Устройство для растворения ядерного топлива измельченных тепловыделяющих сборок атомных реакторов

 

Изобретение относится к устройствам для растворения ядерного топлива предварительно измельченных тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов и может быть использовано на радиохимических заводах по регенерации ядерного топлива отработавших ТВС различных атомных реакторов. Кольцевая реакционная полость устройства для растворения ядерного топлива разделена вертикальными парными перегородками, по меньшей мере, на две отдельные секции. Меньшие части реакционной полости, заключенные между перегородками, образуют каналы выгрузки, размещенные внутри кольцевой реакционной полости, а сами перегородки не доходят до дна реакционной полости. В дне реакционной полости под каждым каналом выгрузки имеется, по меньшей мере, одно сопло. Устройство имеет дополнительные сопла, расположенные в дне реакционной полости между каналами выгрузки и направленные в сторону этих каналов. Дно реакционной полости может быть выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки. Технический результат изобретения состоит в повышении производительности устройства, а также улучшении технологии и повышении безопасности его работы. 2 з.п. ф-лы. 4 ил.

Изобретение относятся к атомной промышленности, а именно: к устройствам для растворения ядерного топлива предварительно измельченных тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов, и может быть использовано на радиохимических заводах по регенерации ядерного топлива отработавших ТВС различных атомных реакторов.

Известны растворители для регенерации отработавшего ядерного топлива двух основных типов: с движущимися элементами и без них (Землянухин В.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М., Энергоатомиздат, 1983). За рубежом используются растворители первого типа. Сюда относятся аппараты роторного, шнекового, корзиночного и т.п. типа. Их основные недостатки: неполная герметизация, наличие подвижных элементов, которые требуют в радиохимии дистанционного обслуживания и ремонта. В России приняты растворители второго типа - это герметичные аппараты с пневматическим по секционным удалением нерастворимых кусков, которые получаются из конструкционных металлических элементов ТВС (оболочки ТВС, решетки, кожух и т.п.) при резке. Однако, для этих устройств существует предельная максимальная загрузка, превышение которой ведет к "закупориванию" как отдельной секции, так и всего аппарата.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство, содержащее внутренний и наружный корпуса, образующие кольцевую реакционную полость, верхний узел загрузки, крышку, соединенную с наружным корпусом, и узел выгрузки, содержащий коническое днище и патрубок выгрузки.

Основные недостатки его состоят в том, что при посекционной выгрузке нерастворимых кусков в нем в одной или нескольких секциях возможно сосредоточение такого количества нерастворимых кусков, которое делает невозможной разгрузку аппарата от них; одновременно происходит переброс кусков из одной секции в другую, что ведет к увеличению времени выгрузки и расхода газа, используемого для пневмовыгрузки (Землянухин В.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М., Энергоатомиздат, 1983, с. 63-64).

Таким образом, недостатками известного устройства являются его недостаточная технологичность и безопасность работы, а также низкая производительность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы улучшить технологию, повысить безопасность работы устройства и его производительность.

Сущность изобретения состоит в том, что в отличие от известного устройства, включающего наружный и внутренний корпуса, образующие кольцевую реакционную полость, верхний узел загрузки, содержащий патрубок загрузки, крышку, соединенную с наружным корпусом, и узел выгрузки, включающий канал выгрузки, для решения поставленной задачи согласно изобретению кольцевая реакционная полость разделена вертикальными парными перегородками, по меньшей мере, на две отдельные секции, при этом меньшие части реакционной полости, заключенные между перегородками, образуют каналы выгрузки, размещенные внутри кольцевой реакционной полости, а сами перегородки не доходят до дна реакционной полости, и под каждым каналом выгрузки имеется, по меньшей мере, одно сопло. Кроме того, устройство имеет дополнительные сопла, расположенные в дне реакционной полости между каналами выгрузки и направленные в сторону этих каналов. При этом дно реакционной полости может быть выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки.

Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, состоит в повышении производительности устройства, а также улучшении технологии и повышении безопасности его работы.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство в разрезе (принципиальная схема); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - то же, что на фиг. 3, но с наклонным дном.

Устройство содержит наружный цилиндрический корпус 1 и цилиндрический внутренний корпус 2, образующие реакционную полость 3. В нижней части полость снабжена сопловым коллектором 4, рядом сопловых решеток (или одно сопло) 5 и патрубками 6 для подачи газа из ресивера (на рис. не показан) для пневматического удаления нерастворимых кусков и отвода раствора 7. Над реакционной полостью расположен распределительный конус 8, снабженный в нижней части цилиндром 9, который не доходит до верха наружного корпуса, образуя кольцевую щель 10 для загрузки измельченных ТВС в реакционную полость. Наружный корпус 1 соединен с верхним узлом загрузки, содержащим крышку 11 и патрубки 12 выхода газа 13 и подачи растворителя-реагента 14. Верхняя часть внутреннего корпуса конусами 15 и 16 соединена с патрубками выгрузки 16 нерастворимых кусков. Для поддержания необходимой температуры на внутреннем корпусе размещены нагревающие и охлаждающие рубашки 19. Для осуществления пневмоудаления кусков реакционная полость разделена вертикальными парными перегородками 20, образующими каналы выгрузки 21 и не доходящими до дна, под которыми расположены сопловые решетки (или одно сопло) 5, на отдельные секции 22, в которые осуществляется загрузка кусков. Для создания импульса газа вдоль днища реакционной зоны имеются дополнительные сопла 23 (см. фиг. 3). Для обеспечения скатывания кусков в сторону каналов загрузки дно 24 может быть выполнено наклонным (см. фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

Измельченные ТВС через патрубок 12 попадают на распределительный корпус 8 и через кольцевую щель 10 попадают в секции 22 реакционной зоны 3. Раствор-реагент подается в устройство через патрубок 14. Температура в устройстве во время реакции поддерживается с помощью рубашек 19. Через патрубок 13 парогазовая фаза поступает в систему газоочистки. По окончании растворения раствор с топливом удаляется через патрубок 7 из устройства. Затем проводится контрольное растворение, кислотная и водная промывки нерастворимых кусков ТВС.

Нерастворимые куски удаляются газом, который подается во все патрубки 6 одновременно. Газ проходит через сопловую решетку (или одно сопло) 5 и выбрасывает нерастворимые куски из реакционной зоны 3 по каналам выгрузки 21 через патрубок выгрузки 18 из устройства. При этой системе выгрузки нерастворимых кусков возникает такое движение кусков из аппарата, которое обеспечивает стабильное и гарантированное удаление кусков из устройства. Например, если загрузка нерастворившихся кусков в устройство осуществлена неравномерно, то вначале идет удаление нерастворимых кусков из устройства через каналы выгрузки, около которых находится наименьшее их количество. Затем в работу включаются последовательно и остальные каналы выгрузки. На стабильность выгрузки не влияет количество кусков, находящихся а аппарате, что исключает аварийные ситуации, возникающие в известных аппаратах с посекционной выгрузкой. Для улучшения условий выброса газ одновременно подается в сопла 23, находящиеся в середине секций 22, а дно 24 реакционной зоны при этом может быть выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки 21.

Заявляемое изобретение позволяет при одинаковых габаритах с прототипом, кроме увеличения безопасности устройства, что весьма важно для радиохимической промышленности, улучшить также и технологию, так как данное устройство позволяет сократить расход газа и уменьшить время процесса, а значит увеличить производительность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для растворения ядерного топлива измельченных тепловыделяющих сборок атомных реакторов, включающее наружный и внутренний корпуса, образующие кольцевую реакционную полость, верхний узел загрузки, содержащий патрубок загрузки, крышку, соединенную с наружным корпусом, и узел выгрузки, включающий канал выгрузки, отличающееся тем, что кольцевая реакционная полость разделена вертикальными парными перегородками по меньшей мере на две отдельные секции, при этом меньшие части реакционной полости, заключенные между перегородками, образуют каналы выгрузки, размещенные внутри кольцевой реакционной полости, а сами перегородки не доходят до дна реакционной полости, в котором под каждым каналом выгрузки имеется по меньшей мере одно сопло.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет дополнительные сопла, расположенные в дне реакционной полости между каналами выгрузки и направленные в сторону этих каналов.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что дно реакционной полости выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4