ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
SPENT NUCLEAR FUEL STORAGE

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности к хранилищам для отработавшего ядерного топлива в виде бетонного массива, в котором выполнены вертикальные ячейки для размещения в них контейнеров с отработавшим ядерным топливом.
В процессе длительной эксплуатации таких хранилищ во влажном климате с большими перепадами дневных и ночных температур, а также в условиях резких сезонных перепадов температур, на стенках бетонного массива образуется водный конденсат, который собирается в ячейках для хранения контейнеров с отработавшим ядерным топливом и со временем насыщается радионуклидами, которые, в свою очередь, по порам и трещинам проникают в толщу бетонного массива и со временем выходят на наружную поверхность бетонного массива, на которой производятся работы операторов по обслуживанию хранилища, что затрудняет его нормальную экплуатацию.
Известные типы хранилищ для отработавшего ядерного топлива, состоящие из бетонного массива с вертикальными ячейками для хранения в них контейнеров с делящимися материалами, не защищены от пропитки бетонного массива мигрирующими радионуклидами при их длительной эксплуатации во влажном климате (см. Проспект "Хранилище делящихся материалов", Маякинфо, 1999, вып.9. RU).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка конструкции хранилища для отработавшего ядерного топлива, предназначенного для эксплуатации во влажом климате со значительными перепадами температур атмосферного воздуха, в котором в результате длительной эксплуатации отсутствует выход радионуклидов к верхней поверхности бетонного массива хранилища.
Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в том, что на верхней поверхности бетонного массива после длительной его эксплуатации во влажном климате с резкими перепадами температур атмосферного воздуха уровень радиации не превышает нормы эксплуатации хранилищ для отработавшегого ядерного топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что в хранилище для отработавшего ядерного топлива, состоящем из бетонного массива с вертикальными ячейками, предназначенными для хранения в них контейнеров с отработавшим ядерным топливом, в бетонном массиве выше уровня расположения верхних торцов контейнеров выполнен разделительный слой из полимерной композиции, при этом сверху полимерного слоя размещен защитный слой из бетона, наружная поверхность которого покрыта слоем из полимерной композиции.
Кроме того, полимерная композиция разделительного слоя выполнена холодного отвержения и содержащит компоненты в следующем соотношении массовых частей:
эпоксидная диановая смола 100,
фурфурол 25-35,
полиамидная смола 40-95,
этанол 25-35, цемент 0-380.
Кроме того, слой из полимерной композиции, расположенный выше уровня расположения верхних торцов контейнеров, выполнен толщиной не менее 40 мм.
Кроме того, слой из полимерной композиции, покрывающий наружную поверхность защитного слоя из бетона, выполнен толщиной не менее 3 мм.
Слой бетона, расположенный между верхними торцами контейнеров с отработавшим ядерным топливом и наружной поверхностью бетонного массива, предназначен для защиты обслуживающего персонала от радиации, исходящей от контейнеров. Однако в результате длительной эксплуатации хранилища во влажном климате со значительными перепадами температур наружного воздуха этот защитный слой бетона за счет постоянного наличия конденсата на его поверхностях постепенно пропитывается радионуклидами, поднимающимися к верхней поверхности бетонного массива, на которой может находиться обслуживающий это хранилище рабочий персоонал и подвергаться радиоактивному облучению. Для предотвращения миграции в верхний защитный слой бетона радионуклидов между основным бетонным массивом и этим защитным слоем выполнен слой из полимерной композиции, например из полимерной композиции холодного отвержения, в следующем соотношении массовых частей: эпоксидная диановая смола 100, фурфурол 25-35, полиамидная смола 40-95, этанол 25-35, цемент 0-380. При использовании этой композиции опытным путем было получено, что толщина этого слоя, которая надежно защищает верхний слой бетона от проникновения в него радионуклидов из нижнего бетонного массива, должна быть не менее 40 мм.
В процессе длительного обслуживания хранилища его верхняя бетонная поверхность постепенно загрязняется радиоактивными отходами, которые трудно отмываются из-за шероховатости бетонной поверхности, поэтому для улучшения радиационной безопасности верхнюю поверхность бетонного хранилища покрывают слоем из полимерной композиции толщиной не менее 3 мм.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически показан фрагмент сечения хранилища для отработавшего ядерного топлива. Хранилище состоит из бетонного массива 1 с вертикальными ячейками 2, предназначенными для хранения в них контейнеров 3 с отработавшим ядерным топливом. В бетонном массиве выше расположения верхних торцов контейнеров выполнен разделительный слой 4 из полимерной композиции толщиной не менее 40 мм, сверху которого уложен защитный слой 5 из бетона, наружная поверхность которого покрыта слоем 6 из полимерной композиции толщиной не менее 3 мм.
Чтобы не насыщался радионуклидами защитный бетонный слой 5, расположенный выше верхних торцов контейнеров 3, между бетонным массивом 1 и бетонным защитным слоем 5 выполнен разделительный слой 4 из полимерной композиции, который в процессе длительной эксплуатации хранилища во влажном и холодном климате практически полностью блокирует верхний защитный слой 5 из бетона от блуждающих радионуклидов, поднимающихся из бетонного массива 1.
Хранилище изготавливают в следующей последовательности.
Сначала монтируют опалубку с внутренним каркасом и закрепляют на каркасе вертикальные ячейки в виде труб с донышками, располагая ячейки строго на заданном уровне, после чего пространство между ячейками заполняют бетоном с поглощающими добавками до расчетного уровня, на котором будут располагаться верхние торцы контейнеров с отработавшим ядерным топливом, и тщательно выравнивают и сглаживают поверхность бетонной массы. После полного отверждения на бетонную поверхность наносят разделительный слой преимущественно из полимерной композиции холодного отверждения толщиной не менее 40 мм. После ее отверждения на нее укладывают защитный слой бетона с поглощающим добавками, толщина которого должна с полной гарантией защищать обслуживающий персонал от радиации, исходящей от контейнеров с отработавшим ядерным топливом.
Наружную поверхность защитного слоя из бетона тщательно выравнивают и сглаживают и дают бетону полностью затвердеть, а после отверждения бетона его поверхность покрывается слоем из полимерной композиции толщиной не менее 3 мм.
Эта же конструкция применима и для реконструкции старого хранилища для отработавшего ядерного топлива, у которого наружная рабочая поверхность бетонного массива уже загрязнена радионуклидами и другими радиоактивными отходами. В процессе реконструкции хранилища с целью восстановления нормальной радиационной обстановки на площадке обслуживания сначала производят наращивание трубчатых ячеек на высоту нового защитного бетонного слоя, после чего на старую загрязненную поверхность бетонного массива наносят разделительный слой из полимерной композиции, например, холодного отверждения толщиной не менее 40 мм. После отверждения полимерной композиции сверху на нее укладывают защитный слой из бетона с поглощающими добавками, толщину которого выбирают так, чтобы она полностью могла гарантировать обслуживающему персоналу радиационную безопасность на весь дальнейший срок эксплуатации хранилища. Поверхность бетонной массы выравнивают и сглаживают, а после полного отверждения бетона на его наружную поверхность наносят слой из полимерной композиции толщиной не менее 3 мм.