Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов

 

Сущность изобретения: контейнер состоит из корпуса, крышки, внешней и внутренней оболочек, которые образуют между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью. В верхней части внешней оболочки расположены клапаны, которые снабжены соплами, направленными вдоль внешней оболочки контейнера. Клапаны предназначены для освобождения полости от пара, образующегося при кипении жидкости, и охлаждения наружной оболочки. В нижней части полости имеется сливное отверстие, закрытое пробкой из легкоплавкого материала. При пожаре пробка расплавляется и жидкость вытекает из полости через открытое отверстие. Преимуществами заявленного изобретения являются замедление нагрева внутренней поверхности контейнера из-за образования воздушной прослойки и увеличение времени безопасного пребывания контейнера в очаге пожара. 1 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к передвижным защитным контейнерам.

Известен упаковочный комплект для транспортировки и хранения радиоактивных и делящихся материалов (а.с. СССР SU N 1299369 A1, кл. G 21 F 5/00, 1984), содержащий кожух с двойными металлическими стенками, между которыми расположена засыпка из гранул цеолита, насыщенного углекислым газом. На наружной стенке кожуха выполнены сужающиеся отверстия, залитые легкоплавким материалом. Недостатком такого изобретения является то, что в качестве теплоизолирующего материала выбрано адсорбирующее газ гранулированное вещество, насыщенное газом. Это вещество и не поддерживающий горение газ нагреваются в зоне пожара до высоких температур (порядка 220^oC).

Известен контейнер для транспортировки отработавшего ядерного топлива (а. с. СССР SU N 1649946 A1, кл. G 21 F 5/00, 1989), содержащий корпус, крышку, внешнюю и внутреннюю оболочки, образующие между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью, клапаны. Недостатком такого изобретения является то, что время прогрева внутренней поверхности контейнера до безопасной температуры невелико из-за теплопроводности жидкости, оболочек и корпуса.

Данное изобретение позволяет увеличить время безопасного пребывания контейнера в очаге пожара.

Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов, содержащий корпус, крышку, внешнюю и внутреннюю оболочки, образующие между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью, клапаны, отличается тем, что клапаны расположены в верхней части внешней оболочки и снабжены соплами, направленными вдоль внешней оболочки контейнера, а полость между корпусом и внутренней оболочкой содержит сливное отверстие, закрытое пробкой из легкоплавкого материала.

Предлагаемая конструкция контейнера изображена на чертеже.

Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов содержит корпус 1, крышку 2, внешнюю 3 и внутреннюю 4 оболочки, образующие между собой и корпусом полости 5 и 6, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью. В верхней части внешней оболочки 3 прикреплены аварийные гидравлические клапаны, состоящие из поршня 7, пружины 8, стакана 9, выпускного отверстия 10 и сопла 11 для освобождения полости от жидкости путем выпускания пара, возникающего при кипении жидкости, вдоль стенки контейнера, тем самым охлаждая его. Движение поршня происходит за счет роста давления пара внутри полости 5 в процессе выкипания жидкости. Поршень поджат пружиной 8. Жесткость пружины должна обеспечивать надежное срабатывание клапана. Количество клапанов и их размещение выбирается исходя из габаритов контейнера. В нижней части полости 6, образованной корпусом 1 и внутренней оболочкой 4, имеется сливное отверстие, закрытое пробкой 12 из легкоплавкого материала, который, расплавляясь при пожаре, открывает отверстие, и жидкость выливается из полости 6.

Предложенное устройство работает следующим образом. В нормальных условиях транспортирования и хранения, когда давление внутри полости 5 ниже давления срабатывания клапанов, выпускные отверстия 10 закрыты. При пожаре под действием температуры пробка 12 расплавляется, и жидкость вытекает из полости 6. Образуемая воздушная прослойка обладает меньшей по сравнению с жидкостью температуропроводностью, вследствие чего замедляется нагрев внутренней поверхности контейнера. Жидкость внутри полости 5 прогревается до температуры начала парообразования. Из-за высокой теплоты парообразования при кипении (для воды эта величина составляет 2256,8 кДж/кг) поглощается значительная часть подводимой от пожара теплоты, что дополнительно увеличивает время нагрева внутренней поверхности контейнера до безопасной температуры. Образование пара сопровождается ростом давления внутри полости 5 и приводит к срабатыванию аварийных гидравлических клапанов. Поршень 7, продвигаясь вдоль стакана 9, сжимает пружину 8 и открывает выпускное отверстие 10. Пар выходит из сопла 11 вдоль контейнера и охлаждает внешнюю оболочку 3, снижая тем самым температуру на поверхности контейнера. После выкипания жидкости, полость 5 заполняется паровоздушной смесью, температуропроводность которой на порядок ниже температуропроводности жидкости, вследствие чего замедляется нагрев внутренней поверхности контейнера. Увеличение времени безопасного пребывания контейнера в очаге пожара достигается за счет охлаждения оболочки паром и создания воздушной прослойки.

Пример. Внутренняя стенка корпуса контейнера 1, полости 5 и 6 которого заполнены водой, прогревается до температуры 50^oC за 5 мин при температуре на внешней поверхности 1000^oC. При равных условиях теплового воздействия, но в случае заполнения полости 6 воздухом этого же значения температура достигнет через 3 ч. Это достигается за счет того, что при кипении воды в полости 5 температура внутренней оболочки 4 не превышает 100^oC, и температуропроводность воздуха на порядок меньше температуропроводности воды.

Формула изобретения

Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов, содержащий корпус, крышку, внешнюю и внутреннюю оболочки, образующие между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью, клапаны, отличающийся тем, что клапаны расположены в верхней части внешней оболочки и снабжены соплами, направленными вдоль внешней оболочки контейнера, а полость между корпусом и внутренней оболочкой содержит сливное отверстие, закрытое пробкой из легкоплавкого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1