CZ2012291A3 - Transportní a manipulacní tríplástový obalový systém pro ukládání vyhorelého jaderného paliva do hlubinného úloziste - Google Patents

Abstract

Transportní a manipulacní tríplástový úlozný obalový systém pro ukládání vyhorelého jaderného paliva do hlubinného úloziste je tvoren vnitrním pouzdrem (3), vyrobeným z nerezové oceli, a z jedné jeho celní strany pevne privareným plochým dnem (4) pouzdra, do nehoz je ulozena tvarová vestavba (5) skládající se z profilových trubek (6) vyrobených z hliníkových slitin nebo jiných materiálu, která je urcená pro vlození palivových souboru (7) vyhorelého jaderného paliva. Z druhé celní strany je vnitrní pouzdro (3) pevne propojeno s primárním svarovaným víkem (9) nebo je alternativne opatreno speciálním primárním sroubovaným víkem (8), které je z jedné vnitrní celní strany opatrené speciálním deformovatelným tesnením (10) z medi nebo jiného vhodného materiálu a z vnejsí druhé strany opatrené jednak speciálním tvarovým zahloubením (11) pro dotahování závitu jedním typem robotického efektoru a jednak dalsími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulacní plocha (12a) slouzícím pomocí robotnického efektoru k manipulaci s primárním sroubovaným víkem (8) nebo alternativne primárním svarovaným víkem (9), kterázto jsou opatrena primárním plnicím bezúnikovým ventilem (13a), který bude po testech hermeticnosti a naplnení pouzdra (3) inertním plynem (14) z vnejsí cásti zavaren primární tesnicí poklicí (15a). Vnitrní pouzdro (3) je vlozeno souose do vnejsího pláste (16), který tvorí bezesvá trubka nebo pouzdro ze speciální uhlíkové oceli nebo svarenec ze skruzovaných plechu ze speciální uhlíkové oceli. Tento vnejsí plást (16) je pak z jedné jeho celní strany opatren pevne privareným plochým dnem (17) pláste, z druhé jeho celní strany sekundárním

Description

TRANSPORTNÍ A MANIPULAČNÍ TŘÍPLÁŠŤOVÝ OBALOVÝ SYSTÉM PRO UKLÁDÁNÍ VYHOŘELÉHO JADERNÉHO PALIVA DO HLUBINNÉHO ÚLOŽIŠTĚ

Oblast techniky

Zařízení patří do oblasti skladování vyhořelého jaderného paliva, kdy nutně vzniká požadavek na bezpečnou přepravu či skladování vyhořelého paliva po vyjmutí z reaktoru atomové elektrárny.

Dosavadní stav techniky

V současné době existují dvě základní alternativy provedení úložných obalových souborů v zahraničních programech vývoje hlubinných úložišť, obalové soubory v konstrukčním provedení z uhlíkových ocelí, speciálních nerezových ocelí, či v kombinaci s korozivzdornými slitinami, a obalové soubory s měděným přebalem.

V současné době jsou navrhovaná a využívaná řešení velmi nákladná, jak z hlediska materiálového provedení, tak z hlediska technologie výroby (například výroba přebalů jako výkovků, nebo jako měděných pouzder), či použití jiných nákladných technologií. Některé technologické postupy jsou obtížně proveditelné, což v konečném důsledku ovlivňuje i bezpečnost celého systému. Průběžně jsou vyvíjeny snahy o dosažení maximální bezpečnosti systému za současně snadné proveditelnosti a cenově přijatelných podmínek.

Například řešení, kdy je na vnější válcovou plochu vnějšího přebalu nanesená speciální ochranná vrstva jako konečné uzavření přebalového souboru, vzhledem k možnosti mechanického poškození ještě před uložením úložného obalového souboru do hlubinného úložiště nedostačující, a nemohou nahradit plnohodnotný, například další ocelový přebal z uhlíkaté oceli, s optimální sílou stěny, opatřený antikorozní vrstvou.

~ .....

Podstata vynálezu, ! i

Uvedené nevýhody řeší transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro* ukládání vyhořelého jaderného paliva, jehož podstata je v tom, že je tvořen vnitřním pouzdremi í vyrobeném z nerezové oceli, nebo jiného speciálního antikorozního kovu, z jedné jeho čelní strany pevně přivařeným plochým dnem pouzdra, do něhož je uložena tvarová vestavba skládající se z profilových trubek vyrobených z hliníkových slitin nebo jiných materiálů, která je určená pro vložení palivových souborů vyhořelého jaderného paliva, přičemž z druhé čelní strany je vnitřní pouzdro pevně propojeno s primárním svařovaným víkem nebo je alternativně opatřeno speciálním primárním šroubovaným víkem, nebo jiným mechanickým spojem, které je z jedné vnitřní čelní strany opatřené speciálním deformovatelným těsněním z mědi nebo jiného vhodného materiálu a z vnější druhé strany opatřené jednak speciálním tvarovým zahloubením pro manipulaci při uzavírání vnitřního pouzdra primárním víkem jedním typem robotického efektoru a jednak dalšími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulační plocha, která slouží, pomocí robotického efektoru, k manipulaci s primárním šroubovaným, nebo jiným mechanickým spojem, víkem, nebo alternativně primárním svařovaným víkem, kterážto jsou opatřena primárním plnicím bezúnikovým ventilem, který bude po testech hermetičnosti a naplnění pouzdra inertním plynem z vnější části zavařen primární těsnicí poklicí, přičemž vnitřní pouzdro je vloženo souose do vnějšího pláště, který tvoří bezešvá trubka nebo pouzdro ze speciální uhlíkové oceli nebo svařenec ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, kde tento vnější plášť je pak z jedné jeho čelní strany opatřen pevně přivařeným plochým dnem pláště, z druhé jeho čelní strany sekundárním tvarovým víkem, které je na své vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na vnější čelní straně je opatřené sekundární tvarovou manipulační plochou s drážkou případně jinými uchopovacími prvky pro jeho uzavírací a svařovací manipulaci především například robotickým efektorem, dále je opatřeno z téže strany zabudovaným plnicím sekundárním bezúnikovým ventilem, který bude po testech hermetičnosti speciálním plynem a naplnění pouzdra inertním plynem z vnější strany zavařen plochou sekundární těsnicí poklicí^ přičemž vnitřní pouzdro je vloženo do vnějšího pláště, které jsou oba dále vloženy - zasunuty do vnějšího přebalu, tvořeného bezešvou trubkou, pouzdrem ze speciální uhlíkové oceli nebo svařencem ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, přičemž vnější přebal je ze své jedné čelní strany osazen pevně přivařeným dnem přebalu, které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár, na své vnější čelní straně opatřené tvarovou manipulační plochou dna přebalu pro robotickou manipulaci s víkem i vnějším přebalem s uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem především například robotickým efektorem, přičemž vnější přebal je ze své druhé, přední strany

opatřen pevně přivařeným terciálním tvarovým víkem, které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na své vnější čelní straně je opatřeno tvarovou terciární manipulační plochou pro robotickou manipulaci s víkem a trojicí drážek ve tvaru L, případně jinými uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem, především robotickým efektorem, přičemž z téže strany je terciální tvarové víko opatřeno plnicím terciárním bezúnikovým ventilem, který bude po testech hermetičnosti a naplnění vnějšího přebalu zavařen terciární těsnicí poklicí, přičemž speciální bezúnikové ventily, kterými jsou opatřena všechna víka., jsou tvořeny ve shodné konstrukci kuželkou dotlačovanou pružinou do sedla centrální tvarové manipulační plochy, přičemž vnější přebal je na svých vnějších plochách opatřen ochrannou antikorozní vrstvou žárovým nanášením kovu nebo povlakováním, případně vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem, při čemž vnitřní plocha vnějšího přebalu a vnější plocha vnějšího pláště a vnitřní plocha vnějšího pláště jsou opět opatřeny žárovým nástřikem kovu nebo povlakováním nebo vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem.

Výhodou navrženého transportního a manipulačního tříplášťového obalového systému ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinného úložiště je výrazné zlepšení bezpečností funkce zachytit a minimalizovat únik radionukleidů z uloženého vyhořelého jaderného paliva, výrazně zvýšená odolnost proti poškození uložených palivových článků při pádu při manipulaci, dopravě a ukládacím procesům do hlubinného úložiště, výrazně zvýšená odolnost proti korozi a současně i ekonomická dostupnost při výrobě systému úložného obalového souboru.

Tyto výhody jsou dány navrhovaným konstrukčním řešením systému tří plášťů, tedy vnitřního pouzdra, vnějšího pláště a vnějšího přebalu, s optimálními profily stěn, s optimálním chemickým složením použitých ocelí, speciálním konstrukčním řešením uzavíracích vík opatřených bezúnikovými ventily, které budou po využití testovacího a plnícího robotického procesu, oproti vnějšímu prostředí hermeticky uzavřeny zavařenými ocelovými poklicemi, s tím, že budou využity speciální metody robotického povlakování nebo žárového nanášení speciálních antikorozních materiálů na všechny vnější i vnitřní plochy vnějšího pláště, vnějšího přebalu a postupně všech vík a svárů po naplnění úložného obalového souboru vyhořelým jaderným palivem.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je dále blíže osvětleno pomocí obrázku 1|HF a 3®·, na kterých je trojrozměrný nákres horní části zařízení s víky, řez celým transportním a manipulačním tříplášťovým obalovým systémem a trojrozměrný pohled na vnitřek obalového systému, na obrázku 2*·* a 4*·) je řez nárysem uzavíratelné části obalového systému s víky a ventily, na obr. 5 je kolmý řez obalovým systémem.

Příklady provedení vynálezu

Transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva je tvořen vnitřním pouzdrem 3 vyrobeném z nerezové oceli, nebo jiného kovu, z jedné jeho čelní strany pevně přivařeným plochým dnem 4 pouzdra, do něhož je uložena tvarová vestavba 5 skládající se z profilových trubek 6 vyrobených z hliníkových slitin nebo jiných materiálů, která je určená pro vložení palivových souborů 7 vyhořelého jaderného paliva, přičemž z druhé čelní strany je vnitřní pouzdro 3 pevně propojeno s primárním svařovaným víkem 9 nebo je alternativně opatřeno speciálním primárním šroubovaným, nebo jiným mechanickým spojením, víkem 8, které je z jedné vnitřní čelní strany opatřené speciálním deformovatelným těsněním 10 z mědi nebo jiného vhodného materiálu a z vnější druhé strany opatřené jednak speciálním tvarovým zahloubením 11 pro dotahování závitu, nebo jiné mechanické spojení, jedním typem robotického efektoru a jednak dalšími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulační plocha 12a sloužícím pomocí robotnického efektoru k manipulaci s primárním šroubovaným víkem 8 nebo alternativně primárním svařovaným víkem 9, kterážto jsou opatřena primárním plnicím bezúnikovým ventilem 13a, který bude po testech hermetičnosti a naplnění pouzdra 3 inertním plynem 14 z vnější části zavařen primární těsnicí poklicí 15a, přičemž vnitřní pouzdro 3 je vloženo souose do vnějšího pláště 16, který tvoří bezešvá trubka nebo pouzdro ze speciální uhlíkové oceli nebo svařenec ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, kde tento vnější plášť 16 je pak z jedné jeho čelní strany opatřen pevně přivařeným plochým dnem 17 pláště, z druhé jeho čelní strany sekundárním tvarovým víkem 18, které je na své vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na vnější čelní straně je opatřené sekundární tvarovou manipulační plochou 12b s drážkou případně jinými uchopovacími prvky pro jeho uzavírací a svařovací manipulaci především například robotickým efektorem, dále je opatřeno z téže strany zabudovaným plnicím sekundárním bezúnikovým !

ventilem 13b, který bude po testech hermetičnosti speciálním plynem a naplnění pouzdra 3 inertním plynem 14 z vnější strany zavařen plochou sekundární těsnicí poklicí 15b, přičemž vnitřní pouzdro 3 je vloženo do vnějšího pláště 16, které jsou oba dále vloženy - zasunuty do vnějšího přebalu 20, tvořeného bezešvou trubkou, pouzdrem ze speciální uhlíkové oceli nebo

svařencem ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, přičemž vnější přebal 20 je ze své jedné čelní strany osazen pevně při vařeným dnem 21 vnějšího přebalu, které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár, na své vnější čelní straně opatřené tvarovou manipulační plochou 19 dna vnějšího přebalu pro robotickou manipulaci s víkem i vnějším přebalem 20 s uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem především například robotickým efektorem, přičemž vnější přebal 20 je ze své druhé, přední

strany opatřen pevně přivařeným terciálním tvarovým víkem 22, které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na své vnější čelní straně je opatřeno tvarovou terciární manipulační plochou 12c pro robotickou manipulaci s víkem a trojicí drážek 23 ve tvaru L, případně jinými uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem, především robotickým efektorem, přičemž z téže strany je terciální tvarové víko 22c opatřeno plnicím terciárním bezúnikovým ventilem 13c, který bude po testech hermetičnosti a naplnění vnějšího přebalu 20 zavařen terciární těsnicí poklicí 15c, přičemž speciální bezúnikové ventily

13a, 13b a 13c, kterými jsou opatřeny víka 8 alternativně 9, dále 18 a 22, jsou tvořeny ve shodné konstrukci kuželkou 24 dotlačovanou pružinou 25 do sedla 26 centrální tvarové manipulační plochy 12a, 12b, 12c, přičemž vnější přebal 20 je na svých vnějších plochách opatřen ochrannou antikorozní vrstvou 28 žárovým nanášením kovu nebo povlakováním, případně vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem, při čemž vnitřní plocha vnějšího přebalu 29 a vnější plocha vnějšího pláště 30 a vnitřní plocha vnějšího pláště 31 jsou opět opatřeny žárovým nástřikem kovu nebo povlakováním nebo vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem.

Manipulované kazety s jaderným materiálem ve formě palivového souboru 7 jsou ukládány do tvarové vestavby 5, následně po uložení do vnitřního pouzdra 3 je toto primárním šroubovaným či svařovaným víkem 8 či 9 pevně spojeno (sešroubováním či svařením), poté dojde ke zkoušce hermetičnosti a naplnění vnitřního prostoru pouzdra 3 primárním plnícím bezúnikovým ventilkem 13a inertním plynem 14, načež dojde k zavaření tohoto ventilku 13a primární těsnící poklicí l_5a. Poté se vloží vnitřní pouzdro 3 do vnějšího pláště 16, načež se opakuje stejná operace jako u vnitřního pouzdra 3 - zavaření sekundárním tvarovým víkem 18, poté ke zkoušce hermetičnosti, naplnění inertním plynem 14 pomocí sekundárního ventilku 13b, zkoušce hermetičnosti, naplnění inertním plynem 14 a zavaření sekundární těsnící poklicí 15b. Pak se obě pouzdra (jedno v druhém) zasunou do vnějšího přebalu 20, načež se opakuje stejná operace, jako

4ĚĚL·..................^.............

předchozí - opatření terciárním víkem 22 a jeho přivaření, testy hermetičnosti, naplnění inertním plynem 14 a zavaření terciární těsnící poklicí 15c. Primární manipulační plochy 12a, 12b, 12c, příp. 19 a trojice drážek 23 slouží k manipulaci s obalovým systéme a jeho jednotlivými komponenty pomocí robotnického efektoru či jiné obdobného manipulátoru.

Speciální bezúnikový ventil 13a,b,c, kterým jsou opatřena víka 8, alternativně 9, dále 18 a 22 je tvořen kuželkou 24 dotlačovanou pružinou 25 do sedla 26 centrální tvarové manipulační plochy 12a,b,c. V případě plnění prostoru pod bezúnikovým ventilem 13a,b,c je na tvarovou manipulační plochu 12a,b,c nasazena plnicí hlava. Prostřednictvím tlaku plněného plynu je překonána tlačná síla pružiny 25, tím dojde k uvolnění stykové těsnicí plochy 27 kuželky 24 a dotykové plochy sedla 26 vík 8, alternativně 9, dále 18 a 22. Tím je pak vytvořen prostor mezi kuželkou 13a,b,c a dotykovou plochou sedla 26 vík 8, alternativně 9, dále 18 a 22, a pak probíhá plnění prostoru pod jednotlivými víky. Po dosažení plnicího účinku a poklesu tlaku plynu pružina 25 vrátí zpět kuželku 24, a tím dojde k uzavření natlakovaného prostoru dotěsněním dotykové plochy sedla 26 kuželky 24 vík 8, alternativně 9, dále 18 a 22.

Průmyslová využitelnost

Navrhovaný úložný obalový systém je využitelný jako typ ukládacího souboru nové generace pro ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinných úložišť, je konstruovaný s ohledem na manipulační plnící a uzavírací robotický systém budoucího povrchového pracoviště hlubinného úložiště a s ohledem na budoucí poloautomatické transportní a manipulační prostředky jak povrchového pracoviště hlubinného úložiště, tak i s ohledem na vertikální nebo spirálovou dopravu do budoucího hlubinného úložiště.

30-OM2

Seznam vztahových značek

1) Úložný obalový soubor vyhořelého jaderného paliva s primárním šroubovaným víkem

2) Úložný obalový soubor vyhořelého jaderného paliva s primárním svařovaným víkem

3) Vnitřní pouzdro

4) Ploché dno pouzdra

5) Vestavba

6) Profilovaná trubka

7) Palivový soubor (y)

8) Primární šroubované víko

9) Primární svařované víko

10) Deformovatelné těsnění

11) Tvarové zahloubení

12a, 12b, 12c) Primární, sekundární, terciární tvarová manipulační plocha

13a, 13b, 13c) Primární, sekundární, terciární plnicí bezúnikový ventil

14) Inertní plyn

15a, 15b, 15c) Primární, sekundární, terciární těsnicí poklice

16) Vnější plášť

17) Ploché dno pláště

18) Sekundární tvarové víko

19) Manipulační plocha

20) Vnější přebal

21) Dno přebalu

22) Terciální tvarové víko

23) Trojice drážek

24) Kuželka

25) Pružina

26) Sedlo

27) Styková těsnicí plocha

28) Ochranná antikorozní vrstva

29) Vnitřní plocha vnějšího přebalu

30) Vnější plocha vnějšího pláště

31) Vnitřní plocha vnějšího pláště

Claims (1)

1. Transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva, vyznačující se tím, že je tvořen vnitřním pouzdrem (3) vyrobeném z nerezové oceli, nebo jiného kovu, z jedné jeho čelní strany pevně přivařeným plochým dnem (4) pouzdra, do něhož je uložena tvarová vestavba (5) skládající se z profilových trubek (6) vyrobených z hliníkových slitin nebo jiných materiálů, která je určená pro vložení palivových souborů (7) vyhořelého jaderného paliva, přičemž z druhé čelní strany je vnitřní pouzdro (3) pevně propojeno s primárním svařovaným víkem (9) nebo je alternativně opatřeno speciálním primárním šroubovaným, nebo jiných mechanickým spojením, víkem (8), které je z jedné vnitřní čelní strany opatřené speciálním deformovatelným těsněním (10) z mědi nebo jiného vhodného materiálu a z vnější druhé strany opatřené jednak speciálním tvarovým zahloubením (11) pro dotahování závitu, nebo pro jiné mechanické spojení, jedním typem robotického efektoru a jednak dalšími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulační plocha (12a) sloužící pomocí robotického efektoru k manipulaci s primárním šroubovaným, nebo jiným mechanickým spojením, víkem (8) nebo alternativně primárním svařovaným víkem (9), kterážto jsou opatřena primárním plnicím bezúnikovým ventilem (13a), který bude po testech hermetičnosti a naplnění pouzdra (3) inertním plynem (14) z vnější části zavařen primární těsnicí poklicí (15a), přičemž vnitřní pouzdro (3) je vloženo souose do vnějšího pláště (16), který tvoří bezešvá trubka nebo pouzdro ze speciální uhlíkové oceli nebo svařenec ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, kde tento vnější plášť (16) je pak z jedné jeho čelní strany opatřen pevně přivařeným plochým dnem (17) pláště, z druhé jeho čelní strany sekundárním tvarovým víkem (18), které je na své vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na vnější čelní straně je opatřené sekundární tvarovou manipulační plochou (12b) s drážkou případně jinými uchopovacími prvky pro jeho uzavírací a svařovací manipulaci především například robotickým efektorem, dále je opatřeno z téže strany zabudovaným plnicím sekundárním bezúnikovým ventilem (13b), který bude po testech hermetičnosti speciálním plynem a naplnění pouzdra (3) inertním plynem (14) z vnější strany zavařen plochou sekundární těsnicí poklicí (15b), přičemž vnitřní pouzdro (3) je vloženo do vnějšího pláště (16), které jsou oba dále vloženy - zasunuty do vnějšího přebalu (20), tvořeného bezešvou trubkou, pouzdrem ze speciální uhlíkové oceli nebo svařencem ze skružovaných plechů ze speciální uhlíkové oceli, přičemž vnější přebal (20) je ze své jedné čelní strany osazen pevně přivařeným dnem (21) vnějšího přebalu, které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár, na své vnější čelní straně opatřené tvarovou manipulační plochou (19) dna vnějšího přebalu pro robotickou manipulaci s víkem i vnějším přebalem (20) s uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem především například robotickým efektorem, přičemž vnější přebal (20) je ze své druhé, přední strany opatřen pevně přivařeným terciálním tvarovým víkem (22), které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svár a na své vnější čelní straně je opatřeno tvarovou terciární manipulační plochou (12c) pro robotickou manipulaci s víkem a trojicí drážek (23) ve tvaru L, případně jinými uchopovacími prvky pro manipulaci s celým úložným obalovým souborem, především robotickým efektorem, přičemž z téže strany je terciální tvarové víko (22) opatřeno plnicím terciárním bezúnikovým ventilem (13c), který bude po testech hermetičnosti a naplnění vnějšího přebalu (20) zavařen terciární těsnicí poklicí (15c), přičemž speciální bezúnikové ventily (13a, 13b a 13c), kterými jsou opatřeny víka (8) alternativně (9), dále (18) a (22), jsou tvořeny ve shodné konstrukci kuželkou (24) dotlačovanou pružinou (25) do sedla 26 centrální tvarové manipulační plochy (12a, 12b, 12c), přičemž vnější přebal (20) je na svých vnějších plochách opatřen ochrannou antikorozní vrstvou (28) žárovým nanášením kovu nebo povlakováním, případně vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem, při čemž vnitřní plocha vnějšího přebalu (29) a vnější plocha vnějšího pláště (30) a vnitřní plocha vnějšího pláště (31) jsou opět opatřeny žárovým nástřikem kovu nebo povlakováním nebo vrstvou jiného vhodného materiálu, např. křemičitým povlakem.