвреживания отходов. Материалы 5-го симпозиума стран-членов СЭВ. ЧССР, Марианске-Лезне, апрель 1981 г.», с.1-12). По известному способу отработавшие тепловыделяющие сборки устанавливают в герметичных пеналах, размещенных в приреакторных бассейнах. Пеналы и бассейн заполняют химически обессоленной водой. Воду в бассейне непрерывно очищают и охлаждают. При этом вода пенала не смешивается с водой бассейна. Теплообмен между водой пенала и водой бассейна происходит путем передачи тепла через стенки пенала.
Недостатками известного способа являются:
- коррозионное повреждение конструкционных материалов ОТВС в процессе их хранения и, как следствие, разгерметизация оболочек ОТВС, что приводит к образованию просыпей делящегося материала на дне пеналов;
- вероятность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции просыпей делящегося материала ввиду того, что вода, являясь замедлителем быстрых нейтронов, переводит их в тепловые, что может привести к разрушению пенала и радиоактивному заражению окружающей среды.
Известен способ хранения ОТВС по патенту RU 2034346, выбранный заявителем в качестве прототипа. Сущность способа: отработавшие тепловыделяющие сборки размещают в пеналах, заполненных водой, в которую вводят кальцийсодержащую добавку в виде соединений оксида и карбоната кальция с молярным соотношением (2,5-7,00):1 в количестве 3-5 грамм на 1 кг воды в пенале. Указанные ингибиторы воздействуют на химические процессы в среде хранения ОТВС. В результате скорость коррозии конструкционных материалов ОТВС снижается в пять раз. Дополнительный антикоррозионный эффект проявляется за счет образования на поверхностях конструктивных элементов ОТВС и пеналов защитной пленки из карбоната кальция и окиси кальция с последующим переходом окиси кальция в карбонат кальция.
Недостатком способа по прототипу является то, что он не дает полной гарантии защиты оболочек ОТВС от коррозии и разрушения оболочек за время хранения ОТВС в приреакторных бассейнах и промежуточных хранилищах на площадках АЭС. В отдельных пеналах с течением времени будут проявляться дефекты в виде коррозионных разрушений поверхностей ОТВС и наличия просыпей делящегося материала на дне пенала, что приводит к вероятности возникновения самоподдерживающейся цепной реакции делящегося материала при хранении и транспортировке дефектных ОТВС.
Техническим результатом предложенного изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно исключение вероятности возникновения самоподдерживающейся цепной реакции делящегося материала при хранении и транспортировке дефектных ОТВС, находящихся в защитных пеналах, заполненных водой.
Технический результат достигается тем, что в способе подготовки к хранению и транспортировке дефектной отработавшей тепловыделяющей сборки, включающем помещение ее в защитный пенал, заполнение пенала водой, согласно изобретению в пенал заливают порцию жидкости, не содержащей в своем составе водорода и нерастворимой в воде, имеющей плотность выше плотности воды.
В качестве жидкости, не содержащей в своем составе водорода и нерастворимой в воде, имеющей плотность выше плотности воды, в пенал могут заливать порцию четыреххлористого углерода.
3
Преложенный способ исключает вероятность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления за счет того, что, например, четыреххлористый углерод, имеющий плотность 1,6 г/см, замещает пространство над просыпями делящегося материала, вытесняя находящуюся в пенале воду вверх, в результате чего быстрые нейтроны не имеют возможности переводиться водой в тепловые. Нерастворимость в воде жидкостей, применяемых для этой цели, гарантирует отсутствие контакта быстрых нейтронов даже с молекулами воды. Отсутствие в составе этих жидкостей водорода обеспечивает радикальное снижение выхода и накопления в пеналах радиолитической перекиси водорода, являющейся пирофорным соединением, обеспечивая тем самым пожаробезопасность пеналов с ОТВС.
Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, на котором изображен пенал 1 с помещенной в него дефектной отработавшей тепловыделяющей сборкой 2, в которой находится делящийся материал 3. На дне пенала находится просыпь 4 делящегося материала 3. Пространство над просыпью 4 занято, например, слоем 5 четыреххлористого углерода, над которым расположен слой 6 вытесненной вверх воды. Позицией 7 обозначено зеркало для изначального определения наличия воды в пенале 1.
Предложенный способ осуществляют в следующей последовательности.
3
Вскрывают и снимают крышку пенала 1, извлекают защитную пробку. Устанавливают над горловиной пенала 1 зеркало 7, с помощью которого визуально определяют наличие воды в пенале 1. При сверхнормативном уровне воды ее отсасывают с помощью сифона в специальную емкость, доводя уровень воды в пенале до нормы. Заливают в пенал порцию четыреххлористого углерода, который за счет своей плотности (1,6 г/см) вытесняет вверх воду, обволакивавшую просыпь 4 делящегося материала. При отсутствии в пенале 1 воды в него заливают сначала порцию воды, затем порцию четыреххлористого углерода. Устанавливают в горловину пенала защитную пробку и закрывают пенал крышкой. В последующем, при транспортировке пенала вода является гидрозатвором от токсичных паров четыреххлористого углерода.