CZ24059U1 - Transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva - Google Patents

Description

Oblast techniky

Zařízení patří do oblastí 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, a to obalové soubory v konstrukčním provedení z uhlíkových ocelí, speciálních nerezových ocelí, či v kombinaci s korozi vzdorným i slitinaio mi, 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, když je například výroba přebalů jako výkovků, nebo jako měděných pouzder, ěi 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, jsou 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 technického řešení

Uvedené nevýhody řeší transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva, jehož podstata je v tom, že je tvořen vnitřním pouzdrem, vyro25 beným z nerezové oceli, nebo jiného speciálního antikorozního kovu, a 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 speciál30 ním primárním Šroubovaným, nebo jiným mechanickým spojem, připojeným, víkem, 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 pri 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, připojeným, 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 vnitrní 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 a 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 manipu45 láci 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

- 1 CZ 24059 Ul 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 skružovanýeh plechu 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 terciárním 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 eťektorem, přičemž z téže strany je terciární tvarové víko opatřeno plnicím terciárním bezúnikovým ventilem, který bude po testech hermetičnosti a naplnění vnějšího přebalu zavařen terciární těsnicí poklicí, přičemž speciální bezún i kove 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, například křemičitým povlakem, přičemž 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, například křemičitým povlakem.

Výhodou navrženého transportního a manipulačního tříplášťového obalového systému ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinného úložiště je výrazné zlepšení bezpečnostní 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 bezúnikovým i 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 pov lakování 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 výkresů, na kterých je na obr. lb a 3b trojrozměrný nákres homí části zařízení s víky, na obr. la a 3a řez celým transportním a manipulačním tri plášťovým obalovým systémem a na obr. lc a 3c trojrozměrný pohled na vnitřek obalového systému, na obr. 2 a 4 je řez nárysem uzavíratelné části obalového systému s víky a ventily a na obr. 5 je kolmý řez obalovým systémem.

Příklady provedení technického řešení

Transportní a manipulační tríplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva je tvořen vnitřním pouzdrem 3, vyrobeným z nerezové oceli, nebo jiného kovu, a 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 jinak mechanicky spojeným,

CZ 24059 Ul 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 1_1 pro dotahování závitu, nebo jiného mechanického spojení, jedním typem robotického efektoru a jednak dalšími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulační plocha 12a sloužící 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, a z druhé jeho čelní strany sekundárním tvarovým víkem 18, které je na své vnitřní čelní straně tvarově upraveno pro svar 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, kteréjsou 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 í 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 pevné přivařeným terciárním 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 terciární 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, například křemičitým povlakem, přičemž vnitrní plocha 29 vnějšího přebalu a vnější plocha 30 vnějšího pláště a vnitřní plocha 31 vnějšího pláště jsou opět opatřeny žárovým nástřikem kovu nebo povlakováním nebo vrstvou jiného vhodného materiálu, například křemičitým povlakem.

Manipulované kazety s jaderným materiálem ve formě palivového souboru 7 jsou ukládány do tvarové vestavby 5, následně po uložení do vnitrního 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 ventilem 13a inertním plynem 14, načež dojde k zavaření tohoto ventilu 13a primární těsnící poklicí 15a. Poté se vloží vnitřní pouzdro 3 do vnějšího pláště 16, načež se opakuje stejná operace jako u vnitřního pouzdra 3, tedy zavaření sekundárním tvarovým víkem 18, poté ke zkoušce hermetičnosti, naplnění inertním plynem 14 pomocí sekundárního ventilu 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 předchozí, tedy 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. J_9

-3CZ 24059 Ul a trojice drážek 23 slouží k manipulaci s obalovým systémem a jeho jednotlivými komponenty pomocí robotnického efektoru ěi jiné obdobného manipulátoru.

Speciální bezúnikový ventil 13a,b,c, kterým jsou opatřena víka 8, alternativně 9, dále £8 a 22, je tvořen kuželkou 24 dotlačovanou pružinou 25 do sedla 26 centrální tvarové manipulační plochy ⁵ 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 13n,b,c a dotykovou plochou sedla 26 víka 8, alternativně 9, dále 18 a 22, a pak probíhá plnění io prostoru pod jednotlivými víky 8, 9, 18 a 22. Po dosažení plnicího účinku a poklesu tlaku plynu pružina 25 vrátí zpět kuželku 24, a tím dojde k uzavření nat lakované ho 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.

Claims (1)

1. 20 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Transportní a manipulační tříplášťový úložný obalový systém pro ukládání vyhořelého jaderného paliva, vyznačující se tím, že je tvořen vnitřním pouzdrem (3), vyrobeným z nerezové oceli, nebo jiného kovu, a z jedné jeho čelní strany pevně přivařeným plochým dnem (4) pouzdra, do něhož je uložena tvarová vestavba (5) skládající se z profilových trubek (6) vyro25 bených 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 jinak mechanicky spojeným, víkem (8), které je z jedné vnitřní čelní strany opatřené speciálním deformovatelným těsněním (10) z mědi nebo jiného vhodného mateto riálu a z vnější druhé strany opatřené jednak speciálním tvarovým zahloubením (11) pro dotahování závitu, nebo pro j iné mechanické spoj ení, j edním typem robotického efektoru, a j ednak dalšími uchopovacími prvky jako je primární tvarová manipulační plocha (12a) sloužící pomocí robotického efektoru k manipulaci s primárním šroubovaným, nebo jinak mechanicky spojeným, víkem (8) nebo alternativně primárním svařovaným víkem (9), kterážto jsou opatřena primárním

   35 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

   40 dnem (17) pláště a 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

   45 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

   -4CZ 24059 Ul 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 skružováných plechu ze speciální uhlíkové oceli, přičemž vnější přebal (20) je ze své jedné celní 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 eťektorem, přičemž vnější přebal (20) je ze své druhé, přední, strany opatřen pevně přivařeným terciárním tvarovým víkem (22), které je na své jedné vnitřní čelní straně tvarové 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 terciární 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, například křemičitým povlakem, přičemž vnitřní plocha (29) vnějšího přebalu a vnější plocha (30) vnějšího pláště a vnitřní plocha (31) vnějšího pláště jsou opět opatřeny žárovým nástřikem kovu nebo povlakováním nebo vrstvou jiného vhodného materiálu, například křemičitým povlakem.