Пенал для хранения отработанного ядерного топлива

 

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в хранилищах отработанного ядерного топлива (ХОЯТ), а также при транспортировке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) из приреакторного бассейна в хранилище. Сущность изобретения: пенал для хранения отработанного ядерного топлива содержит корпус с узлом подвески и фильтр. Фильтр выполнен в форме гибкого чехла, повторяющего контуры пенала, и снабжен узлом фиксации. Предложено несколько вариантов размещения чехла относительно пенала: чехол размещен внутри корпуса пенала; корпус пенала размещен внутри чехла. Узел фиксации чехла выполнен в виде петель, которые образованы во входной части чехла. Возможные варианты выполнения чехла: чехол выполнен из нескольких слоев; один из слоев чехла выполнен из металлической сетки; один из слоев чехла выполнен из радиационно-поглощающего материала; часть гибкого чехла выполнена из фильтрующего материала. Кроме того, предложено корпус пенала выполнить водопроницаемым в виде перфорированной или каркасной конструкции. Преимущества изобретения: повышение эффективности очистки воды в пенале; снижение интенсивности протекания коррозии; повышение гарантийного срока хранения ОЯТ; упрощение технологии постановки, хранения и извлечения фильтрующего элемента. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в хранилищах отработанного ядерного топлива (ХОЯТ), а также при транспортировке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) из приреакторного бассейна в ХОЯТ.

Известен способ подготовки к хранению отработанного ядерного топлива, заключающийся в том, что ОЯТ после извлечения из реактора помещают в металлические пеналы, заполненные водой. Подготовленные таким образом пеналы хранят в водных бассейнах с помощью специальных подвесок [1, 2].

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является "Пенал для хранения отработанного ядерного топлива в водном бассейне" [3]. Пенал, известный из ближайшего аналога, содержит корпус и расположенную внутри него тепловыделяющую сборку. На боковой стенке корпуса выполнены в ряд отверстия, закрытые фильтром. В качестве фильтрующего материала используют водопроницаемый сорбционный материал, содержащий слабокислотные группы со статической обменной емкостью 3,0-4,5 моль/г, с объемной массой 0,5 - 1,5%.

Недостатком пенала по ближайшему аналогу является то, что при хранении пеналов с отработанным ядерным топливом сорбционная емкость фильтрующего материала используется неэффективно, т.к. весь фильтрующий материал компактно размещен в ограниченном объеме пенала и вследствие отсутствия принудительной подачи очищаемой воды через фильтр он работает только с поверхности на 10 - 15% своей массы, а объем воды, подвергающийся очистке, составляет 10 - 20% от ее объема в пенале.

Задача, решаемая изобретением, направлена на: повышение эффективности очистки воды в пенале; снижение интенсивности протекания электрохимической коррозии; повышение гарантийного срока хранения ОЯТ и эксплуатации пенала. Другой задачей, решаемой изобретением, является упрощение технологии постановки, хранения и извлечения фильтрующего элемента.

Сущность изобретения состоит в том, что в пенале для хранения отработанного ядерного топлива, содержащем корпус с узлом подвески и фильтр, предложено фильтр выполнить в форме гибкого чехла, повторяющего контуры пенала, и снабдить его узлом фиксации. Кроме того предложены варианты размещения чехла относительно пенала; чехол размещен внутри корпуса пенала; корпус пенала размещен внутри чехла. Кроме того узел фиксации чехла предложено выполнить в виде петель, образованных во входной части чехла. Также предложены варианты выполнения чехла: чехол выполнен из нескольких слоев; один из слоев чехла выполнен из металлической сетки; один из слоев чехла выполнен из радиационно-поглощающего материала; только часть гибкого чехла выполнена из фильтрующего материала. Кроме того предложено корпус пенала выполнить водопроницаемым в виде перфорированной или каркасной конструкции.

Предложенная конструкция фильтра в виде гибкого чехла для хранения ОЯТ позволяет решить ряд практических задач по хранению ОЯТ в приреакторном бассейне, при транспортировке из приреакторного бассейна в ХОЯТ и в процессе длительного хранения в нем, т.к. на всех из перечисленных стадий практически исключается попадание твердых радиоактивных продуктов в воду пенала или бассейна. Особенно важно это в случае, когда из реактора извлекается негерметичная отработавшая тепловыделяющая сборка (ОТВС). Гибкий чехол легко закрепляется на фланце корпуса пенала и снимается с него. Просто решается задача по удалению отфильтрованных твердых радиоактивных отходов: в случае выполнения всего чехла или его части из радиационно-поглощающего материала удается осадить на поверхности фильтра растворимые радиоактивные продукты. Замена фильтра при необходимости не вызывает никаких сложностей. При перегрузке ОЯТ в ХОЯТ загруженный фильтр может быть заменен на новый, т. к. наибольшее количество радиоактивных продуктов образуется в период нахождения ОТВС в приреакторном бассейне. В случае выполнения одного из слоев чехла из металлической сетки, с одной стороны, улучшается фиксация тканевой части фильтра внутри корпуса пенала, а с другой стороны - в случае выполнения сетки из медного сплава последняя влияет на pH среды и снижает интенсивность протекания электрохимической коррозии между корпусом пенала и циркониевой оболочкой тепловыделяющей сборки.

Предлагаемое техническое решение проиллюстрировано графическим материалом. На фиг. 1 представлен общий вид пенала с чехлом. На фиг. 2 представлен общий вид водопроницаемого пенала, размещенного внутри чехла с установленной ОЯТ. На фиг. 3 - общий вид пенала с чехлом, установленным внутри корпуса пенала с ОЯТ. На фиг. 4 - общий вид пенала с чехлом, установленным внутри корпуса пенала и выполненным из двух слоев. На фиг. 5 - общий вид пенала, корпус которого выполнен в виде каркасной конструкции с чехлом, установленным внутри корпуса пенала.

Пенал для хранения отработанного ядерного топлива (фиг. 1) содержит корпус 1 с узлом подвески 2, фильтр 3, который выполнен в форме гибкого чехла, повторяющего контур корпуса 1 пенала. Корпус 1 пенала размещен внутри чехла 3 (фильтра). Чехол 3 содержит узел фиксации 4, который выполнен в виде петель, образованных во входной части чехла 3, и предназначен для фиксации чехла 3 относительно корпуса 1 пенала. На фиг. 2 - 5 представлены варианты выполнения пенала для хранения ОЯТ. На фиг. 2 корпус 1 пенала выполнен из водопроницаемого материала и размещен внутри чехла 3. В пенал установлена ОЯТ 6. На фиг. 3 представлен вариант пенала с чехлом 3, установленным внутри корпуса 1 пенала. Чехол 3 может быть выполнен из нескольких слоев. На фиг. 4 представлен вариант пенала с чехлом 3, установленным внутри корпуса 1 пенала, причем чехол 3 выполнен из двух слоев, например, из сетки металлической и радиационно-поглощающей ткани. На фиг. 5 - пенал, корпус 1 которого выполнен в виде каркасной конструкции с чехлом 3, установленным внутри корпуса 1 пенала.

Работа с пеналом (фиг. 1) для хранения ОЯТ осуществляется следующим образом. Чехол 3 надевают на корпус 1 пенала. Фиксируют чехол 3 посредством петель узла фиксации 4 относительно корпуса 1. Пенал заполняют водой и помещают в него ОЯТ 6 (на фиг. не показано). Подготовленные таким образом пеналы хранят в водном бассейне с помощью специальных узлов подвесок 2. Для удаления накопившихся в чехле 3 твердых радиоактивных отходов пенал извлекают и помещают в чистый чехол 3, а оставшийся чехол радиоактивными отходами утилизируют, используя его как контейнер для радиоактивных отходов.

Работа с пеналом фиг. 2 осуществляется таким же образом, как указано выше.

Работа с пеналами фиг. 3-5 осуществляется следующим образом. Пенал заполняют водой, извлекают из реактора ОЯТ 6. Помещают ОЯТ 6 в чехол 3. Затем ОЯТ 6 с надетым на нее чехлом 3 помещают в заполненный водой корпус 1 пенала. Фиксируют чехол 3 посредством узла фиксации 4 относительно корпуса 1 пенала. Подготовленные таким образом пеналы хранят в водном бассейне с помощью специальных узлов подвески 2.

Установка фильтра в форме гибкого чехла, повторяющего поверхность пенала, позволит повысить эффективность очистки воды, снизить интенсивность протекания электрохимической коррозии и повысить гарантийный срок хранения ОЯТ. Выполнение чехла с узлом фиксации позволит упростить процесс хранения, извлечения фильтрующего элемента и утилизации твердых радиоактивных отходов, образующихся при хранении.

Источники информации 1. Патент РФ N 2079907, МКИ G 21 C 19/06, Бюл. N 14, 20.05.97 г.

2. Патент РФ N 2022376, МКИ G 21 F 5/00, Бюл. N 20, 30.10.94 г.

3. Патент РФ N 2072573, МКИ G 21 C 19/06, Бюл. N 3, 27.01.97 г. (ближайший аналог).

Формула изобретения

1. Пенал для хранения отработанного ядерного топлива, содержащий корпус с узлом подвески и фильтр, отличающийся тем, что фильтр выполнен в форме гибкого чехла, повторяющего контур пенала, и снабжен узлом его фиксации.

2. Пенал по п. 1, отличающийся тем, что чехол размещен внутри корпуса пенала.

3. Пенал по п. 1, отличающийся тем, что корпус пенала размещен внутри чехла.

4. Пенал по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что узел фиксации чехла выполнен в виде петель, образованных во входной части чехла.

5. Пенал по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что чехол выполнен из нескольких слоев.

6. Пенал по п.5, отличающийся тем, что один из слоев чехла выполнен из металлической сетки.

7. Пенал по п.5 или 6, отличающийся тем, что один из слоев чехла выполнен из радиационно-поглощающего материала.

8. Пенал по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что только часть фильтра выполнена из фильтрующего материала.

9. Пенал по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что корпус пенала выполнен водопроницаемым.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5