Пенал для хранения отработавших тепловыделяющих сборок
CANISTER FOR SPENT FUEL ASSEMBLIES

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к устройствам для обращения с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к пеналам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС) или их части.
Пенал для отработавших тепловыделяющих сборок предназначен для размещения в нем дефектных ОТВС, выгруженных из хранилища ядерных и радиационных опасных объектов и просыпей элементов активной части разрушенных ОТВС для последующей отправки на переработку в существующих транспортных упаковочных комплектах.
Известен контейнер для транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов, содержащий корпус, закрытый сверху уплотнительной крышкой, и вставленную в полость корпуса выемную часть, в отверстиях диафрагм которой дистанционированно размещены чехлы с ОТВС. Чехлы различных типоразмеров или установлены своими нижними торцами на дно контейнера, или подвешены на опорных буртах в отверстиях доски выемной части за верхние бурты чехлов (см., например, патент России №2120675, G21F 5/008, заявлен 24.04.1996, опубликован 20.10.1998).
К основным недостаткам такого устройства можно отнести следующие:
- невозможность размещения, хранения и транспортирования дефектных и разрушенных ОТВС;
- не имеет возможности быстрого запирания крышки устройства;
- отсутствует возможность переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) совместно с пеналом при поступлении на завод регенерации топлива (РТ).
Известен пенал для отработавшего ядерного топлива водо-водяного энергетического реактора ВВЭР-1000, содержащий корпус с установленными внутри него разделительными перегородками, образующими ячейки, крышку с грибком, снабженным клапанным устройством и устройством для сцепления крышки с корпусом, установленные внутри корпуса вертикальные стойки и центральную трубу. Вертикальные стойки и центральная труба соединены разделительными перегородками с образованием между ними четырех ячеек. Вертикальные стойки размещены по периметру корпуса таким образом, что углы между разделительными перегородками в двух противолежащих ячейках равны углу между смежными гранями ОТВС. В двух других противолежащих ячейках углы между разделительными перегородками равны углу между несмежными гранями ОТВС. В этих двух ячейках разделительные перегородки соединены вертикальными пластинами с образованием половины шестигранного сечения, превышающего шестигранное сечение несерийной ОТВС (см., например, патент России №2510087, G21F 5/00, заявлен 05.09.2012, опубликован 05.09.2012).
К основным недостаткам такого устройства можно отнести следующие:
- невозможность размещения, хранения и транспортирования дефектных и разрушенных ОТВС;
- не имеет возможности быстрого запирания крышки устройства;
- отсутствует возможность переработки ОЯТ совместно с пеналом при поступлении на завод РТ.
Известна ампула для отработавшей тепловыделяющей сборки, в которой размещаются пучки твэлов отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК-1000, для последующего размещения и транспортировки в транспортном упаковочном комплекте в сухое хранилище для перегрузки в герметичные металлические пеналы и долговременного хранения. Ампула содержит цилиндрический корпус с дном и крышку. В дне корпуса и крышке ампулы выполнены цилиндрические глухие отверстия, в которых установлены пружины сжатия, одни торцы которых прикреплены к торцовым поверхностям цилиндрических глухих отверстий, а на других торцах установлены опорные пластины. Между пружинами с опорными пластинами размещается пучок отработавших тепловыделяющих элементов (см., например, патент России №2505871, G21F 5/00, заявлен 04.12.2012, опубликован 27.01.2014).
К основным недостаткам такого устройства можно отнести следующие:
- невозможность размещения, хранения и транспортирования дефектных и разрушенных ОТВС;
- не имеет возможности быстрого запирания крышки устройства;
- отсутствует возможность переработки ОЯТ совместно с пеналом при поступлении на завод РТ.
Известна капсула (пенал) для сбора просыпи, состоящая 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 запирающего фильтра для задержки и накопления частиц просыпи. При этом запирающий фильтр выполнен из высокопористого коррозионно-стойкого материала и установлен внутри корпуса перед отводящим патрубком, а всасывающий патрубок соединен с всасывающим каналом, выполненным в форме трубы, длиной, соответствующей длине фильтра (см., например, патент России №2430436, G21F 5/00, заявлен 04.05.2010, опубликован 27.09.2011).
Недостатком данной конструкции является невозможность размещения, хранения и транспортирования дефектных и разрушенных ОТВС.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности размещения, хранения и транспортирования в пенале дефектных и разрушенных ОТВС.
Указанный технический результат заключается в том, что в пенале для размещения дефектных отработанных тепловыделяющих сборок, содержащем тонкостенный корпус, дно и крышку, крышка снабжена двумя замками, установленными в проточке крышки и взаимодействующими с проточкой в корпусе, замки поджаты пружинами сжатия, между крышкой и корпусом установлены герметизирующие прокладки, в замках выполнены пазы, через которые пропущены установленные в крышке ограничительные винты, а напротив винтов в крыше герметично установлены пробки.
На тонкостенном корпусе пенала нанесена риска, по которой производится отделение неактивной части отработанной тепловыделяющей сборки.
Корпус выполнен тонкостенным, позволяющий перерабатывать отработанные тепловыделяющие сборки совместно с пеналом.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
На фиг. 1 - пенал в общем виде;
На фиг. 2 - принцип работы замков;
На фиг. 3 - переналадка пустого пенала для транспортировки и проверки на герметичность;
На фиг. 4 - установка пенала в пост загрузки.
Пенал для размещения дефектного ОЯТ (далее пенал) состоит из корпуса 1, состоящего из труб 2 и 3, дна 4, кольца 5 и крышки 6. Крышка 6 вставляется в трубу 3 и фиксируется двумя замками 7 в проточке 8 этой трубы за счет действия сжатых пружин 9. Таким образом, крышка 6 выполнена быстросъемной с фиксацией закрытого положения, обеспечивающей герметизацию внутренней полости пенала.
На корпусе 1 пенала нанесена риска 10, по которой согласно технологии, принятой на заводе РТ, будет производиться отделение холостого конца ОТВС, находящейся в пенале, от ее активной зоны.
Для предотвращения выпадения замков 7 из крышки 6, через пазы 11 замков 7 в крышку 6 ввернуты два винта 12. Для извлечения крышки 6 из пенала необходимо вывернуть пробки 13 и через освободившиеся каналы 14 специальным приспособлением 15 в виде клина отжать замки 7 к центру крышки 6, а затем извлечь ее.
Герметичность пенала обеспечивается резиновыми прокладками 16, 17 и проверяется на стадии изготовления путем подачи сжатого воздуха в пенал с погружением его в емкость с водой. Для подачи сжатого воздуха одну из пробок 13 заменяют на ниппель 18, а для транспортировки пустого пенала штатную головку 19 заменяют на рым-болт 20.
Материалом пенала является коррозионно-стойкая сталь.
Работа пеналом выполняется следующим образом:
Пенал без крышки 6 устанавливается в пост загрузки ОТВС 21 (см. Фиг. 4). В пенал загружаются дефектные ОТВС или просыпи элементов активной части разрушенных ОТВС. Далее происходит запирание крышки 6 и транспортирование пенала аналогично транспортированию неповрежденных ОТВС.
Благодаря конструкции крышки 6 с помощью замков 7 и пружин 9 появляется возможность быстрого запирания дефектного ОЯТ, расположенного в пенале.
Тонкостенный корпус 1 позволяет перерабатывать ОТВС вместе с пеналом.
Захватная часть пенала обеспечивает работу с ним существующим транспортно технологическим оборудованием на заводе РТ и существующими базовыми контейнерами.
Благодаря тому, что данный пенал является не оборотным и корпус его выполнен из тонкостенной трубы, он вписывается в существующую транспортно-технологическую схему транспортировки ОЯТ и разделки на заводе РТ.
Пенал с размещенными внутри ОТВС или просыпями элементов активной части ОТВС имеет отрицательную плавучесть, что обеспечивает выполнение требований технологического процесса на заводе РТ.
Данное изобретение делает возможным размещение, хранение и транспортирование дефектных и разрушенных ОТВС.