КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

Длительное хранение и транспортировка ОЯТ обуславливают повьипенные требования к прочности контейнера и радиационно-защитным характеристикам, при возможных аварийных ситуациях во время транспортировки контейнера или в ходе погрузо-разгрузочных работ.
Согласно требованиям МАГАТЭ контейнер должен обеспечивать:
- радиационную безопасность персонала при транспортировке и хранении, в пределах установленных нормативными документами норм;
герметичность при аварийном падении с высоты 9 м на жесткое основание или на штырь диаметром 150 мм с высоты 1 м;
стойкость ударной волны с давлением во фронте 30 кПа;
сохранность при падении на контейнер самолета массой 20 т при скорости самолета 200 м/сек;
стойкость к тепловому воздействию при пожаре при температуре 800°С в течении 30 минут и при погружении в воду на глубину 15 м в течении 8часов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) (см. патент России № 2084975, МКИ G21f 5/008, опубликованный 20.07.97 г. в Б.И № 20), который содержит внутреннюю и наружную металлические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена заармированным тяжелым бетоном. Внутренняя полость контейнера имеет герметичное перекрытие в виде двух крьппек. Демпфирование контейнера при падении осуществляется за счет использования в конструкции контейнера бетона меньшей плотности, со стороны внутренней поверхности наружной оболочки или за счет возможной установки по окружности тонкостенных труб. В дополнение к этому, по торпам контейнера устанавливаются два ударопоглащающих устройства в виде колец из заключенной в металлическую оболочку бальзовой древесины.
Недостатком этой конструкции является то, что, в качестве демпфирующего элемента используется бетон пониженной прочности или тонкостенные трубы, которые не в полной мере снижают уровень перегрузок на сборках ОЯТ.
Дополнительно устанавливаемые на контейнер ударопоглащающие устройства, также имеют недостаток из-за малых размеров, которые не позволяют защитить большую часть боковой поверхности контейнера при падении его на штьфь.
Решаемой технической задачей является повышение защиты сборок ОЯТ внутри контейнера при аварийных ситуациях за счет улучшения демпфирующей способности контейнера, а также упрощения технологии изготовления.
Поставленная задача решается следующим образом.
Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий коаксиально расположенные металлические наружный и внутренний стаканы, полость между которыми заполнена радиационно-защитным материалом, при этом внутренняя полость контейнера имеет герметичное перекрытие, тепловые мосты для отвода тепла со сборок ТВЭЛ, новым является то, что, в качестве радиационно-защитного материала использован демпферный наполнитель в виде сыпучей массы шарообразных частиц, отвержденных из расплава природного урана, торцевые поверхности наружного стакана имеют амортизаторы в виде выступов полуторовой формы, а тепловые мосты вьшолнены в виде металлических перемычек, расположенных между наружным и внутренним стаканами контейнера.
Конструкция контейнера представлена на фиг.1, где показан продольный разрез контейнера, на фиг.2 - его поперечный разрез.
Контейнер содержит металлические наружный 1 и внутренний 2 стаканы. Промежуточный слой термосного типа заполнен демпферным наполнителем 3 в виде сыпучей массы шарообразных частиц, отвержденных из расплава природного урана. На торцевых поверхностях контейнера расположены амортизаторы 4 и 5. Тепловые мосты 6 представляют собой перемычки определенного диаметра, по длине равной
поперечному размеру промежуточного слоя. Герметичное перекрытие внутренней полости контейнера состоит из двух крьппек 7 и 8.
Использование контейнера осуществляется следующим образом.
Контейнер устанавливают в загрузочной камере, либо непосредственно в бассейне вьщержки приреакторного хранилища, где в него загружаются кассеты (сборки) с ОЯТ по технологии, определяемой конструктивной схемой хранилища, типом ОЯТ и технологией обращения его на АЭС (на чертеже не показано). Внутренняя полость контейнера закрывается попеременно двумя герметизирующими крьщ1ками 7 и 8 при помощи болтового соединения.
Образуемые при этом замкнутые полости контейнера А и В проверяются на герметичность. Готовый для транспортировки контейнер устанавливается на транспортное средство и транспортируется к месту его длительного хранения. На месте длительного хранения контейнер перегружается на транспортное средство и устанавливается на место его длительного пребывания.
Предлагаемая конструкция металлического ударопрочного контейнера в больщей мере обеспечивает защиту сборок с ОЯТ при транспортировании, длительном хранении и в аварийных ситуащых по сравнению со сварной конструкцией металлобетонного контейнера.
Конструктивной особенностью нредлагаемого контейнера является то, что внутренний стакан 1, наружный стакан 2 н тенловые мосты 6 нредставляют собой монолит из литьевого сплава ферритного высоконрочного чугуна.
Радиационная безопасность обеспечивается за счет использования сочетания монолитного внутреннего стакана 1, наружного стакана 2 и наполнителя 3 в виде сьшучей массы шарообразных частиц, отвержденных из расплава природного урана.
Ядерная безопасность обеспечивается защитой циркониевых оболочек сборок от перегрева в различных условиях хранения контейнера с ОЯТ за счет необходимого
теплоотвода из внутренней полости контейнера, благодаря созданию необходимого количества тепловых мостов 6, вьшолненных монолитно с внутренним стаканом 1 и наружным стаканом 2.
Снижение перегрузок до допустимого уровня на расположенных внутри контейнера сборок с ОЯТ и сохранению герметичности при падениях контейнера с 9 метров на жесткое основание и с 1 метра на штырь, обеспечивается за счет демпферного наполнителя 3, который поглош;ает часть кинетической энергии падаюшего контейнера, совместно с амортизаторами 4 и 5, защишаюпщми при наиболее неблагоприятном нагружении контейнера.
При аварийном нагревании контейнера при температуре 800°С в течении 30 минут, демферный наполнитель 3 снижает температурные напряжения, благодаря возможности свободного расширения.
Наличие монолитного исполнения внутреннего стакана 1, наружного стакана 2 и тепловых мостов 6 значительно упрошает технологию изготовления контейнера.
Таким образом, заявляемый контейнер обеснечивает надлежащую защиту сборок ОЯТ при аварийных ситуациях, транспортировке и длительном хранении.