CZ29575U1 - Ukládací obalový soubor pro použité jaderné palivo - Google Patents

Description

Ukládací obalový soubor pro použité jaderné palivo, někdy nazývaný kontejner nebo obalový soubor pro ukládání, slouží k trvalému uložení použitého jaderného paliva v hlubinném úložišti. Navrhované technické řešení spadá do oblasti finálního uložení radioaktivního obsahu. Ukládací obalový soubor tedy musí být navržen tak, aby minimálně po dobu projektované životnosti bylo zamezeno úniku radioaktivního obsahu vně ukládacího obalového souboru. Ukládací obalový soubor musí dále zajistit bezpečné uložení použitého jaderného paliva během veškerých manipulací v prostoru hlubinného úložiště.

Dosavadní stav techniky

Dosud existují dva přístupy k návrhu ukládacích obalových souborů. Existuje například dlouhodobý korozně odolný koncept, skládající se z vestavby plnící pevnostní funkci a korozně odolného obalu z ušlechtilých kovů nebo jejich slitin. Tento koncept je popsán například v patentovém spise SE531261-C2 a WO2008/153478-A1. Vnitřní vestavba tohoto zařízení je tvořena ocelovými trubkami vhodného průřezu pro vkládané použité jaderné palivo. Prostory mezi těmito trubkami jsou vyplněny litinou, a vnitřní vestavba má tedy tvar válce s otvory pro použité jaderné palivo. Tato vnitřní vestavba je umístěna v měděném pouzdře se zavařenými měděnými víky. Dále může být tato sestava alternativně umístěna v dalším obalu z korozně odolných slitin, jako jsou slitiny titanu, zirkonu, kobaltu, niklu nebo korozivzdomé oceli.

Nevýhodou tohoto řešení je vysoká cena použitých materiálů pro výrobu vnějšího obalu a nejistoty v korozních rychlostech některých korozně odolných slitin.

Další nevýhodou je příliš robustní řešení z hlediska mechanické odolnosti ukládacího obalového souboru, neboť tento koncept je navržen pro odolnost proti tlaku od zalednění velké mocnosti, které není v České Republice uvažováno v takovém rozsahu.

Druhý přístup spočívá v návrhu různého počtu bariér z dostupných materiálů, jako je uhlíková a korozivzdomá ocel nebo z jiné korozivzdomé slitiny, možné jsou i jejich kombinace. Tento koncept je použit například v patentovém spise EP 0 042 882-B1 popisujícím zařízení pro uskladnění a převážení použitého jaderného paliva a EP 0 244 599-A1 popisujícím kontejner pro vkládání použitého jaderného paliva. Ani jeden z těchto dokumentů ale není zamýšlen pro trvalé uložení jaderného paliva.

Dokument CZ-U-22915 od stejného majitele, jako je nyní předkládané technické řešení, popisuje konstrukci vnitřní vestavby kontejneru, tvořené pouzdry šestihranného průřezu z hliníkové slitiny, z jejichž vnější strany každé stěny absorpčního pouzdra je vytvořena podélná drážka. V prostoru tvořeném dvěma drážkami dvou, k sobě přiléhajících, pouzder je umístěna plochá vložka z korozivzdomého materiálu. V místě kontaktu mezi podélnou drážkou a plochou vložkou jsou umístěny podélné výstupky. Výstupky vytvářejí prostor pro únik vody v průběhu sušení.

Jiným řešením je vnitřní vestavba dle dokumentu CZ-U-26585 od stejného majitele, jako je nyní předkládané technické řešení, obsahující soustavu vzájemně spojených čtyřhranných nebo šestihranných trubek z hliníkové slitiny s přídavkem materiálu absorbující neutrony. Tvar trubek je volen s ohledem na palivo, které má být ve vnitřní vestavbě umístěno. Mezi trubkami jsou v horní části umístěny přesahující naváděcí elementy. Naváděcí elementy nacházejí uplatnění při zavážení palivových souborů do trubek, kdy zabraňují nárazu palivové tyče do horní hrany trubky a fixují vzájemnou polohu trubek. Oba dokumenty ale představují pouze vnitřní vestavbu kontejneru a neřeší celý koncept kontejneru pro trvalé uložení jaderného paliva.

Rovněž i dokument CZ280289 od stejného majitele, jako je nyní předkládané technické řešení, popisuje sestavu vnitřního koše pro vkládání použitého jaderného paliva. Vnitřní vestavba kontejneru je sestavena z pouzder, jejichž vnější stěny na sebe doléhají. V pouzdrech jsou uloženy palivové soubory. V každé vnější stěně každého pouzdra je vytvořeno podélné rybino vité vybrání, jehož dno je opatřeno podélnými výstupky. Do každého z obou konců dutiny, vytvořené

-1 CZ 29575 UI z podélných rybino vitých vybrání sousedních pouzder, je vložena plochá zděř, opatřená klínovitým otvorem pro rozpínací klín. Mezi ploché zděře je vložen do podélného rybinovitého vybrání absorpční pás. Ani tento dokument ale neřeší celkový koncept kontejneru pro trvalé uložení jaderného paliva.

Jeden obalový soubor pro trvalé uložení použitého jaderného paliva je popsán v Referenčním projektu pro hlubinné úložiště Správy úložišť radioaktivních odpadů z listopadu 1999. Zde popsaný obalový soubor sestává z vnitřního pouzdra s vestavbou obsahující použité jaderné palivo a z vnějšího přebalu. Vnitřní pouzdro je válec z nerez oceli opatřený přivařeným dnem a víkem, vnější obal je potom tvořen bezešvou trubkou ze speciální uhlíkové oceli a je rovněž opatřen přivařeným dnem a víkem. Vnější obal je opatřen ochranným povlakem. Nevýhodou tohoto řešení tedy opět je riziko koroze vyplývající z případného poškození ochranného povlaku.

Obdobný koncept je také použit v dokumentu CZ-U-239993, který popisuje transportní a manipulační ukládací obalový systém pro ukládání použitého jaderného paliva. Toto technické řešení se však zaobírá spíše umožněním manipulace obalového souboru s robotickými efektory jednak při plnění obalového souboru použitým jaderným palivem a jednak při manipulaci s naplněným obalovým souborem. Dokument CZ-U-23993 popisuje transportní a manipulační dvouplášťový ukládací obalový systém pro ukládání použitého jaderného paliva, u kterého jsou bariéry opatřeny dalšími ochrannými vrstvami. Pokud je vnější bariéra z uhlíkové oceli, počítá se s její postupnou přeměnou směrem od vnějšího povrchu na korozní produkty vlivem oxidace. Nevýhodou tohoto konceptu je opatření vnější bariéry ochrannou vrstvou. V případě porušení ochranné vrstvy se totiž negativně ovlivní korozní rychlost podkladového materiálu v místě poškození a tím se i výrazně zkrátí životnost celého ukládacího obalového souboru. Důvodem tohoto lokálního urychlení koroze materiálu v místě porušení ochranné vrstvy je kombinace velkého katodického pasivního povrchu a malého anodického aktivního místa napadení. Korozivzdomé oceli jsou za určitých podmínek náchylné ke vzniku lokálních typů koroze. Použití korozivzdomé oceli jako materiálu vnější bariéry je tedy vázáno na vyčerpávající znalosti o chemickém složení okolní horniny a vody v místě hlubinného úložiště. Nevýhodou zde popsaného řešení je, že nelze zaručit korozní odolnost korozivzdomé oceli po celou dobu požadované životnosti, přičemž i slitiny na bázi niklu vykazují obdobné vlastnosti.

V současnosti jsou proto všechny výše uvedené koncepty dále vyvíjeny. V Evropě zatím neexistuje reálný ukládací obalový soubor, ve kterém je umístěno použité jaderné palivo a je uskladněn v prostorách hlubinného úložiště.

Podstata technického řešení

Úkolem předloženého technického řešení je vytvořit ukládací obalový soubor, který splňuje všechny legislativní požadavky na obalové soubory, aleje výrobně levnější a jednodušší. Hlavními kritérii návrhu jsou spolehlivost ukládacího obalového souboru po celou dobu jeho plánované životnosti a požadavek na jeho nízkou nákladovost. Dále je úkolem předloženého technického řešení sjednotit koncepci navrhovaného ukládacího obalového souboru s požadavky na bezpečnou manipulaci s ukládacím obalovým souborem, zejména v prostoru hlubinného úložiště. Nevýhody plynoucí z použití drahých materiálů a z neurčitostí pro zajištění požadované životnosti jsou vyřešeny ukládacím obalovým souborem podle tohoto technického řešení.

Shora uvedené nedostatky v dosavadním stavu techniky řeší ukládací obalový soubor podle předloženého technické řešení, který je tvořen vnitřním košem vloženým do vnitřního pouzdra z korozivzdomé oceli, výhodně z nerezové ocel, ve kterém je po naplnění vnitřního koše použitým jaderným palivem vytvořena vnitřní atmosféra o definovaném složení a tlaku. Vnitřní pouzdro je umístěno ve vnějším obalu, výhodně z uhlíkové oceli, který zajišťuje korozní a pevnostní funkci ukládacího obalového souboru a je navržen tak, aby splňoval veškeré požadavky na něj kladené při manipulaci manipulačními zařízeními. V prostoru uvnitř vnějšího obaluje vytvořena ochranná atmosféra o definovaném složení a tlaku.

Ve výhodném provedení ukládacího obalového souboru je vnitřní koš sestaven z desek, vyříznutých z plechu z hliníkové nebo ocelové slitiny, případně z jiného vhodného materiálu, které jsou

-2CZ 29575 UI naohýbány do požadovaného tvaru a jsou do sebe vzájemně zasunuty a svařeny pro vytvoření pozic pro vkládání palivových souborů použitého jaderného paliva, přičemž v horní části koše jsou vytvořeny naváděcí prvky pro vkládání použitého jaderného paliva do příslušné pozice v koši. Tyto naváděcí prvky jsou zvláště výhodně tvořeny ohnutými tvarovými konci desek, které jsou ohnuty vně vkládaného použitého jaderného paliva od jeho podélné osy pod úhlem od > 10° do < 60°. Výhodou tohoto řešení je použití levných polotovarů a snadná výroba.

Ukládací obalový soubor má vnitřní koš s výhodou uložen ve vnitřním pouzdru z korozivzdomé oceli tvořeném primárním tělem, primárním dnem přivařeným k jeho spodní čelní straně a primárním víkem přivařeným k jeho horní čelní straně tak, aby vodicí prvky vnitřního pouzdra zapadly do drážek ve výplních vnitřního koše.

Ve výhodném provedení ukládacího obalového souboru je primární víko vnitřního pouzdra svařeno s primárním manipulačním úchytem, do kterého je zašroubován primární plnící ventil sloužící k vyčerpání prostoru uvnitř vnitřního pouzdra jeho vakuováním a poté k naplnění tohoto prostoru plynným heliem o stanoveném tlaku. Tím je v prostoru vnitřního pouzdra zajištěna definovaná atmosféra, která zamezuje korozi vnitřní vestavby a zvyšuje přestup tepla mezi komponentami uvnitř vnitřního pouzdra.

V dalším výhodném provedení ukládacího obalového souboru je pro zajištění korozní ochrany vnitřního pouzdra a udržení stálé vnitřní atmosféry primární ventil překryt a zavařen krycím víčkem z korozivzdomé oceli.

Ve výhodném provedení ukládacího obalového souboru jsou k primárnímu tělu vnitřního pouzdra z vnitřní i vnější strany připevněny vodicí prvky se zkosenými naváděcími plochami, které zajišťují jednoznačnou vzájemnou orientaci jednotlivých částí ukládacího obalového souboru, které zapadají na vnitřní straně do drážek ve výplních vnitřního koše a na straně vnější do podélných drážek vytvořených na vnitřní válcové ploše těla vnějšího obalu. Vodicí prvky jsou zvláště výhodně připevněny k primárnímu tělu vnitřního pouzdra přivařením.

Vnitřní pouzdro je umístěno ve vnějším obalu, které je s výhodou z uhlíkové oceli. Vnější obal se skládá alespoň z těla obalu, jehož polotovarem je např. výkovek nebo odlitek, plochého dna přivařeného k jeho spodní čelní straně a sekundárního víka přivařeného k jeho horní čelní straně. Tloušťka stěny vnějšího obalu vychází z požadavku na současné splnění dvou podmínek, a to mechanické a korozní odolnosti. Vnější obal musí do konce své plánované životnosti zajistit mechanickou odolnost proti maximálnímu projektovanému vnějšímu zatížení. K tloušťce stěny zjištěné pevnostním výpočtem se připočte tloušťka odpovídající velikosti korozního úbytku za dobu plánované životnosti. Korozní rychlost lze rozdělit v průběhu uložení ukládacího obalového souboru v hlubinném úložišti do dvou fází. V první fázi je korozní rychlost podporována přítomností kyslíku a vody v okolní hornině, a jedná se tedy o aerobní prostředí. Podle konzervativních přístupů tato fáze nebude trvat déle než 100 let. Během této doby dojde ke spotřebování veškerého kyslíku na korozní produkty a následná koroze v anaerobním prostředí bude postupovat nižší korozní rychlostí. Výslednou tloušťku kterékoliv stěny vnějšího obalu lze tedy charakterizovat následujícím vztahem:

T>p + (vi· ti + v₂- t₂), kde je

T - výsledná tloušťka příslušné stěny vnějšího obalu [mm], p - tloušťka příslušné stěny zjištěná pevnostním výpočtem [mm], vi - průměrná korozní rychlost v aerobní fázi koroze [mm/rok], ti - doba trvání aerobní fáze koroze [rok], v₂ - průměrná korozní rychlost v anaerobní fázi koroze [mm/rok] a t₂ - doba trvání anaerobní fáze koroze [rok].

-3CZ 29575 UI

Výslednou tloušťkou stěny vnějšího obalu se rozumí taková tloušťka sekundárního těla, víka i dna, která zajistí splnění výše uvedené rovnice v každém místě sestavy vnějšího obalu. Výsledná tloušťka stěny může být tedy rozdílná pro každou jednotlivou součást vnějšího obalu z důvodu různé hodnoty tloušťky stěny zjištěné pevnostním výpočtem.

Ve výhodném provedení je sekundární víko vnějšího obalu svařeno se sekundárním manipulačním úchytem, ve kterém je upraven sekundární plnící ventil, který slouží k vyčerpání prostoru mezi vnějším obalem a vnitřním pouzdrem jeho vakuováním a poté k naplnění tohoto prostoru plynným dusíkem případně jiným vhodným médiem o stanoveném tlaku. Vakuování a naplnění tohoto prostoru definovaným médiem zamezuje tvorbě koroze na vnitřním povrchu vnějšího obalu. Sekundární manipulační úchyt slouží k manipulaci se sekundárním víkem v prostoru hlubinného úložiště.

V jiném výhodném provedení ukládacího obalového souboru je sekundární manipulační úchyt s prostorem na umístění sekundárního ventilu vytvořen přímo v sekundárním víku vnějšího obalu.

V dalším výhodném provedení ukládacího obalového souboru je pro zajištění korozní ochrany jeho vnějšího obalu sekundární ventil v prostoru sekundárního manipulačního úchytu překryt a zavařen zátkou. Nejmenší tloušťka zátky je minimálně rovna koroznímu úbytku materiálu zátky předpokládanému za dobu plánované životnosti ukládacího obalového souboru.

V ještě dalším výhodném provedení ukládacího obalového souboru je na vnější válcové ploše sekundárního těla jeho vnějšího obalu při horním okraji sekundárního těla vytvořena obvodová drážka zajišťující tvarový styk při uchopení efektorovou hlavicí. Tato drážka slouží pro bezpečné uchopení prázdného ukládacího obalového souboru během jeho manipulace v prostoru hlubinného úložiště.

V jiném výhodném provedení je tato obvodová drážka vytvořena na vnitřní válcové ploše sekundárního těla vnějšího obalu, opět při jeho horním okraji.

V dalším výhodném provedení ukládacího obalového souboru je obvodová drážka na povrchu vnějšího obalu nahrazena trojicí závitových děr, umístěných na homí čelní ploše vnějšího obalu a určených k montáži dočasných vázacích ok.

V ještě dalším výhodném provedení obalového ukládacího souboru je sekundární dno vnějšího obalu opatřeno neprůchozími středícími děrami, pomocí kterých se zajistí přesná orientace ukládacího obalového souboru během manipulace v prostoru horké komory v hlubinném úložišti pomocí tvarové vazby těchto neprůchozích středících děr s vodícími čepy manipulačního vozíku.

V jiném výhodném provedení ukládacího obalového souboru může být tvarová vazba mezi vnějším obalem a manipulačním vozíkem zajištěna jednou nebo více orientačními drážkami vytvořenými na válcové ploše sekundárního dna vnějšího obalu při jeho spodním okraji. Do těchto orientačních drážek zapadnou příslušně vytvořené vodící prvky umístěné v manipulačním vozíku. Tato vazba zajišťuje přesnou orientaci ukládacího obalového souboru při jeho vložení do manipulačního vozíku během manipulace v prostoru horké komory v hlubinném úložišti.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení navrhovaného řešení je popsáno s odkazem na obrázky, kde je na obr. la schematické zobrazení šikmo shora na rozloženou sestavu ukládacího obalového souboru, na obr. lb schematický řez v podélné rovině ukládacího obalového souboru, na obr. lc schematický řez v příčné rovině ukládacího obalového souboru, na obr. 2a schematické zobrazení šikmo shora na alternativní sestavu vnitřního koše, na obr. 2b schematický boční pohled na alternativní sestavu vnitřního koše a na obr. 2c schematický pohled shora na alternativní sestavu vnitřního koše.

-4CZ 29575 UI

Příklady uskutečnění technického řešení

Ukládací obalový soubor pro finální uložení použitého jaderného paliva podle tohoto technického řešení je složen alespoň z následujících částí, tedy z vnitřního koše 1 pro uložení použitého jaderného paliva, vnitřního pouzdra 2, ve kterém je vnitřní koš 1 uložen, a vnějšího obalu 3 obklopujícího vnitřní pouzdro 2.

Vnitřní koš 1 se skládá z profilových trubek 5 ze slitiny hliníku nebo oceli, příslušně spojených, ve kterých jsou uloženy palivové soubory 4 použitého jaderného paliva. Profilové trubky 5 jsou vzájemně spojeny a tvoří pozice vhodného tvaru pro uložení palivových souborů 4 tak, aby bylo možné vnitřní koš 1 vložit do vnějšího obalu 3. Profilové trubky 5 jsou dále spojeny šroubovými spoji 6 s výplněmi 7, výhodně z hliníkové nebo ocelové slitiny. V horní části vnitřního koše 1 jsou profilové trubky 5 opatřeny naváděcími koncovkami 8 pro snadné vložení použitého jaderného paliva nebo ozářeného jaderného paliva do nich. Alternativně může být vnitřní koš 1 sestaven dle obr. 2 z desek 24, 25, vyříznutých z plechu z hliníkové nebo ocelové slitiny, případně z jiného vhodného materiálu, a které jsou naohýbány do požadovaného tvaru a jsou do sebe vzájemně zasunuty a svařeny pro vkládání palivových souborů 4 použitého jaderného paliva, jehož vkládání je usnadněno naváděním tvořeným ohnutými tvarovými konci 26 desek 24 a 25, které jsou ohnuty vně prostoru pro vkládané jaderné palivo od jeho podélné osy pod úhlem od > 10° do < 60°. Vnitřní koš 1 je uložen ve vnitřním pouzdru 2 z korozivzdomé oceli tvořeném primárním tělem 9 vnitřního pouzdra 2, primárním dnem 10 vnitřního pouzdra 2 přivařeným k jeho spodní čelní straně a primárním víkem 11 přivařeným k jeho horní čelní straně, ke kterému je připevněn primární manipulační úchyt 12 pro možnost manipulace s primárním víkem 11 v prostoru hlubinného úložiště. Primární manipulační úchyt 12 je k primárnímu víku 11 připevněn zvláště výhodně při vařením, ale je možné i jiné provedení tohoto připevnění, např. přišroubováním. K primárnímu tělu 9 vnitřního pouzdra 2 jsou z vnitřní i vnější strany připevněny, zvláště výhodně přivařením, vodicí prvky 13a a 13b, zajišťující jednoznačnou vzájemnou orientaci jednotlivých částí ukládacího obalového souboru, které zapadají na vnitřní straně do drážek ve výplních 7 vnitřního koše 1 na vnější straně do podélných drážek 23 vytvořených na vnitřní ploše sekundárního těla vnějšího obalu 3. Je ale možné i jiné připevnění vodicích prvků 13a, 13b, např. přišroubováním. V primárním manipulačním úchytu 12 je vytvořen prostor pro umístění primárního plnícího ventilu 14, který slouží k vyčerpání prostoru uvnitř vnitřního pouzdra 2 jeho vakuováním a poté k naplnění tohoto prostoru plynným heliem případně jiným vhodným médiem o stanoveném tlaku. Primární plnící ventil 14 je po připojení kondiciačního zařízení pro vytvoření požadované atmosféry mechanicky otevřen. Této vlastnosti je dosaženo konstrukcí primárního plnícího ventilu 14 a kondiciačního zařízení. V primárním plnicím ventilu 14 je po těsném spojení s kondiciačním zařízením stlačena šroubová pružina a posunut těsnící segment, např. kulový, těsnicí segment, ze svého sedla, čímž dojde k otevření primárního plnicího ventilu 14. Poté je ve vnitřním prostoru kondiciačním zařízením vytvořen vysoký stupeň vakua a následně je tento prostor naplněn požadovaným plynným médiem. Po odpojení kondiciačního zařízení je primární plnicí ventil 14 hermeticky uzavřen např. kulovým segmentem tlačeným do svého sedla šroubovou pružinou. Pro zajištění korozní ochrany vnitřního pouzdra 2 a udržení stálé vnitřní atmosféry ve vnitřním pouzdru 2 je primární plnící ventil 14 v prostoru primárního manipulačního úchytu 12 primárního víka 11 vnitřního pouzdra 2 překryt a zavařen krycím víčkem 15 z korozivzdomé oceli. Vnitřní pouzdro 2 je po té umístěno ve vnějším obalu 3 z uhlíkové oceli. Vnější obal 3 tvoří sekundární tělo 16, zhotovené zvláště výhodně z výkovku s předepsanými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi, sekundární dno 17, přivařené ke spodní čelní straně sekundárního těla 16, a sekundární víko 18 přivařené k horní čelní straně sekundárního těla 16. Sekundární víko 18 je opatřeno sekundárním manipulačním úchytem 19 pro možnost manipulace se sekundárním víkem 18 v prostoru hlubinného úložiště. Sekundární manipulační úchyt 19 je se sekundárním víkem 18 zvláště výhodně spojen svařením, aleje možné i jiné spojem, např. přišroubováním. Pro možnost manipulace s prázdným ukládacím obalovým souborem v prostoru hlubinného úložiště je na vnější ploše sekundárního těla 16 vnějšího obalu 3 při jeho horním okraji vytvořena obvodová drážka 22 pro uchopení efektorovou hlavicí. Alternativně může být tato obvodová drážka 22 vytvořena na vnitřní ploše těla 16 vnějšího obalu 3 při jeho horním okraji nebo může být jeho

-5CZ 29575 UI homí čelní plocha opatřena slepými závitovými děrami pro zašroubování dočasných vázacích ok. Pro zajištění přesné polohy při vkládání použitého jaderného paliva je vytvořena tvarová vazba mezi sekundárním dnem 17 vnějšího obalu 3 a manipulačním vozíkem v horké komoře pomocí neprůchozích středících otvorů 27 v sekundárním dnu 17 vnějšího obalu 3, do kterých přesně zapadnou vodicí čepy v manipulačním vozíku, které zde nejsou zobrazeny. Touto vzájemnou tvarovou vazbou otvorů 27 a vodicích čepů je jednoznačně určena poloha ukládacího obalového souboru na manipulačním vozíku. V sekundárním víku 18 vnějšího obalu 3 je vytvořen prostor pro umístění sekundárního plnícího ventilu 20, který slouží k vyčerpání prostora mezi vnějším obalem 3 a vnitřním pouzdrem 2 jeho vakuováním a poté k naplnění tohoto prostoru plynným dusíkem, případně jiným vhodným médiem, o stanoveném tlaku. Sekundární plnící ventil 20 je pro zajištění korozní ochrany vnějšího obalu 3 a pro udržení stálé vnitřní atmosféry uvnitř vnějšího obalu 3 překryt a zavařen zátkou 21 s příslušnou tloušťkou. Nejmenší tloušťka zátky 21 je minimálně rovna koroznímu úbytku předpokládanému za dobu plánované životnosti ukládacího obalového souboru. Podle výhodného provedení úložného obalového souboru je ale tato zátka 21 opatřena vnějším manipulačním úchytem 28 pro zajištění manipulace s již naplněným a zavařeným ukládacím obalovým souborem. V takovém případě je výhodné, aby zátka 21 měla takovou tloušťku, aby umožnila spolehlivou manipulaci s ukládacím obalovým souborem.

Průmyslová využitelnost

Praktické použití navrhovaného řešení je uvažováno pro trvalé uložení použitého jaderného paliva v prostoru hlubinného úložiště, neboť je navržené s důrazem na spolehlivost během stanovené doby životnosti a na přijatelné náklady na výrobu a zároveň je brán zřetel na požadavky kladené polohovacími, manipulačními i dopravními zařízeními v prostoru hlubinného úložiště.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Ukládací obalový soubor pro použité jaderné palivo, obsahující sestavu vnitřního koše (1), vnitřního pouzdra (2) a vnějšího obalu (3), kde vnitřní koš (1) obsahující palivové soubory (4) s užitým jaderným palivem je uspořádán ve vnitřním pouzdra (2), skládajícím se alespoň z primárního těla (9), primárního dna (10) a primárního víka (11), vnitřní pouzdro (2) je uspořádáno ve vnějším obalu (3), skládajícím se alespoň z sekundárního těla (16), sekundárního dna (17) a sekundárního víka (18), ve kterém je uspořádán sekundární plnící ventil (20), vyznačující se tím, že tloušťka sekundárního těla (16), sekundárního dna (17) i sekundárního víka (18) vnějšího obalu (3) je dána vztahem:

   T > p + (vr tj + v₂ · t₂), kde je

   T - tloušťka příslušné části stěny vnějšího obalu [mm], p - tloušťka zjištěná pevnostním výpočtem [mm], vi - průměrná korozní rychlost v aerobní fázi koroze [mm/rok], ti - doba trvání aerobní fáze koroze [rok], v₂ - průměrná korozní rychlost v anaerobní fázi koroze [mm/rok] a t₂ - doba trvání anaerobní fáze koroze [rok], přičemž k primárnímu tělu (9) vnitřního pouzdra (2) jsou pro zajištění jednoznačné orientace jednotlivých částí ukládacího obalového souboru vůči sobě jednak z vnitřní strany připevněny alespoň dva vnitřní vodicí prvky (13a) vůči sobě obvodově posunuté, které zapadají na vnitřní straně do drážek ve výplních (7) vnitřního koše (1), a jednak jsou k primárnímu tělu (9) vnitřního pouzdra (2) z vnější strany připevněny alespoň dva vnější vodicí prvky (13b), které zapadají do

   -6CZ 29575 UI podélných drážek (23) vytvořených na vnitřní ploše sekundárního těla (16) vnějšího obalu (3), zatímco na vnější nebo vnitřní válcové ploše sekundárního těla (16) vnějšího obalu (3) je u jeho horního okraje vytvořena obvodová drážka (22) pro zajištění tvarového styku s efektorovou hlavicí a sekundární dno (17) vnějšího obalu (3) je opatřeno třemi neprůchozími středícími otvory (27) pro spojení s vodícími čepy manipulačního vozíku, přičemž v prostoru sekundárního víka (18) je uspořádán sekundární plnící ventil (20) a je uzavřen přivařenou zátkou (21) pro zajištění korozní ochrany vnějšího obalu (3) a pro udržení stálé vnitřní atmosféry uvnitř vnějšího obalu (3), na jejímž horním konci, přesahujícím po zavaření čelní plochu sekundárního víka (18), je vytvořen vnější manipulační úchyt (28).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní koš (1) je sestaven z vnitřních desek (24) a obvodových desek (25), vyříznutých z plechu z hliníkové nebo ocelové slitiny, případně z jiného vhodného materiálu, které jsou naohýbány do požadovaného tvaru a jsou do sebe vzájemně zasunuty a svařeny pro vytvoření požadovaných pozic pro vkládání palivových souborů (4) použitého jaderného paliva a že na těchto deskách (24, 25), jsou ohnutím vytvořeny tvarové konce (26) pro usnadnění vkládání palivových souborů (4), přičemž tyto tvarové konce (26) jsou ohnuty vně prostoru pro vkládané jaderné palivo od jeho podélné osy pod úhlem od > 10° do < 60°.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že sekundární tělo (16) vnějšího obalu (3) je zhotovené z kovaného polotovaru z uhlíkové oceli.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že horní vnější čelní plocha sekundárního těla (16) vnějšího obalu (3) je opatřena slepými závitovými děrami pro zašroubování dočasných vázacích ok.
5. 5. Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že primární víko (11) je opatřeno primárním manipulačním úchytem (12), ve kterém je uspořádán primární plnící ventil (14) pro připojení kondiciačního zařízení, přičemž primární plnící ventil (14) obsahuje kulový těsnící segment přitlačovaný do svého sedla předepjatou šroubovou pružinou, která je během plnění stlačena pro posunutí kulového těsnícího segmentu ze svého sedla a k dočasnému otevření ventilu.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž4, vyznačující se tím, že sekundární víko (18) je opatřeno průchozí středovou dutinou, do které je vevařen sekundární manipulační úchyt (19).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že v sekundárním manipulačním úchytu (19) je vytvořen prostor pro umístění sekundárního plnícího ventilu (20) pro vyčerpání prostoru uvnitř vnějšího obalu (3), jeho vakuování i následné naplnění tohoto prostoru dusíkem, případně jiným vhodným médiem, o stanoveném tlaku, přičemž sekundární plnící ventil (20) obsahuje kulový těsnící segment přitlačovaný do svého sedla předepjatou šroubovou pružinou, která je během plnění stlačena pro posunutí kulového těsnícího segmentu ze svého sedla a k dočasnému otevření ventilu.