Фильтр-контейнер для радиоактивных отходов

Полезная модель относится к области обращения с жидкими радиоактивными отходами, а именно к устройствам, предназначенным для их переработки, транспортировки и хранения и/или захоронения.
Существует полезная модель «Сорбционный блок для очистки жидких радиоактивных отходов», авторов Пензин Р. А., Борисов А. С. и др. по патенту РФ № 2101072, 5 МПК B01D 27/02, B01D 35/32, B01D 15/00, B01J 47/02, G21F
9/12, содержащий внешний защитный контейнер, имеющий съемные крышки, верхнее и нижнее распределительные устройства, расположенную в контейнере цилиндрическую обечайку, загруженную сорбентом, имеющую центральную трубу для ввода, вывода раствора, и верхнее захватное устройство для смены обечайки [1].
Недостатками данного устройства являются ограниченная область применения, необходимость дополнительного оборудования для обслуживания и риск облучения персонала при извлечении обечаек из защитного контейнера.
Известно устройство аналогичного назначения, схожее по применению, фильтр-контейнер, который представляет собой стандартную 200 л бочку, в которой размещен фильтр с сорбентом, объемом 30 л. Внутренняя полость залита бетоном. Фильтрация осуществляется снизу-вверх. По достижении выработки сорбента трубопроводы отсоединяют, на водоподводящий и водоотводящий штуцеры устанавливают заглушки и заливают цементным раствором [2].
Данный фильтр-контейнер не обеспечивает достаточной радиационной безопасности при накоплении активности более 5 Ки из-за малой толщины (менее 150 мм) биологической защиты.
Ближайшим   прототипом   предлагаемой   полезной   модели   является
«Фильтр-контейнер для радиоактивных отходов», автора Ремез В. П., по патенту на полезную модель РФ № 157627, МПК G21F 9/00, G21F 5/00, представляющий собой помещенный в бетонную биологическую защиту фильтр, имеющий цилиндрический корпус, крышку, дно, штуцеры подачи и вывода жидкости, заполненный селективным к радионуклидам сорбентом [3].
Недостатками выбранного прототипа являются ограниченная область применения и неполное использование накопляющей способности фильтра.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков и создание фильтр-контейнера для радиоактивных отходов.
Технический результат предлагаемого решения заключается в следующем:
- накопление большей активности в фильтр-контейнере за счёт усовершенствования биологической защиты с целью его последующего захоронения.
Технический результат достигается за счет того, что фильтр-контейнер для радиоактивных отходов содержит помещенный в биологическую защиту фильтр, имеющий цилиндрический корпус, крышку, дно, штуцеры подачи и вывода жидкости, герметизирующие пробки, заполненный селективным к радионуклидам сорбентом, при этом в биологическую защиту, состоящую из бетона, дополнительно введены фрагментированные низкоактивные отходы (НАО) и очень низкоактивные отходы (ОНАО) с объемной концентрацией в бетоне не более 40 процентов. Толщина слоя биологической защиты в радиальном направлении и над штуцерами подачи и вывода жидкости составляет не менее 500 мм, дно крышка фильтра изготовлены в виде металлических окружностей толщиной предпочтительно 50 мм, при этом дно выполнено из металлических ОНАО. Диаметр дна и крышки фильтра должен быть не менее чем в два раза больше диаметра цилиндрического корпуса фильтра.
На фиг. 1 изображён «Фильтр-контейнер для радиоактивных отходов», содержащий фильтр 1, расположенный внутри железобетонного контейнера 2 [4], закрываемого железобетонной крышкой 3. Фильтр содержит цилиндрический корпус 4, дно 5, крышку 6, селективный сорбент 7, штуцер подачи жидкости 8, штуцер вывода жидкости 9 и герметизирующие пробки 10. Крышка 6 и дно 5 выполнены в форме окружности с диаметром не менее чем в два раза превышающим диаметр цилиндрического корпуса 4. Дно 5 изготовлено из металлических ОНАО. Железобетонный контейнер 2 содержит корпус 11, и биологическую защиту, которая состоит из бетона 12 и включений металлических НАО и ОНАО 13. Расположение металлических включений 13 исключает возможность эффекта «прострела» [5] (А.П. Пустовгар,    А.О.    Адамцевич,    Л.А.    Шилова.    Проблемы    обеспечения радиационной безопасности термоядерных реакторов. М.: НИУ МГСУ, 2015. с. 49).
Фильтр-контейнер для радиоактивных отходов работает следующим образом. При сборке фильтр 1 располагают в центре железобетонного корпуса. Затем на крышку фильтра 6 устанавливают пластиковый цилиндр, имеющий минимальную адгезию к бетону, пространство между корпусом контейнера и фильтра с пластиковым цилиндром послойно заполняют металлическими включениями 13 и заливают бетоном 12. Бетон заливают до уровня фиксации железобетонной крышки 3. После отверждения бетона, пластиковый цилиндр убирают. Подачу очищаемого от радионуклидов раствора осуществляют сверху через штуцер подачи жидкости 8. После завершения работы фильтра, штуцер подачи жидкости 8 и штуцер вывода жидкости 9 отсоединяют, отверстия под штуцеры закупориваются герметизирующими пробками 10. После этого в полость на крышку фильтра 6 насыпают слой из фрагментированных металлических НАО и ОНАО 13, толщиной не более 50 мм. Затем полость заполняется бетоном 12.
После накопления на сорбенте за время работы фильтра уровня активности не более 10 кюри, герметизация фильтр-контейнера осуществляется бетоном, который содержит фрагментированные НАО и ОНАО, располагаемые насыпью на крышке фильтра толщиной слоя предпочтительно 50 мм.
После герметизации фильтр-контейнера толщина слоя биологической защиты в радиальном направлении и над штуцерами подачи и вывода жидкости составляет не менее 500 мм. Поскольку очищаемый раствор подают сверху, то в нижней части фильтра активность ниже, чем в верхней, поэтому дно фильтра, толщиной предпочтительно 50 мм может быть выполнено из металлических ОНАО, обеспечивая необходимую биологическую защиту для соблюдения норм радиационной безопасности.
При необходимости сорбент в фильтре может быть замоноличен, при этом в штуцер подачи жидкости 8 подают высокопроникающий связующий раствор.
Таким образом, фильтр-контейнер для радиоактивных отходов имеет расширенную область применения, позволяя утилизировать металлические НАО и ОНАО, высокую накопительную способность и может использоваться в ядерной технике, а именно в системах переработки и захоронения радиоактивных отходов.
Источники информации
1. Патент № 2101072 РФ, МПК B01D 27/02,  B01D 35/32, B01D 15/00, B01J
47/02, G21F 9/12. Сорбционный блок для очистки жидких радиоактивных отходов. Пензин Р.А., Борисов  А.С., Пантюхин  А.Н., Тарасов В.П.
№ 97104385/25; заявл. 27.03.1997; опубл. 10.01.1998 (аналог).
2. Рябчиков Б.Е. Очистка жидких радиоактивных растворов - М.: ДеЛи принт, 2008. С. 291-292 (аналог).
3. Патент № 157627 РФ, МПК G21F 9/00, G21F 5/00. Фильтр-контейнер для радиоактивных отходов. Ремез В.П. – № 2015112052/07; заявл. 02.04.2015; опубл. 10.12.2015 (прототип).
4. ГОСТ 51824-2001. Контейнеры защитные невозвратные для радиоактивных отходов из конструкционных материалов на основе бетона. Общие технические требования. – Введ. 01.07.2002 – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – 7 с.
5. А.П. Пустовгар, А.О.Адамцевич, Л.А. Шилова Проблемы обеспечения радиационной безопасности термоядерных реакторов. М.: НИУ МГСУ, 2015. 112 с.