CZ24054U1 - Transportní a manipulační víceplášťový systém pro uschování vyhořelého jaderného paliva - Google Patents

Description

Transportní a manipulační víceplášťový systém pro uschováni vyhořelého jaderného paliva

Oblast techniky

Technické řešení se týká systému umožňujícího uchovávání a bezpečnou manipulaci s vyhořelým jaderným palivem.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro uchovávání a manipulaci s vyhořelým jaderným palivem používají manipulační prvky s dvouplášťovým obalem a antikorozní povrchovou ochranou, skládající se z vnitřního pouzdra, vnějšího přebalu a ochranné antikorozní vrstvy na vnějším povrchu přebalu. Ve vnitřním pouzdře je zhotovena vestavba, do níž jsou vkládány palivové soubory.

Z hlediska materiálového řešení jsou využívány dvě základní alternativy, a to

- obalové soubory založené na uhlíkové oceli či v kombinaci s korozivzdomými slitinami,

- obalové soubory s měděným přebalem.

Konkrétně výroba obalových souborů s měděným přebalem je velmi technologicky náročná a zejména v naších podmínkách obtížně realizovatelná.

Manipulační prvky jako celek jsou řešeny s maximálním ohledem na bezpečnost, zejména pokud jde o plnění funkce zachycení frakcí radionuklidů, jež jsou v případě poškození obalových souborů okamžitě uvolnitelné a pronikají dále do okolního prostředí.

Maximalizace bezpečnosti může být dosaženo například nadd i menzo váním síly stěn vnitřního pouzdra a vnějšího přebalu obalového souboru, vytvořením takové atmosféry uvnitř obalového souboru, aby byla eliminována koroze zevnitř, volbou antikorozní ochrany vnějšího přebalu a to i další bariérou, naddimenzováním průměru vnějšího přebalu a konstrukčním uspořádáním vnitřního koše obalového souboru.

V současné době využívaná řešení jsou velmi nákladná, jak z hlediska materiálového provedení, tak z hlediska technologie výroby, například je to výroba přebalů jako výkovků nebo 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 nanesena speciální ochranná vrstva jako konečné uzavření prebalového souboru, jsou nedostačující. Tato ochranná vrstva je při transportu naplněného prebalového souboru do úložiště snadno poškoditelná a navíc je vzhledem k požadavkům životnosti tohoto prebalového souboru nedostačující. Pevnostní charakteristiky vnějšího přebalu nejsou zatím posuzovány s ohledem na extrémně dlouhodobé působení degradaěních procesů a jejich kombinačních účinků.

Podstata řešení

Výše uvedené nedostatky ve velké míře odstraňuje transportní a manipulační systém, jehož podstata je v tom, že víceplášťový obal s ochrannou antikorozní vrstvou se skládá z vnitrního pouzdra, vnějšího pláště a vnějšího přebalu.

Uvnitř vnitřního pouzdra z korozivzdomé oceli ěi jiného vhodného materiálu je umístěna vestavba ze slitiny hliníku či jiného vhodného materiálu zhotovená ze zvoleného počtu profilovaných trubek čí vytvořená jiným způsobem, která vytváří lůžka požadovaného tvaru pro palivové články. K vnitřnímu pouzdruje na jeho jedné čelní straně přivařeno ploché dno a na druhé čelní straně je uzavřeno víkem, které je hermeticky přivařeno k plášti vnitrního pouzdra a opatřeno mani-1 C’Z 24054 Ul pulačním záchytem. Vnitřní prostor vnitřního pouzdra je vyplněn inertním plynem o vhodném stanoveném tlaku.

Vnější plášť obsahující vnitřní pouzdro je tvořen jedním nebo více kusy skružených plechů navzájem propojených speciálními sváry nebo je tvořen ocelovým odlitkem či jiným vhodným způsobem, přičemž je na své jedné čelní straně uzavřen přivařeným dnem a na své druhé čelní straně víkem hermeticky přivařeným k vnějšímu plášti a opatřeným manipulačním záchytem. Mezi vnitřním pouzdrem a vnějším pláštěm je ochranná vrstva tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném tlaku/přetlaku ěi ochranná vrstva tvořená jiným způsobem. Vnější povrch vnějšího pláště je pokryt ochrannou antikorozní vrstvou nebo jiným typem ochranné io vrstvy.

Vnější přebal obsahující vnější plášť s vnitřním pouzdrem je tvořen jedním nebo více kusy skružených plechů navzájem propojených speciálními sváry nebo vytvořen jiným vhodným způsobem, je na své jedné čelní straně uzavřen dnem a na své druhé čelní straně víkem hermeticky přivařeným k vnějšímu přebalu. Dno vnějšího přebalu i víko vnějšího přebalu jsou opatřeny arc15 tačními kužely. Vnitřní válcová plocha vnějšího přebaluje pokryta speciální ochrannou antikorozní vrstvou, a to způsobem žárového nanášení nebo jiným způsobem. Mezi vnějším pláštěm a vnějším přebalem je ochranná vrstva tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném tlaku / přetlaku.

Dále je výhodné, aby byl víceplášťový obal dle potřeby doplněn dalšími typy plášťů libovolného počtu

Výhodou navrhovaného řešení je dosažení požadované životnost přebalového souboru, bezpečnosti uložení, včetně bezpečnosti při manipulaci, vhodné konstrukce, materiálového řešení a technologie výroby s minimálními náklady na zhotovení jednotlivých prebalových souborů. Přehled obrázků na výkrese

Na přiloženém výkrese jsou znázorněny obrázky, přičemž na obr. 1 je axonometrický pohled shora na polovinu systému, na obr. 2 je detail vnitřního pouzdra a na obr. 3 je detail vnějšího přebalu víceplášťového systému pro uchovávání vyhořelého jaderného paliva. Na obr. 4 je pak znázorněn příčný průřez víceplášťového systému pro uchovávání vyhořelého jaderného paliva.

Příklady povedení technického řešení

Transportní a manipulační systém i je tvořen víceplášťovým obalem skládajícím se z vnitřního pouzdra 2, vnějšího pláště 3 a vnějšího přebalu 4.

Uvnitř vnitřního pouzdra 2 z korozivzdomé ocelí ČÍ jiného vhodného materiálu je umístěna vestavba ze slitiny hliníku Či jiného vhodného materiálu zhotovená ze zvoleného počtu profilovaných trubek 9 či vytvořená jiným způsobem, která vytváří lůžka požadovaného tvaru pro palivo35 vé Články 10, přičemž k jedné čelní straně vnitřního pouzdra 2 je přivařeno ploché dno 8 s tím, že jeho druhá čelní strana je hermeticky uzavřena víkem JT opatřeným manipulačním záchytem 18. Vnitřní prostor vnitřního pouzdra 2 je vyplněn inertním plynem o vhodném stanoveném tlaku.

Vnější plášť 3 obsahující vnitřní pouzdro 2 je tvořen jedním nebo více kusy skružených plechů 6 navzájem propojených speciálními tvarovými sváry 7, nebo je tvořen ocelovým odlitkem či odlitkem z j iného vhodného materiálu či vytvořen j iným vhodným způsobem, přičemž je na své jedné čelní straně uzavřen přivařeným dnem 13 a na své druhé Čelní straně víkem 12 vnějšího pláště 3 hermeticky přivařeným k čelu vnějšího pláště 3 a opatřeným manipulačním záchytem 18. Mezi vnitřním pouzdrem 2 a vnějším pláštěm 3 je ochranná vrstva 17 tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném tlaku/přetlaku. Vnější povrch vnějšího pláště 3 je pokryt ochrannou antikorozní vrstvou 5, nebo jiným typem ochranné vrstvy.

-2CZ 24054 Ul

Vnější přebal 4, obsahující vnější plášť 3 s vnitřním pouzdrem 2 tvořený jedním nebo více kusy skružených plechů 6 navzájem propojených speciálními sváry 7 nebo vytvořený jiným vhodným způsobem, je na své jedné čelní straně uzavřen přivařeným dnem 15 vnějšího přebalu 4 a na své druhé čelní straně víkem H vnějšího přebalu 4 hermeticky přivařeným k vnějšímu přebalu 4.

s Dno 15 vnějšího přebalu 4 i víko 14 vnějšího přebalu 4 jsou opatřeny aretačními kužely 16. Vnitřní válcová plocha vnějšího přebalu 4 je pokryta speciální ochrannou antikorozní vrstvou 5, a to způsobem žárového nanášení nebo jiným způsobem, neboje pokryta jiným typem ochranné vrstvy. Mezi vnějším pláštěm 3 a vnějším přebalem 4 je ochranná vrstva Γ7 tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném tlaku / přetlaku ěi ochranná vrstva vytvořená jiným io způsobem.

Navrhovaný transportní a manipulační systém i obsahuje vnitřní pouzdro 2, uvnitř něhož je vestavba zhotovená ze zvoleného počtu profilovaných trubek 9 či vytvořená jiným způsobem, která vytváří lůžka požadovaného tvaru pro palivové články 10, zlepšuje přestup tepla, fixuje polohu palivových článků 10 z hlediska natáčení v tolerancích nutných pro spolehlivou funkci záchytu a i5 zlepšuje jejich navádění při vkládání do vnitrního pouzdra 2. K vnitrnímu pouzdru 2 je na jeho jedné čelní straně přivařeno ploché dno 8 a po vložení palivových článků JO je vnitřní pouzdro 2 na své čelní straně uzavřeno víkem 11 vnitrního pouzdra, které je hermeticky přivařeno k plášti vnitřního pouzdra 2 a opatřeno manipulačním záchytem 18, který slouží k usnadnění manipulace a zároveň k naplnění vnitřního prostoru vnitřního pouzdra 2 inertním plynem. Vnitřní pouzdro 2 je pak zasunuto do vnějšího pláště 3 vyrobeného technologickým postupem skružování z jednoho nebo více kusů plechu, neboje tvořen ocelovým odlitkem či odlitkem z jiného vhodného materiálu či vytvořen jiným vhodným způsobem, přičemž jsou pak tato otevřená skružená pouzdra na svých podélných i příčných profilech budoucího spojení svařováním opatřena speciálními tvarovými profily vhodnými pro budoucí svár a pak v těchto profilech speciálními sváry 7 svařena. Na své jedné čelní straně je vnější plášť 3 uzavřen přivařeným dnem 13 vnějšího pláště, přičemž po vložení vnitřního pouzdra 2 do vnějšího pláště 3 je vnější plášť 3 na své druhé čelní straně uzavřen víkem 12 vnějšího pláště, které je hermeticky přivařeno k vnějšímu plášti 3 a opatřeno manipulačním záchytem 18, jehož prostřednictvím je následně prostor mezi vnitřním pouzdrem 2 a vnějším pláštěm 3 plněn inertním plynem. Vnější povrch vnějšího pláště 3 je pokryt ochrannou antikorozní vrstvou 5 nebo jiným typem ochranné vrstvy metodou žárového nanášení Či jinou vhodnou metodou. Vnější plášť 3 je následně, včetně vnitřního pouzdra 2 a palivových Článků 10. zasunut do vnějšího přebalu 4 vyrobeného technologickým postupem skružování z jednoho nebo více kusů plechu nebo vytvořeného jiným vhodným způsobem, přičemž jsou pak opět tato otevřená skružená pouzdra na svých podélných i příčných profilech budoucího spojení svařová35 ním opatřena speciálními tvarovými profily vhodnými pro budoucí svára pak v těchto profilech speciálními sváry 7 svařena. Celá vnitřní válcová plocha kompletního vnějšího přebalu 4 je pokryta speciální ochrannou antikorozní vrstvou 5 nebo jiným typem ochranné vrstvy, a to způsobem žárového nanášení nebo jiným způsobem. Speciální ochranná antikorozní vrstva 5 je aplikována z důvodů zajištění maximální životnosti transportního a manipulačního systému 1 ulože40 ného v podzemních prostorách. Vnější přebal 4 je na své jedné Čelní straně uzavřen dnem 15 vnějšího přebalu 4, po vložení vnějšího pláště 3 do vnějšího přebalu 4 je následně vnější přebal 4 na své čelní straně uzavřen víkem 14 vnějšího přebalu hermeticky přivařeným k čelní straně vnějšího přebalu 4. Dno 15 i víko 14 vnějšího přebalu 4 jsou opatřeny aretačními kužely 16 usnadňujícími manipulaci s transportním a manipulačním systémem L

Po takovémto uzavření celého systému je celý manipulační víceplášťový přebal připraven ke konečnému uložení do podzemí.

Průmyslová využitelnost

Systém je využitelný jako nový typ ukládacího souboru pro ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinných úložišť, a to s ohledem na maximální bezpečnost, manipulovatelnost a sou50 časně dostupnost technologického procesu jeho výroby. Jedná se o vysoce aktuální řešení reagu-3CZ 24054 Ul jící na současné potřeby v oblasti manipulace a uchovávání vyhořelého jaderného paliva. Je tedy oprávněný předpoklad širokého využití systému, a to nejen v České republice, ale i v zahraničí.

Claims (2)

1. Transportní a manipulační víceplášťový systém pro uschování vyhořelého jaderného pali5 va, tvořený víceplášťovým obalem skládajícím se z vnitřního pouzdra (2), vnějšího pláště (3) a vnějšího přebalu (4), kdy uvnitř vnitřního pouzdra (2) z korozivzdorné oceli či jiného vhodného materiálu je umístěna vestavba ze slitiny hliníku či jiného vhodného materiálu zhotovená ze zvoleného počtu profilovaných trubek (9) či vytvořená jiným způsobem, která vytváří lůžka požadovaného tvaru pro palivové články (10), přičemž k jedné čelní straně vnitřního pouzdra (2) io je přivařeno ploché dno (8) s tím, že jeho druhá čelní strana je hermeticky uzavřena víkem (1 1) vnitřního pouzdra (2) opatřeným manipulačním záchytem (18), přičemž vnitřní prostor vnitřního pouzdra (2) je vyplněn inertním plynem o vhodném stanoveném tlaku, vyznačující se tím, že vnější plášť (3) obsahující vnitřní pouzdro (2) je tvořen jedním nebo více kusy skružených plechů (6) navzájem propojených speciálními tvarovými sváry (7) neboje tvořen ocelovým

15 odlitkem či odlitkem z jiného vhodného materiálu či vytvořen jiným vhodným způsobem, přičemž je na své jedné čelní straně uzavřen přivařeným dnem (13) vnějšího pláště (3) a na své druhé čelní straně víkem (12) vnějšího pláště (3) hermeticky přivařeným k čelu vnějšího pláště (3) a opatřeným manipulačním záchytem (18), kdy mezi vnitřním pouzdrem (2) a vnějším pláštěm (3) je ochranná vrstva (17) tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném

70 tlaku/přetlaku či ochranná vrstva tvořená jiným způsobem, přičemž vnější povrch vnějšího pláště (3) je pokryt ochrannou antikorozní vrstvou (5) nebo jiným typem ochranné vrstvy, přičemž vnější přebal (4), obsahující vnější plášť (3) s vnitřním pouzdrem (2) tvořený jedním nebo více kusy skružených plechů (6) navzájem propojených speciálními sváry (7) nebo vytvořený jiným vhodným způsobem, je na své jedné čelní straně uzavřen dnem (15) vnějšího přebalu (4) a na své

25 druhé čelní straně víkem (14) vnějšího přebalu (4) hermeticky přivařeným nebo jinak upevněným k vnějšímu přebalu (4), přičemž dno (15) vnějšího přebalu (4) i víko (14) vnějšího přebalu (4) jsou opatřeny aretačními kužely (16) čí jinými prvky usnadňujícími manipulaci, přičemž vnitřní válcová plocha vnějšího přebalu (4) je pokryta speciální ochrannou antikorozní vrstvou (5), a to způsobem žárového nanášení nebo jiným způsobem, nebo je pokryta jiným typem ochranné

30 vrstvy, přičemž mezi vnějším pláštěm (3) a vnějším přebalem (4) je ochranná vrstva (17) tvořená prostorem vyplněným inertním plynem o stanoveném tlaku / přetlaku či ochranná vrstva vytvořená jiným způsobem.

2. Transportní a manipulační víceplášťový systém pro uschování vyhořelého jaderného paliva podle nároku 1, vyznačují se tím, že víceplášťový obal, skládající se z vnitřního pouz35 dra (2), vnějšího pláště (3) a vnějšího přebalu (4), je dle potřeby doplněn dalšími typy plášťů v libovolném počtu.