Контейнер для длительного захоронения вредных отходов

Изобретение относится к устройствам для захоронения твердых и жидких радиоактивных отходов атомных электростанций, судов морского флота с двигателями, работающими на атомной энергии, солевых продуктов, химических и других токсичных материалов, а также производственных отходов, подвергающихся радиоактивному облучению. Контейнер для длительного захоронения вредных отходов включает корпус в сборе с крышкой, на наружную поверхность которого нанесено защитное покрытие. Покрытие содержит органосиликатную композицию OC-51-03 с добавками, одной из которых является натриево-хромовый пирофосфат с размером частиц 40-80 нм, в количестве, менее или равном 0,1 мас.% органосиликатной композиции, а другой - диоксид циркония или титана с размером частиц 80-120 нм, в количестве (0,5-1,0) мас.%, при этом в качестве отвердителя применен продукт АГМ-9. Изобретение позволяет создать контейнер, защитное покрытие которого имело бы высокую радиационную стойкость, большую прочность, широкий диапазон рабочих температур и высокую влагостойкость 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к устройствам для захоронения твердых и жидких радиоактивных отходов атомных электростанций, судов морского флота с двигателями, работающими на атомной энергии, солевых продуктов, химических и других токсичных материалов, а также производственных отходов, подвергшихся радиоактивному облучению.

Известны стальные контейнеры, в которых хранятся, перевозятся и направляются на окончательное захоронение в цементируемые скважины радиоактивные отходы (патент США №5338493, кл. G21P 9/00, опубл. 16.06.94).

Такие контейнеры должны иметь антикоррозионную изоляцию, обеспечивающую достаточную механическую прочность контейнеру, чтобы длительно выдерживать воздействие коррозии и радиолиза, а также воздействие температуры и химических реакций в контейнере. Все это приводит к удорожанию конструкции контейнера.

Известен контейнер для длительного захоронения радиоактивных отходов, включающий металлический цилиндрический корпус, у которого днище отлито за одно целое со стенкой, металлическую крышку, равную по толщине стенке цилиндра, и защитный слой, нанесенный на наружную поверхность контейнера, который состоит из хорошо сцепляющегося с корпусом искусственного материала, в который может быть добавлен слоисто-силикатный материал, бетонит или полиуретан, в который вносится наполнитель, обладающий абсорбционными свойствами (заявка ФРГ №3132704, кл. G21F 5/00, опубл. 19.12.85).

Известная конструкция, обладая антикоррозионной изоляцией наружной поверхности, не способна длительно выдерживать воздействие химических реакций, высокой температуры и излучений внутри контейнера, то есть его герметизация нарушается через довольно непродолжительный период времени.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является конструкция контейнера для длительного захоронения вредных отходов, на наружную поверхность которого нанесено защитное органо-силикатное покрытие ОС-51-03 по ТУ 84-725-78 (прототип).

Такое защитное органосиликатное покрытие обладает следующими техническими характеристиками, выбранными для анализа заявляемого изобретения, как наиболее значимыми для могильников радиоактивных отходов:

- радиационная стойкость - более 1 МГр;

- предел прочности покрытия при ударе по прибору У-2 - не менее 30 см;

- диапазон рабочих температур - от -60°С до +300°С.

Кроме этого контейнер для длительного захоронения вредных отходов, благодаря защитному органосиликатному покрытию ОС-51-03, должен обладать повышенной влагостойкостью, препятствующей образованию и развитию коррозии в условиях размещения контейнера на открытом воздухе.

Контейнер для длительного захоронения вредных отходов с защитным покрытием на его поверхности, содержащим органосиликатную композицию, не может надежно защитить окружающую среду от воздействия находящихся в нем вредных веществ вследствие: недостаточной радиационной стойкости покрытия; невысокой прочности и влагостойкости его, а также недостаточно широкого диапазона рабочих температур.

Технической задачей изобретения является создание новой конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов, защитное покрытие которого имело бы:

- высокую радиационную стойкость;

- большую прочность;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокую влагостойкость.

Техническая задача решается при разработке конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов, включающего корпус в сборе с крышкой, на наружную поверхность которого нанесено защитное покрытие толщиной 150-200 мкм, содержащее органосиликатную композицию ОС-51-03, в состав которой согласно изобретению введены добавки, одной из которых является натриево-хромовый пирофосфат с размером частиц 40-80 нм в количестве, меньшем или равном 0,1 мас.% органосиликатной композиции, а другой - диоксид циркония или титана с размером частиц 80-120 нм, в количестве (0,5-1,0) мас.% органосиликатной композиции, при этом в качестве отвердителя применен продукт ATM-9 (ТУ 6-02-724-77).

Такой контейнер может быть помещен в емкость с крышкой, выполненными из полиэтилена высокой плотности, причем крышка емкости имеет резьбовое соединение с ее корпусом.

В заявляемой конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов введение в органосиликатную композицию защитного покрытия добавок:

- натриево-хромового пирофосфата способствует повышению влагостойкости защитного покрытия, предотвращая развитие коррозии и радиолиза корпуса контейнера. Наночастицы облегчают встраивание фосфор-кислородных группировок в структуру органосиликатной композиции защитного покрытия, образуя единую влагостойкую кремнефосфатную матрицу.

- диоксида циркония или титана в количестве 0,5-1,0 мас. композиции повышает стойкость покрытия от воздействия γ- и β-излучений, а также расширяет цветовую гамму покрытия.

Введение в органосиликатную композицию защитного покрытия добавок, перечисленных выше, расширяет диапазон рабочих температур, которым контейнер может противостоять в течение своего срока службы, при этом использование добавок в состоянии наночастиц обеспечивает повышение прочности покрытия.

Возможное помещение контейнера в емкость с крышкой, выполненными из полиэтилена высокой плотности, причем крышка емкости имеет резьбовое соединение с ее корпусом, позволяет дополнительно повысить влагостойкость контейнера для длительного захоронения вредных отходов.

Механические характеристики заявляемого объекта изобретения:

- радиационная стойкость - более 2,8 МГр;

- прочность покрытия при ударе по прибору У-2 - не менее 50 см;

- диапазон рабочих температур - от -60°C до +450°C.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков заявляемого контейнера для длительного захоронения вредных отходов по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, заключающийся в создании новой конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов, защитное покрытие которого обладает высокой радиационной стойкостью, большой прочностью, широким диапазоном рабочих температур и высокой влагостойкостью.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "существенные отличия".

Использование заявляемого изобретения в области создания устройств для длительного захоронения вредных отходов обеспечивает заявляемое изобретению соответствие критерию "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение изображено на чертеже, на котором представлен общий вид в разрезе контейнера для длительного захоронения вредных отходов.

Контейнер для длительного захоронения вредных отходов, включает корпус 1 в сборе с крышкой 2, на наружную поверхность которого нанесено защитное покрытие 3, толщиной 150-200 мкм, содержащее органосиликатную композицию ОС-51-03, причем в состав композиции покрытия 3 введены добавки, одной из которых является натриево-хромовый пирофосфат с размером частиц 40-80 нанометров в количестве, меньшем или равном 0,1 мас.% органосиликатной композиции, а другой - диоксид циркония или титана с размером частиц 80-120 нанометров в количестве 0,5-1,0 мас.%, при этом в качестве отвердителя применен продукт АГМ-9.

Такой контейнер может быть помещен в емкость 4 с крышкой 5, выполненными из полиэтилена высокой плотности, причем крышка 5 емкости имеет резьбовое соединение с ее корпусом.

В соответствии с заявляемым техническим решением в известную органосиликатную композицию ОС-51-03, применяемую для создания защитного покрытия, например на могильниках радиоактивных отходов (ТУ 84-725-78) и находящуюся в жидком состоянии, вводят добавки, в виде порошков, находящихся в состоянии наночастиц. Одной из добавок является натриево-хромовый пирофосфат, применяемый в виде порошка из частиц размером 40-80 нм, в количестве менее или равном 0,1 мас.% органосиликатной композиции.

Наличие хрома и фосфора в составе покрытия увеличивает влагостойкость объекта защиты, предотвращая развитие коррозии и радиолиза.

Натриево-хромовый пирофосфат получают методом управляемого гидролиза исходных солей, которыми являются: пирофосфат натрия и нитрат хрома.

Другой добавкой, вводимой в органосиликатную композицию, является диоксид циркония или титана, в виде порошка в состоянии наночастиц размером 80-120 нм, в количестве 0,5-1,0 мас.% органосиликатной композиции.

Порошок диоксида циркония или титана получают воздействием нашатырного спирта на соли циркония или титана, выделяемый при этом осадок прокаливают при температуре, равной 110°C. Полученный порошок в состоянии наночастиц вводят в состав органосиликатной композиции, повышая стойкость защитного покрытия γ- и β-излучениям, а также расширяя цветовую гамму покрытия.

Введение в органосиликатную композицию защитного покрытия этих добавок позволяет расширить диапазон рабочих температур, которым контейнер может противостоять в течение своего срока службы. Использование добавок в состоянии наночастиц обеспечивает повышение прочности покрытия.

Возможное помещение контейнера в емкость с крышкой, выполненными из полиэтилена высокой плотности, причем крышка емкости имеет резьбовое соединение с ее корпусом, позволяет повысить влагостойкость контейнера для длительного захоронения вредных отходов.

Для изготовления корпуса в сборе с крышкой контейнера для длительного захоронения вредных отходов может быть использовано базальтовое литье.

Сравнение технических характеристик объекта изобретения и прототипа представлено в нижеприведенной таблице.

Объект изобретения Прототип
Радиационная стойкость >2,8 МГр >1 МГр
Прочность при ударе по прибору У-2 не менее 50 см не менее 30 см
Диапазон рабочих температур от -60°C до +450°C от -60°C до +300°C

Приведенные сравнения с прототипом показывают преимущество заявляемого объекта изобретения над наиболее близким аналогом.

1. Контейнер для длительного захоронения вредных отходов, включающий корпус в сборе с крышкой, на наружную поверхность которого нанесено защитное покрытие толщиной 150-200 мкм, содержащее органосиликатную композицию OC-51-03, отличающийся тем, что в состав композиции покрытия введены добавки, одной из которых является натриево-хромовый пирофосфат с размером частиц 40-80 нм, в количестве, меньшем или равном 0,1 мас.% органосиликатной композиции, а другой - диоксид циркония или титана с размером частиц 80-120 нм в количестве 0,5-1,0 мас.% органосиликатной композиции, при этом в качестве отвердителя применен продукт АГМ-9.

2. Контейнер для длительного захоронения вредных отходов по п.1, отличающийся тем, что он помещен в емкость с крышкой, выполненными из полиэтилена высокой плотности, причем крышка емкости имеет резьбовое соединение с ее корпусом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контейнеру для хранения ядерных отходов. .

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к производству упаковок для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. .

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. .

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). .

Изобретение относится к контейнерам для транспортировки и/или длительного сухого хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) или аналогичных радиоактивных материалов, в частности к контейнерам с устройствами для сообщения с газовой средой внутренней полости, например для контроля герметичности и отбора проб газов.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к хранению отработавшего ядерного топлива. .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). .

Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано для упаковки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). .

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). .

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к средствам для хранения отработавших ядерных топливных элементов реактора РБМК-1000, а более конкретно к средствам для обеспечения безопасности при перегрузке ампул, загруженных пучками отработавших тепловыделяющих элементов (твэлов) реактора РБМК-1000, и предназначено для использования в «сухом» хранилище отработавшего ядерного топлива. Герметичный пенал хранения ампул с пучками тепловыделяющих элементов содержит корпус, вертикальные стойки и штатную крышку с грузозахватным устройством, выполненным на крышке в виде центрального грибка и дублирующий захватный бурт, выполненный по периферии крышки. В центральном грибке крышки установлен клапан для откачки и заполнения пенала средой хранения и контроля герметичности и управляющий им стержень-заглушку. В корпусе пенала установлен на сварке фланец, к которому на период загрузки сухого хранилища присоединяется на болтах съемная временная крышка с центральным грибком, решетка выполнена из присоединенных на сварке к фланцу с нижней стороны продольных пластин, с верхней стороны которых выполнены пазы, в которые установлены съемные поперечные пластины, а после загрузки сухого хранилища вместо съемной временной крышки на сварке устанавливается штатная крышка. Изобретение позволяет повысить безопасность при перегрузке ампул с пучками твэлов. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Заявленное изобретение относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в том числе при длительном хранении и транспортировании. Заявленное устройство включает внешний контейнер и внутренний контейнер, в котором расположено изделие с радиоактивным веществом. Внешний контейнер состоит из основания и колпака, имеющих слоистую структуру, и кольцевого демпфера, соединенных между собой крепежными элементами; изделие с радиоактивным веществом размещено в герметичной капсуле, установленной во внутреннем контейнере, между которыми имеется демпфирующий слой, состоящий из, по крайней мере, двух ложементов, при этом верхний ложемент имеет пружинный элемент для поджима капсулы к нижнему ложементу, а капсула имеет штуцер для заполнения ее инертным газом. Слоистая структура внешнего контейнера включает наружную и внутреннюю металлические оболочки с заключенным между ними слоем металлических плиток, выполненных в форме прямоугольных сегментов цилиндра. Техническим результатом является повышение стойкости защитного контейнера к аварийным факторам высокой интенсивности, возникающим при аварии транспортных средств, например самолета, с целью сохранения перевозимого груза. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к обращению с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к ампуле, 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. Технический результат - возможность устанавливать в ампулы без изменения их длины как верхний пучок, так и нижний неперекантованный пучок твэлов и избежать ударных нагрузок на пучки твэлов при их транспортировке в транспортном упаковочном комплекте в горизонтальном положении. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам выработки и инфузионного введения радиофармацевтических препаратов. Защитный узел системы содержит первый и второй отсеки, причем каждая из первой и второй боковых стенок отсеков формирует барьер для радиоактивного излучения и содержит отверстие, продолжающееся сквозь боковую стенку и крышку, которая сопрягается с отверстием для попеременного заграждения соответствующего отсека и обеспечения доступа в соответствующий отсек через соответствующее отверстие. При этом первый отсек вмещает радиоизотопный генератор системы, а второй отсек вмещает участок инфузионной схемы системы, который находится в потоке позади генератора, и содержит трубопроводы элюата, пациента и трубопровод отходов. Третий отсек защитного узла выполнен с возможностью вмещения сосуда для отходов системы и огражден третьей боковой стенкой. Способ установки инфузионной системы заключается в том, что открывают первую дверцу защитного узла инфузионной системы для получения доступа в первый отсек узла и для предоставления возможности открывания второй дверцы защитного узла. Дверца, по меньшей мере, одного из отсеков, кроме отсека генератора, в закрытом положении, может блокировать дверцу отсека генератора от открывания. Система содержит корпусную конструкцию, защитный узел и инфузионную схему. Корпусная конструкция содержит кожух и раму, а кожух содержит съемную панель, которая сопрягается со вторым отверстием кожуха и содержит замок для обеспечения доступа во внутреннее пространство. Использование изобретения позволяет повысить степень защиты персонала посредством конструкции защитного узла. 4 н. и 30 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к средствам для хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) реактора ВВЭР-1000, и предназначено для использования в стационарных хранилищах отработанного ядерного топлива на заводах по регенерации такого топлива или на АЭС. Пенал для отработавшего ядерного топлива ВВЭР-1000 содержит 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. Технический результат - увеличение коэффициента полезной загрузки пенала и сечения ячеек для создания возможности установки в них как серийных, так и несерийных ОТВС. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контейнерам для транспортирования и временного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций (АЭС) в виде отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Контейнер содержит металлический корпус, включающий комингс с закрепленными на нем днищем и опорой, концентрично закрепленные на комингсе цилиндрические обечайки с образованием полости, герметичное перекрытие упомянутой и внутренней полостей контейнера, выполненное в виде двух крышек, установленных одна над другой на основании, нейтронную защиту, демпферы. Полость между обечайками заполнена вкладышами из металла высокой плотности, жестко закрепленными на внутренней обечайке, между вкладышами и наружной обечайкой размещены вставки из металла высокой теплопроводности, имеющие продольные каналы, в которых размещена нейтронная защита. Внутренняя крышка выполнена конической формы, установлена во внутреннюю коническую проточку основания и поджата кольцом, надетым на внутренний ряд шпилек основания. На торцовой и конической поверхностях внутренней крышки имеются кольцевые канавки, в которых расположены уплотнительные элементы. Технический результат - возможность транспортирования ОЯТ реакторов типа РБМК-1000 с повышенным обогащением по урану-235 с обеспечением эффективной защиты от гамма-излучения и нейтронов и отвода тепла от загруженного в контейнер ОЯТ. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Контейнер содержит корпус, включающий стакан с днищем и герметичным перекрытием внутренней полости стакана. Стакан снабжен верхними цапфами и наружной оребренной оболочкой, которая установлена соосно стакану и частично перекрывает его по длине с образованием герметичной полости. В полости по длине установлена составная кольцевая перегородка из металла, обладающего высокой теплопроводностью, разделяющая объем упомянутой герметичной полости на внутреннюю (центральную) и периферийную части. Внутренняя часть герметичной полости заполнена заливочной композицией, обеспечивающей нейтронную защиту. Через эту композицию пропущены продольные профилированные элементы из металла, обладающего высокой теплопроводностью, связывающие стакан с кольцевой перегородкой. Периферийная часть герметичной полости заполнена другой заливочной композицией, обладающей высокой теплопроводностью, а также обладающей в подвижном состоянии текучестью, достаточной для заполнения зазора между кольцевой перегородкой и оребренной оболочкой. Изобретение позволяет повысить технологичность конструкции корпуса контейнера. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для транспортирования и хранения ядерного топлива, в частности свежего смешанного уран-плутониевого топлива, при его перевозках в нормальных условиях и с учетом возникновения аварийных ситуаций от завода-изготовителя тепловыделяющих сборок к потребителю на атомные станции, а также при его хранении в складских помещениях. Транспортный упаковочный комплект (ТУК) для транспортирования и хранения ядерного топлива содержит корпус с двумя крышками. Корпус состоит из обечайки, представляющей собой трубу, на торцах которой установлены фланцы и на сварке присоединены опоры и строповочные проушины. Внутри обечайки установлено гнездо, выполненное из трубы круглого сечения. Часть гнезда, где располагается активная зона тепловыделяющей сборки, снабжена продольными ребрами и ограничителями и заливается нейтронопоглощающим компаундом. Внутри гнезда расположено выемное гнездо шестигранного сечения, образуемого при сварке двух полуоболочек, к которым прикреплены с двух сторон полудиски, образующие круглое сечение с наружным диаметром, образующим зазор с внутренним диаметром трубы гнезда. На каждую внутреннюю грань выемного гнезда установлены фторопластовые накладки. Технический результат - исключение зазоров в гнезде корпуса ТУК, повышение биологической защиты обслуживающего персонала. 2 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности к транспортированию высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе ядерных, и может быть использовано для транспортирования облученного ядерного топлива (ОЯТ) с использованием воздушного транспорта. Технический результат - возможность безопасного транспортирования больших масс радиоактивных материалов, в том числе ОТВС энергетических реакторов, с использованием воздушного транспорта. Транспортный упаковочный комплект для транспортирования радиоактивных материалов содержит защитный контейнер с системой герметизации. Контейнер, по меньшей мере его боковая часть, выполнен из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, причем слои дистанцированы друг от друга, а расстояние между слоями выбрано из условия обеспечения образования поперечных складок в слоях при демпфировании аварийного воздействия на торцы контейнера. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретения относится к атомной энергетике, в частности к сухому хранению отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000, и предназначены для использования в сухом хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Cпособ сухого хранения ОЯТ предусматривает восстановление герметичности корпусов вместо вывода из эксплуатации гнезд хранения с негерметичными корпусами. Негерметичные корпуса извлекают перегрузочной машиной из камеры хранения и укладывают на роликовые опоры устройства для кантования корпусов. В корпусе определяют места негерметичности и устраняют дефекты, затем с помощью перегрузочной машины и устройства для кантования переводят корпус в вертикальное положение и устанавливают его на прежнее место в камере хранения. Перегрузочная машина снабжена дополнительной электрической лебедкой и съемной укосиной. На канате закреплена траверса, в центре которой и по краям смонтированы грузозахватные устройства для установки на них двух захватов. Устройство для кантования корпусов содержит тележку с качалкой и хомутом и две подвижных роликовых опоры, соединенные с тележкой и между собой сцепками. Ложементы подвижных роликовых опор установлены на цапфах в подшипниках. Технический результат - сохранение вместимости сухого хранилища, повышение безопасности при извлечении, транспортировке и кантовании корпусов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх