Транспортно-упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива

Использование: изобретение относится к передвижным защитным контейнерам типа «С», предназначенным для хранения и транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок атомных электростанций всеми видами транспорта, включая воздушный. Транспортно-упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива включает контейнер, на торцах которого установлены съемные противоударные демпферы, каждый выполнен в виде набора. Набор состоит по меньшей мере из двух колец, установленных перед торцом контейнера и соединенных между собой концентричными цилиндрами. Контейнер представляет собой двухкорпусную конструкцию, в которой каждый из корпусов выполнен в виде стакана с герметично установленной крышкой. Крышка внутреннего корпуса обращена к днищу внешнего корпуса, имеющего торцовые кольца, на которых установлен боковой демпфер, представляющий собой цилиндр с продольными ребрами, на торцах которых симметрично закреплены цилиндрические обечайки, выходящие за их пределы, частично охватывающие боковую поверхность торцевых съемных противоударных демпферов. Технический результат - снижение динамических ударных нагрузок на контейнер независимо от направления воздействия при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки, особенно воздушным транспортом, а также возможность транспортирования большей массы перевозимого груза. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к передвижным защитным контейнерам типа «С» и предназначено для хранения и транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) атомных электростанций (АЭС) всеми видами транспорта, включая воздушный.

Известны транспортно-упаковочные комплекты (ТУК) для транспортировки и хранения отработанного ядерного топлива (ОЯТ). В соответствии с нормами радиационной безопасности и рекомендациями МАГАТЭ подобные ТУК должны обеспечивать высокие радиационно-защитные и прочностные свойства, в том числе при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и хранения ОЯТ, особенно воздушным транспортом. В соответствии с правилами TS-R-1 и НП-053-04, требования к упаковкам типа «С» более жесткие по сравнению с упаковками других классов. Самым серьезным испытанием является соударение с жесткой преградой на скорости 90 м/с.

Известен контейнер для транспортировки радиоактивного материала по патенту SU 1144632 A (G21F 5/00, 1985). Известный контейнер содержит съемные противоударные демпферы, установленные на торцах контейнера. Противоударный демпфер состоит в основном из толстостенной наружной чашки, тонкостенной внутренней чашки, кольцевого фланца и нескольких толстостенных труб. Чашки выполнены выпуклыми наружу и являются стенками герметически закрытой полости. В полости противоударного демпфера помещена в качестве поглощающего энергию материала бальзовая древесина, волокна которой расположены параллельно оси контейнера. В варианте выполнения боковая поверхность противоударного демпфера имеет тороидальную форму. Обе чашки приварены снаружи к кольцевому фланцу, который служит для центрирования противоударного демпфера при его насаживании. Кольцевой фланец закреплен на цилиндрическом контейнере с помощью болтов. Проходящие через демпфер толстостенные трубы приварены к наружной чашке и к кольцевому фланцу. Через трубы можно вдвинуть болты, с помощью которых кольцевой фланец закрепляется на контейнере. Цилиндрическая часть контейнера окружена водяной оболочкой, которая служит для экранирования активной зоны топливных элементов. Вода служит в качестве экрана для защиты от быстрых нейтронов. Наружный кожух водяной оболочки снабжен выполненными по периметру кольцевыми ребрами охлаждения из стали, предназначенными для передачи тепла. Наружный кожух закрыт на нижнем и верхнем концах выполненными по периметру толстыми кольцевыми стальными ребрами, служащими для амортизации ударов. В случае падения транспортного контейнера в осевом направлении вниз кинетическую энергию в момент удара поглощают: выпуклая наружу наружная чашка, которая является в осевом направлении относительно мягкой и податливой; набивка из бальзовой древесины, волокна которой направлены параллельно оси контейнера; проходящие через демпфер толстостенные трубы. В случае удара боковой стенки транспортного контейнера кинетическую энергию поглощает выполненная в виде тора часть наружной чашки, а также массивные концевые ребра, закрывающие наружный кожух контейнера. Поглощение кинетической энергии бальзовой древесиной в этом случае отсутствует ввиду ориентации ее волокон. В случае удара кромки транспортного контейнера имеет место комбинация обоих указанных выше случаев поглощения энергии.

К недостаткам известного устройства можно отнести низкую защищенность его боковой поверхности от ударных нагрузок при падении, что не исключает возможность разгерметизации наружного кожуха водяной оболочки в случае возникновения аварийной ситуации.

Известен контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС (п. РФ №2148864, G21F 5/008, опубл. 18.05.1998), содержащий наружный корпус с крышкой, амортизаторы, внутренний корпус с крышкой и со средствами для крепления с наружным корпусом, опирающийся на амортизаторы, жестко закрепленные на дне горизонтально расположенного наружного корпуса, снабжен чехлом с гнездами для ОТВС, установленный во внутреннем корпусе, крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами, при этом на дне наружного корпуса амортизаторы расположены равномерно, а каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения.

Недостатком данного контейнера является то, что он не предназначен для транспортирования воздушным транспортом. Из-за отсутствия демпфирующих устройств наружного корпуса и соответствующих демпфирующих устройств внутреннего корпуса в аварийных условиях перевозки возникают большие динамические ударные нагрузки, которые приведут к разрушению контейнера и ОТВС.

В качестве прототипа выбран транспортно-упаковочный комплект для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, включающий контейнер, на торцах которого установлены съемные противоударные демпферы, которые соединены между собой с помощью стяжек, расположенных вокруг корпуса контейнера вдоль продольной оси последнего. Съемные противоударные демпферы выполнены каждый в виде набора, состоящего по меньшей мере из двух плоских колец, установленных перед торцом контейнера, и по меньшей мере двух плоских колец, охватывающих боковую поверхность корпуса контейнера. Все кольца в наборе установлены соосно и жестко соединены посредством продольных труб, пропущенных через сквозные отверстия в кольцах. Упомянутые отверстия выполнены по меньшей мере в два ряда таким образом, что их центры равномерно распределены по концентричным окружностям. При этом трубы, пропущенные через отверстия по меньшей мере одного ряда, взаимодействуют с торцом контейнера. Съемный противоударный демпфер в качестве труб содержит трубы из нержавеющей пластически деформируемой стали.

Известный контейнер содержит торцовые съемные противоударные демпферы, которые являются поглотителями энергии, но в момент удара при аварийной ситуации воздушного транспорта являются недостаточными. Не исключено раскрытие стыков соединения корпуса контейнера и крышки, что повлечет за собой выход ОЯТ наружу.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в снижении динамических ударных нагрузок на контейнер независимо от направления воздействия при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и хранения ОЯТ, особенно воздушным транспортом. Кроме того, стоит задача транспортирования как можно большей массы перевозимого груза, например не менее 2000 кг, самолетом типа АН-124.

Технический результат достигается тем, что в транспортно-упаковочном комплекте для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива, включающем контейнер, на торцах которого установлены съемные противоударные демпферы, каждый выполнен в виде набора, состоящего по меньшей мере из двух колец, установленных перед торцом контейнера, согласно изобретению кольца соединены между собой концентричными цилиндрами, контейнер представляет собой двухкорпусную конструкцию, в которой каждый из корпусов выполнен в виде стакана с герметично установленной крышкой, при этом крышка внутреннего корпуса обращена к днищу внешнего корпуса, имеющего торцовые кольца, на которых установлен боковой демпфер, представляющий собой цилиндр с продольными ребрами, на торцах которых симметрично закреплены цилиндрические обечайки, выходящие за их пределы, частично охватывающие боковую поверхность торцевых съемных противоударных демпферов и снабженные дисками, соединенными между собой продольными ребрами, на каждом боковом демпфере закреплен второй торцовый съемный противоударный демпфер, охватывающий первый и представляющий собой коаксиально расположенные цилиндры, соединенные между собой кольцами. Диски могут быть выполнены разнотолщинными и перфорированными. Все демпферы выполнены из титанового сплава. Контейнер выполнен из нержавеющей стали.

Роль динамической защиты состоит в гашении основной части энергии транспортного контейнера при ударе о преграду, при этом транспортный контейнер сохраняет герметичность. Динамическая защита в предложенной конструкции выполнена в виде дополнительных боковых и торцевых демпферов особой конструкции, выполненных предпочтительно из титанового сплава, что позволяет значительно погасить действие динамических ударных нагрузок на контейнер независимо от направления воздействия при аварийных ситуациях. Кроме того, двухконтурное исполнение контейнера исключает его разгерметизацию даже при возможном раскрытии стыка одного из контуров.

На фиг. 1 схематично показан транспортно-упаковочный комплект для транспортировки и хранения ОЯТ, на фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1 (показано соединение с контейнером бокового демпфера и цилиндрической обечайки с дисками посредством торцовых колец); на фиг. 3 - то же, вид Б на фиг. 1 (показано соединение внутреннего корпуса с крышкой).

ТУК выполнен в виде контейнера 1 двухкорпусной конструкции, состоящей из наружного корпуса 2 и внутреннего корпуса 3. Корпус 2 имеет оребренный по наружной поверхности цилиндрической поверхности стакан 4 (см. фиг. 2), закрытый герметично крышкой 5. Герметизация обеспечивается с помощью двух уплотнительных элементов 6 и 7. Оребрение стакана 4, являющееся боковым демпфером, состоит из обечайки 8, торцового кольца 9 и продольных ребер 10. На ребра 10 надеты и закреплены сваркой обечайки 11 с кольцом 12. Корпус 3 выполнен в виде стакана 13, закрытого герметично крышкой 14 (см. фиг. 2 и 3). Герметизация обеспечивается с помощью уплотнительных элементов 15 и 16. Корпус 3 установлен внутри корпуса 2 с опорой своим днищем на крышку 5.

Материал стаканов 4 и 13, крышек 5 и 14 - нержавеющая сталь. Материал обечаек 8 и 11, ребер 10 и колец 9 и 12 - титановый сплав.

На торцах контейнера установлены съемные противоударные демпферы 17 и 18, которые выполнены из титанового сплава и состоят из коаксиально расположенных цилиндров, соединенных между собой кольцами. Демпферы крепятся с помощью болтового соединения к торцевому кольцу 9 (см. фиг. 1 и 2).

На контейнер 1 установлены демпферы боковые 19 и демпферы торцовые 20. Демпфер 19 выполнен из титанового сплава и состоит из цилиндрической обечайки 21, на наружной поверхности которой установлены разнотолщинные перфорированные диски 22, соединенные между собой ребрами 23. Демпфер 19 крепится к кольцу 12 с помощью болтового соединения (см. фиг. 2).

Демпфер 20 выполнен из титанового сплава и состоит из коаксиально расположенных цилиндров 24, соединенных между собой кольцами 25. Демпфер 20 крепится с помощью болтового соединения к демпферу боковому 19.

Использование транспортно-упаковочного комплекта в промышленности осуществляется следующим образом.

Отработавшее ядерное топливо (ОТВС) сначала загружают в дистанционирующую решетку (на фиг. 1 не показано), которую затем устанавливают в стакан 13 внутреннего корпуса 3, закрывают стакан 13 герметизирующей крышкой 14. При необходимости, производится осушение внутренней полости корпуса 3 и заполнение его инертным газом с помощью предусмотренных клапанных устройств (на фиг. не показано). Далее корпус 3 устанавливают днищем на герметизирующую крышку 5 корпуса 2. Надевают на корпус 3 цилиндр 4 корпуса 2 и закрепляют цилиндр 4 на герметизирующей крышке 5 с помощью болтового соединения. На имеющиеся фланцы корпуса 2 болтовым соединением устанавливают торцевое кольцо 9, при помощи которого контейнер 1 оснащают боковым демпфером. На торцах контейнера 1 устанавливают съемные противоударные демпферы 17 и 18, затем последовательно устанавливают демпферы 19 и 20. При этом последние устанавливают непосредственно перед загрузкой в авиационное транспортное средство.

Противоударные демпферы обеспечивают снижение перегрузок, действующих на контейнер 1, до допустимого уровня во всех возможных аварийных ситуациях, регламентированных нормативными документами РФ и МАГАТЭ, при любых, в том числе и наиболее неблагоприятных углах падения ТУК (например, падение на угол ТУК).

В случае аварийного падения ТУК с ОЯТ на боковую поверхность происходит поэтапное гашение энергии за счет последовательного разрушения демпфера 19 и продольных ребер 10. При падении ТУК с ОЯТ на торцевую поверхность происходит продольная волнообразная деформация взаимодействующих с торцом контейнера колец сначала демпферов 20, а затем демпферов 18, сопряженных с плоскими кольцами, с величиной ускорения торможения, не превышающей допускаемую продольную перегрузку для контейнера, при которой он сохраняет герметичность.

После транспортировки ТУК в региональное хранилище освобождение контейнера 1 от съемных противоударных демпферов 2 производится в обратной последовательности. Затем съемные противоударные демпферы возвращают на АЭС для транспортировки последующего контейнера с ОЯТ, а доставленный в региональное хранилище контейнер с ОЯТ устанавливают в месте хранения.

Проведенные прочностные расчеты данной конструкции ТУК показали, что при всех возможных вариантах соударения контейнера с жесткой преградой при скорости 90 м/с он сохраняет герметичность внутренней полости, в которой размещается ОЯТ.

1. Транспортно-упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива, включающий контейнер, на торцах которого установлены съемные противоударные демпферы, каждый выполнен в виде набора, состоящего по меньшей мере из двух колец, установленных перед торцом контейнера, отличающийся тем, что кольца соединены между собой концентричными цилиндрами, контейнер представляет собой двухкорпусную конструкцию, в которой каждый из корпусов выполнен в виде стакана с герметично установленной крышкой, при этом крышка внутреннего корпуса обращена к днищу внешнего корпуса, имеющего торцовые кольца, на которых установлен боковой демпфер, представляющий собой цилиндр с продольными ребрами, на торцах которых симметрично закреплены цилиндрические обечайки, выходящие за их пределы, частично охватывающие боковую поверхность торцевых съемных противоударных демпферов и снабженные дисками, соединенными между собой продольными ребрами, на каждом боковом демпфере закреплен второй торцовый съемный противоударный демпфер, охватывающий первый и представляющий собой коаксиально расположенные цилиндры, соединенные между собой кольцами.

2. Транспортно-упаковочный комплект по п. 1, отличающийся тем, что диски выполнены разнотолщинными.

3. Транспортно-упаковочный комплект по п. 1, отличающийся тем, что диски выполнены перфорированными.

4. Транспортно-упаковочный комплект по п. 1, отличающийся тем, что все демпферы выполнены из титанового сплава.

5. Транспортно-упаковочный комплект по п. 1, отличающийся тем, что контейнер выполнен из нержавеющей стали.



 

Похожие патенты:

Изобретения относится к ядерной технике, в частности к перегрузке ампул с пучками тепловыделяющих элементов реактора РБМК-1000 из транспортного чехла в пеналы сухого хранилища.

Изобретение относится к средствам хранения, транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов. Защитный контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный, энергопоглощающий экраны, теплозащитный материал.

Изобретение относится к автоматизированным средствам идентификации узлов или элементов, преимущественно используемых для хранения и транспортировки отработанных тепловыделяющих сборок, в частности ампулы, в которую осуществляется загрузка пучка тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) реактора РБМК-1000.

Изобретение относится к атомной технологии, в частности к комплексной утилизации, консервации, временному и длительному хранению радиационно-опасных крупногабаритных объектов.

Изобретение относится к хранению и/или утилизации опасных отходов, в том числе ядерных, таких как кальцинированный материал. В отдельных вариантах осуществления устройство включает в себя контейнер, имеющий корпус контейнера, наполнительный канал, выполненный так, чтобы соединяться с наполнительным патрубком и пробкой наполнительного канала, и выпускной канал, имеющий фильтр.

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.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к ампуле, в которой размещается пучок тепловыделяющих элементов (твэлов) отработавшей тепловыделяющей сборки реактора РБМК - 1000.
Изобретение относится к способу длительного хранения отработавшего ядерного топлива ядерного реактора. В заявленном способе предварительно перед размещением отработавшей тепловыделяющей сборки ядерного реактора в стальном пенале и герметизацией пенала крышкой, в стальной пенал помещают свинец, химически инертный по отношению к материалу оболочки ТВЭЛов отработавших тепловыделяющих сборок, материалу корпуса пенала, воздуху и воде.

Изобретение относится к способам защиты радиоактивных (особо опасных) массивных грузов от интенсивных механических воздействий, а именно к проектированию контейнеров для радиоактивных материалов, эксплуатация которых предполагает возможность перевозок авиационным транспортом, при аварии которого на контейнер с особо опасным грузом могут действовать интенсивные механические нагрузки, приводящие к разрушению груза и последующему масштабному радиоактивному заражению местности.

Изобретение относится к области атомной техники, а именно к способам обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ). Выявляют ячейку с попавшей в процессе хранения водой.

Изобретение относится к ядерной энергетике. Способ изготовления контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива включает изготовление корпуса контейнера. Заполняют образовавшиеся полости нейтронно-защитным материалом. В литейную форму внутренней части корпуса контейнера устанавливают цилиндр. Наружная часть корпуса крепится к его внутренней биметаллической части за счет усадки. Усадка происходит в процессе кристаллизации жидкого металла (расплава чугуна), при этом теплоотводящие элементы оказываются зажатыми (влитыми) между наружной поверхностью внутренней части корпуса и внутренней поверхностью наружной части корпуса. Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления контейнера, снизить трудовые и финансовые затраты на его изготовление. 4 ил.

Группа изобретений относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Способ защиты контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива включает нанесение антикоррозионного покрытия на внутреннюю поверхность стакана. Антикоррозионное покрытие наносят методом лазерной наплавки, а в качестве покрытия используют коррозионно-стойкую композицию, включающую никель. Кроме этого, имеются способы, в которых покрытие наносят методом высокоскоростного газопламенного напыления, методом электродуговой металлизации и с помощью плазменной струи. Группа изобретений позволяет повысить эксплуатационные характеристики контейнера за счет нанесения защитной коррозионно-стойкой композиции. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к способам защиты внутренней поверхности контейнеров для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Предложены три варианта обработки поверхности контейнера. Наносят антикоррозийное покрытие на основе никеля, производят механическую обработку поверхности контейнера и затем химическую обработку поверхности контейнера последовательно слабым раствором азотной или серной кислоты и концентрированными щелочами. Или покрытие наносят из псевдосплава металлов, имеющих разный электродный потенциал, после этого производят механическую обработку поверхности покрытия, затем производят химическую обработку поверхности слабым раствором кислоты, способной взаимодействовать с более активным из металлов пары псевдосплава, после чего поверхность обрабатывают раствором щелочи. Технический результат - повышение эффективности обработки поверхности дезактивирующими растворами, повышение качества газотермического покрытия, уменьшение материальных и временных затрат. 3 н. и 9 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу газодинамического напыления антикоррозионного покрытия из коррозионно-стойкой композиции на поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, выполненного из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано, например, для покрытия полости контейнера, служащей для приема отработавшего ядерного топлива. Напыление покрытия осуществляют с помощью средства для гиперзвуковой металлизации, содержащего камеру сгорания и распылительное сопло. Упомянутое средство устанавливают в положение для нанесения покрытия, затем распыляют проволочный материал, соответствующий по своему химическому составу химическому составу коррозионно-стойкой стали, для чего подключают к проволочному материалу напряжение постоянного тока и зажигают электрическую дугу в упомянутой камере сгорания, в которую подают бутано-воздушную, или пропано-воздушную, или бутано-пропано-воздушную смесь. Затем распыляемый материал в среде этой смеси подают через упомянутое распылительное сопло в направлении к снабжаемым покрытием поверхностям контейнера, при этом упомянутый контейнер равномерно вращают вокруг оси, геометрически совмещенной с его продольной осью, а средство для гиперзвуковой металлизации одновременно поступательно перемещают вдоль упомянутой продольной оси при напылении покрытия на боковые поверхности упомянутого контейнера или радиально по отношению к этой продольной оси при напылении покрытия на торцевые поверхности упомянутого контейнера, причем скорости вращения последнего и поступательного перемещения средства для гиперзвуковой металлизации взаимосвязаны. Обеспечивается нанесение антикоррозионного покрытия на поверхности элементов контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх