CN113056796A - 乏核燃料贮存方法以及实现该方法用的贮存桶 - Google Patents

Abstract

本发明属于原子动力领域，具体属于乏核燃料的长期干式贮存方法以及用于其的贮存桶。一种乏核燃料长期干式贮存方法，包括向贮存桶中在内部和外部盖板之间形成的空腔中在压力大于装载乏核燃料内腔压力下充注惰性气体。一种用于长期贮存乏核燃料的贮存桶包括内部放置装载乏核燃料容器的壳体、密封关闭且在其之间形成充注比内腔中气压更高压力下惰性气体的内部和外部盖板，同时在外部盖板设有一个法兰关闭的并密封垫加密的迷路开口，在法兰上安装接通至少两个压力表的角阀，在长期贮存时，角阀和传感器用下法兰设有安装密封垫的环形沟槽的防护盖被盖上。本发明允许通过不断监控惰性气体压力，提高乏核燃料长期贮存的安全性。

Description

乏核燃料贮存方法以及实现该方法用的贮存桶

技术领域

本发明属于原子动力领域，具体属于长期干式贮存方法以及贮存桶，其中属于VVER-1000/1200型核子反应堆乏核燃料干式贮存桶

背景技术

随着核电站越来越增长的普及，同时增长创造可靠和有效乏核燃料贮存方法的需求，这些方法应该在60年以上的可观时间阶段内确保安全贮存。

所知的是在贮存水池的是乏核燃料贮存方法(例如，专利RU 2403633、G21C 19/06、G21F 9/36,2010г.，美国发明申请书第US 2009069621号、G21F5/005,2009、专利RU2407083,G21C 19/22,2010年。

但却在贮存桶在贮存池中接触到水时，随着时间，在法修过程的作用下，发生贮存桶密封性的丢失以及水辐射性污染。

所指出的难题在乏核燃料“干式”贮存时不发生，该方法下将其放置于可密封的贮存桶，贮存桶在空气冷却的贮存库中布设。

此外还有所知的是在对流冷却的贮存桶中贮存乏核燃料的方法，该方法下贮存乏核燃料时，在设有密封盖板的金属容器中布置装载乏核燃料的套箱，且容器设有侧面和断面散热片，同时作为隔离和减震构件。在到贮存桶体内安装容器时，形成通风间隙，且容器的隔离片接触到贮存桶内部的底板和侧面。贮存桶的壳体由内外金属壳体组成，在其之间的空间用辐射防护材料，例如耐热混凝土和/或中子吸收复合材料填充。在金属壳之间，对内金属壳切向装有以插孔的金属片的形式的散热性加劲肋构件，到内部壳焊接，亲密接触到外部壳。在壳体的底部配备冷却引路，且在盖板中配备冷却派路。在容器失去密封性时，冷却导路用堵盖杜塞(专利RU 2231837,G21F 5/008,2004年)。

该技术方案的缺点是，其中未涉及贮存桶密封性状况的不断监控，从而没有完全排除在布置装载乏核燃料套箱的金属容器丢失密封性情况下辐射性到环境释放到的可能性。

所知的时“干式”贮存乏核燃料的装置，例如在美国专利№6802671,G21F5/10,1999年,№8098790,G21C19/06,2004、俄罗斯联邦专利№2519248,G21F 5/00,2013年、日本发明申请书№JP2017129365,G21F1/04；G21F7/00；G21F9/02；G21F9/36,2016年、在PCT申请书№WO2018162767,G21F5/008；G21F5/06,2017中所描述的方案。

在供干式贮存和/或运输包装源于核反应堆乏核燃料，首先注意到的是辐射性核燃料贮存的可靠性，为了预防辐射性材料漏失到环境。可靠性，通过用于贮存容器的密封性以及其不断监控而确保。

控制适用于长期干式贮存乏核燃料贮存桶密封性控制的任务通过不同方法解决，包括在贮存桶外部或内部测量气体介质参数(温度、压力、成分)。

被视为最可靠的是结构能够通过贮存桶内部测量气体介质参数而确保密封性状态的贮存桶。这种方式允许最小化辐射性材料到外部环境的漏失量。

所知的是辐射性材料运输和/或贮存的贮存桶(美国专利№4495139,G21C17/00,1985年)。所知的贮存桶包括贮存桶内腔密封隔离壁，该隔离壁以上下安装的两个可拆盖板，盖板和贮存桶壳体组成逐次部署的内腔(控制室)。可拆盖板的密封性，通过位于可拆盖板相应凹槽环状密封垫而确保。控制室当中的每个控制舱室通过内部可拆盖板设有的引路连接到相应的密封性控制装置的阀门。每个阀门安装到用相应额外可拆盖板密闭杜塞的安装孔中安装，上述可拆盖板用进一步可拆盖板密闭覆盖。

但却所知的装置要求贮存桶内腔密封性控制操作比较大的劳动量，由于事前必须拆掉密封内壁的外部盖板，随后为了能够先后达到控制舱室，需要拆掉杜塞相应密封性控制装置阀门的额外盖板。此外，在拆下外部可盖板的情况下进行密封性控制，下降辐射安全。

所知的是长期干式贮存核子反应堆乏核燃料容器的贮存桶(俄罗斯联邦实用新型专利№146 031,G21F 5/00,2014年)。所知的贮存桶包括设有盖板的壳体，可体内布置乏核燃料。贮存桶装备设有膜盒分隔计压力表，用于测量乏核燃料贮存桶内腔注入惰性气体—氦气。膜盒分隔计安装在贮存桶盖板乏核燃料容器一侧的凹腔中安装，连接到乏核燃料容器上部的通路。压力表刻度表在装置盖板通孔中安装。在乏核燃料容器上部，设有用于惰性气体—氦气注入其内腔用的接头通路。

此类装置的缺点是，在压力表失效的情况下没有将其更换或在长期贮存时将其矫正的办法。此外，在必须有必要在多数乏核燃料贮存桶上安装记录压力表显示值用的摄像机。膜盒分隔计直接连接到乏核燃料容器的内腔，在可能失效密封性的情况下进行维修施工时，这一点不保证人员免受辐射性气体作用的保护。在上述实用新型的技术解决方案中推荐，在减压的情况下按必要向装有乏核燃料容器的内腔注入惰性气体。内腔中的压力到临界值的降落，表明密封材料密封性的破坏且要求一定将其更换，且注入惰性气体的操作导致人员收到超高辐照的风险。

所知的是适用于运输和/或贮存辐射性材料贮存桶的密封隔离(俄罗斯联邦专利№2464657,G21F 5/00,2011年)，该隔离在贮存桶外侧插孔中用螺栓连接安装。密闭隔离以活动壳体为形状，包括试验气体内腔以及用于连接到外部装置的通路。推出的技术方案允许免于密封组件拆下接触到贮存桶的内部环境办法，并且确保从贮存桶内腔释放压力的办法。

但却该由橡胶等弹性材料制成的耐热垫片的贮存桶密封隔离的结构，不允许禁得住火灾的温度条件，且在装载乏核燃料贮存桶的长期贮存时不确保其物理机械性能的保持。此外，密闭隔离的结构直接连接到贮存桶的内腔，没有附加的安全屏障，从而而导致辐射性安全的下降。

发明内容

本发明所针对的任务在于创造乏核燃料的一种长期贮存方法，该方法下不断监控贮存桶密封状态的监控以及外部盖板结构允许通过不断安全控制在乏核燃料贮存桶两个盖板之间所注入惰性气体压力的不断安全监控而对该容器密闭性情况进行控制且在长期贮存过程中允许对压力传感器进行定期维护容器的密封性状况。

技术结果在于通过不断监控向和乏核燃料内腔没有直接接触的，装载乏核燃料贮存桶两个盖板之间的空腔所注入惰性气体压力，提高乏核燃料长期贮存的安全性。

所指出的任务解决，所指出的技术结果达到借助的是，乏核燃料长期干式贮存方法包括在乏核燃料贮存桶内腔里布置乏核燃料、贮存桶内腔注满惰性气体、贮存桶内部盖上装载乏核燃料内腔的盖板的密封、贮存桶外部盖板密封、向贮存桶内外盖板之间的空腔充注贮存桶装载乏核燃料内腔中气压更高压力下的惰性气体、向贮存桶外部盖板内测连接压力传感器。

所指出的任务解决，所指出的技术结果到达借助的是，用于贮存乏核燃料的贮存桶包括内部放置装载乏核燃料容器的壳体、密封关闭且在其之间形成充注比内腔中气压更高压力下惰性气体的内部和外部盖板，同时在外部盖板设有一个法兰关闭的并密封垫加密的迷路开口，在法兰上安装接通至少两个压力表的角阀，在长期贮存时，角阀和传感器用下法兰设有安装密封垫的环形沟槽的防护盖被盖上。

之外，在外部盖板设有连接到内外盖板之间空腔的、用阀门密封的、盖板盖起来的通路。

在贮存桶运输时以及在贮存桶长期贮存时，关闭通路的阀门用关死的阀门塞子杜塞。

在充注惰性气体时，杜塞通路的阀门用装有阀门控制杆的工艺塞子以及用于接通惰性气体充注系统或压力表的速卸连接。

外盖设有的迷路孔，用双边包覆热膨胀石墨的波齿垫密封。

到环形槽中安装双面金属波齿垫，双面用热膨胀石墨包覆。

防护盖板装有适用于铺设压力不断监控系统线路的密封引路(密封进口)。密封进口由热膨胀石墨换垫圈加密。

此外，在到金属双面波齿垫片两个组成部分之间的空腔，引入外侧用热膨胀石墨密封垫环加密的塞子密封的孔口。

向角阀连接到的传感器当中的一个传感器，是备份的。

压力传感器通过位于防护盖板上的密封进口，连接到压力不断监控中央系统。

在内部和外部盖板的，在比贮存桶内腔气压更高的压力下充注惰性气体空腔的存在，确保预防辐射性气体往外释放的额外保护。用在外部盖板上所安装传感器不断监控内部和外部盖板所之间空腔内部惰性气体压力的不断监控，允许确定在空腔在内压力的变化，其会警报关于内部盖板密封性的破坏。

所推出的技术解决方案，通过利用几个加密回路，为向装载乏核燃料贮存桶的，向其内部和外部盖板之间的且和贮存桶内腔没有直接接触的空腔所充注惰性气体的气压，确保不断且安全的监控。

备份传感器的存在，允许在传感器当中的一个传感器失效的情况下不中断压力的监控。

具体实施方式

在图1上，显示位于贮存桶运输状态外部盖板的图像。

在外部盖板1设有用备有塞子3的法兰杜塞的，用金属垫环4加密且连接到内部盖板和外部盖板之间空腔5的迷路开孔2。在塞子3之上，安装关死的，设有金属垫环4的阀门盖子6。此外在外部盖板1设有一个连接到空腔5，用堵死阀门盖子7所杜塞阀门6加密的通路。在外部盖板位于这种状态下，进行贮存桶的运输。

在图2上，显示工艺盖板的图像。

工艺盖板8设有适用于操控阀门6的杆以及用于连接惰性气体和/或温度表的速拆连接9。

在图3上，显示位于长期运输状态下的外部盖板的图像，该状态下防护盖11的内测到密闭的密封件(密封进口)12连接传感器。

在完成装载乏核燃料贮存桶内腔的真空干燥之后，通过内部盖板，跟看所推出的要求，装载乏核燃料贮存桶的内腔注满一种惰性气体，比如氦气，该惰性气体在乏核燃料的长期贮存(60年以上)的情况下应位于内腔中，并且加密内部改版。随后，安装和加密贮存桶1的外部盖板。

在运输过程中，槽道用堵死阀门盖板7盖上。

在装载乏核燃料的贮存桶运到贮存库长期贮存，进行以下工艺操作。

进行盖板7的卸装，在其位置上安装和加密装有阀门6控制杆与惰性气体注射系统和/或压力表的速拆连接9的工艺盖板8(图2)。为了在运输之后检查装载乏核燃料贮存桶内部盖板加密的密封状态，到速拆连接9接上压力表，用阀杆打开阀门6并检查两个盖板之间空腔中的压力(在内部盖板加密非密封的情况下，压力表会显示升压)。在内部盖板加密件密封状态的检查之后，压力表卸载，到它的位置上通过速拆链接9接上惰性气体充注系统。随后卸载堵死盖板7(图1)和堵塞3，在其位置上安装角阀14(图3)。到角阀14上接上两个压力传感器13(一个是主要，一个是备份的)。角阀14关闭，并通过阀杆打开阀门6。通过速拆连接9和阀门6，用惰性气体充注系统进行惰性气体向空腔5的充注。在空腔5中惰性气体达到需要的压力后，阀门6关闭，断开惰性气体充注系统，进行工艺盖板8的卸妆以及设有金属波齿垫的堵死盖板7的安装。在检查堵死盖板7的密封性，进行阀门14的打开。在防护盖板11内测(图3)，到密封加密件12(密封进口)进行传感器13的连接，随后用金属波齿垫进行防护盖板11的加密，并检查其密封状态。在防护盖板11的外侧，到加密件12上连接乏核燃料贮存桶贮存库中央化装载乏核燃料贮存桶压力控制系统的电线。

在装载乏核燃料的贮存桶中压力控制系统允许对乏核燃料贮存桶贮存库中每个贮存桶的空腔5中的压力进行不断监控，并将结果显示到贮存库的控制面板。在一定贮存桶空腔5中的压力达到监界值时，在控制面板上发生报警，警告装载乏核燃料一定贮存桶的加密垫片密封性的破坏。贮存库的人员应该餐区派出装载乏核燃料贮存桶的密封性破坏。

在装载乏核燃料贮存桶上采用双重压力传感器免除报警误动作的风险，比如因为压力传感器的故障。

为校准或更换故障的压力传感器，必须进行以下的操作。

在防护盖板11外侧，断开连接到密封进口12的电缆(图3)并将其拆装。在防护盖板11内侧，断开连接到密封进口12以及压力传感器13的电缆。关闭角阀14并拆装传感器一个(多个)。在更滑传感器13之后，打开角阀14，并进行防护盖11加密以及压力控制系统电缆的连接。

所申报的贮存桶结构允许确保VVER-1000/1200型核反应堆乏核燃料的长期安全干式贮存。

Claims (10)

1.一种乏核燃料长期干式贮存方法，包括在乏核燃料贮存桶内腔里布置乏核燃料、贮存桶内腔注满惰性气体、贮存桶内部盖上装载乏核燃料内腔的盖板的密封、贮存桶外部盖板密封、向贮存桶内外盖板之间的空腔充注贮存桶装载乏核燃料内腔中气压更高压力下的惰性气体、向贮存桶外部盖板内测连接压力传感器。

2.一种用于长期干式贮存乏核燃料的贮存桶包括内部放置装载乏核燃料容器的壳体、密封关闭且在其之间形成充注比内腔中气压更高压力下惰性气体的内部和外部盖板。

3.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，在外部盖板设有连接到内外盖板之间空腔的、用阀门密封的、盖板盖起来的通路。

4.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，在贮存桶运输时以及在贮存桶长期贮存时，关闭通路的阀门用关死的阀门塞子杜塞。

5.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，在充注惰性气体时，杜塞通路的阀门用装有阀门控制杆的工艺塞子以及用于接通惰性气体充注系统或压力表的速卸连接。

6.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，外盖设有的迷路孔，用双边包覆热膨胀石墨的波齿垫密封。

7.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，到环形槽中安装双面金属波齿垫，双面用热膨胀石墨包覆。

8.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，防护盖板装有适用于铺设压力不断监控系统线路的密封引路(密封进口)。

9.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，向角阀连接到的传感器当中的一个传感器，是备份的。

10.根据权利要求2所述的贮存桶，其特征在于，压力传感器通过位于防护盖板上的密封进口，连接到压力不断监控中央系统。

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