ES2909609T3 - Procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento y recipiente de transporte y/o de almacenamiento - Google Patents

Procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento y recipiente de transporte y/o de almacenamiento Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento (1) para residuos radiactivos, especialmente para elementos combustibles gastados, presentando el recipiente (1) una tapa primaria (2), un espacio interior de recipiente (3) dispuesto debajo de la tapa primaria (2) y una cesta de transporte, drenándose en primer lugar o drenándose mecánicamente el recipiente (1) y realizándose en primer lugar, después del drenado o después del drenado mecánico del espacio interior de recipiente (3), un secado al vacío del espacio interior de recipiente (3), introduciéndose al menos un desecante sólido (4) en el espacio interior de recipiente (3) sólo después del secado al vacío para la eliminación del agua residual del espacio interior del recipiente (3), especialmente para la eliminación del agua ligada física y/o químicamente, caracterizado por que el desecante sólido (4) es óxido de calcio y por que el desecante (4) se introduce en el espacio interior de recipiente (3) mediante al menos un cartucho filtrante (6).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento y recipiente de transporte y/o de almacenamiento
La invención se refiere a un procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento de residuos radiactivos, especialmente de elementos combustibles gastados, drenándose en primer lugar o drenándose mecánicamente el recipiente. La invención se refiere además a un recipiente de transporte y/o de almacenamiento correspondiente. En adelante, en lugar del término recipiente de transporte y/o de almacenamiento también se utiliza de forma abreviada el término recipiente.
En la práctica y por el estado de la técnica se conocen en principio procedimientos del tipo antes citado para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento en varias formas de realización. Por regla general, los recipientes para elementos combustibles gastados se cargan bajo el agua con los elementos combustibles gastados, ya que el agua es un elemento de blindaje eficaz para los neutrones que se producen. Durante la manipulación posterior, el recipiente normalmente se drena en primer lugar o se drena mecánicamente. A continuación, el agua que aún permanece en el recipiente se elimina del mismo mediante secado, especialmente mediante secado al vacío. Por lo general, resulta complicado eliminar una cantidad residual de agua del recipiente. Para ello, se conocen distintas medidas de secado. El documento US 2008/0075223 A1 describe un contenedor para materiales radiactivos en el que se elimina el agua en la zona de la junta mediante secado al vacío. El secado puede apoyarse por medio de un desecante dispuesto en la zona de la junta. El documento EP 0895250 A1 se refiere a un recipiente de blindaje para el transporte y/o para el almacenamiento de elementos combustibles gastados. En el espacio interior del recipiente se puede introducir un adsorbedor de humedad residual. El documento RU 2238599 C2 también describe un recipiente para residuos radiactivos. El secado del espacio interior del recipiente se realiza aplicando un vacío y utilizando un desecante. En este caso, el desecante se coloca en contenedores especiales. Sin embargo, las medidas de secado conocidas son en parte complejas y, en este sentido, costosas. Además, algunas de estas medidas de secado se caracterizan por una eficiencia de secado insuficiente.
Por el contrario, la invención se basa en el problema técnico de proponer un procedimiento del tipo citado al principio, con el que también se puedan eliminar sin problemas las cantidades residuales de agua de un recipiente y que al mismo tiempo se caracterice por la simplicidad, un bajo coste y una alta eficiencia de secado. La invención se basa además en el problema técnico de proponer un recipiente de transporte y/o de almacenamiento correspondiente.
Para resolver este problema técnico, la invención revela un procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento de residuos radiactivos, especialmente de elementos combustibles gastados, según la reivindicación 1.
Según la invención, el desecante sólido es óxido de calcio. Como desecante resulta conveniente utilizar óxido de calcio en polvo. En el marco de la invención se entiende que el óxido de calcio presenta una densidad aparente de 800 a 1.200 kg/m3 a 20°C.
El procedimiento según la invención se utiliza preferiblemente para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento con elementos combustibles gastados. El procedimiento resulta especialmente adecuado para los recipientes con potencias caloríficas más altas o altas. Convenientemente, la potencia calorífica del recipiente es de entre 12,5 kW y 42 kW, especialmente de entre 15 kW y 40 kW y preferiblemente de entre 20 kW y 40 kW, por ejemplo, de entre 25 kW y 40 kW. Según una forma de realización, el recipiente presenta una potencia calorífica de hasta 39 kW. En este sentido, el procedimiento según la invención ha proporcionado unos resultados especialmente buenos.
En el marco de la invención se entiende que el recipiente se carga bajo el agua, especialmente se carga con elementos combustibles gastados bajo el agua, y que, en el marco del procedimiento según la invención, el recipiente en primer lugar se drena o se drena mecánicamente. Según la invención, después del drenado o después del drenado mecánico del espacio interior de recipiente, se lleva a cabo en primer lugar un secado al vacío del espacio interior del recipiente y sólo a continuación se realiza la eliminación del agua restante del espacio interior del recipiente con el desecante según la invención. Según una variante de realización recomendada de la invención, el espacio interior del recipiente se llena con gas helio después del secado al vacío. Se obtienen buenos resultados si el espacio interior del recipiente se llena con gas helio hasta una presión interna de 400 hPa a 1.000 hPa, preferiblemente de 600 hPa a 1.000 hPa y especialmente de 750 hPa a 950 hPa.
En el marco de la invención se entiende que el desecante o el óxido de calcio se introduce en el espacio interior del recipiente después del secado al vacío por medio de al menos un cartucho filtrante y que el secado se realiza con el recipiente cerrado por medio del cartucho filtrante. En este caso, el cartucho filtrante se extiende preferiblemente en la dirección longitudinal del espacio interior del recipiente. Según una variante de realización, el cartucho filtrante puede extenderse por toda la altura o longitud del espacio interior del recipiente. Según otra forma de realización preferida, el cartucho filtrante se extiende sólo por una parte de la longitud o de la altura del espacio interior del recipiente.
Una forma de realización recomendada del procedimiento según la invención se caracteriza por que el desecante o el óxido de calcio y, preferiblemente, el cartucho filtrante con el desecante o con el óxido de calcio se disponen en el tercio superior del espacio interior del recipiente, especialmente en el cuarto superior del espacio interior del recipiente. Según una variante de realización especialmente preferida del procedimiento según la invención, la disposición tiene lugar en el quinto superior del espacio interior del recipiente. En este caso, el término "superior" se refiere al estado en posición vertical del recipiente con la tapa o tapa primaria del lado superior.
Para resolver el problema técnico, la invención revela además un recipiente de transporte y/o de almacenamiento para residuos radiactivos, especialmente para elementos combustibles gastados, según la reivindicación 5.
Convenientemente, el óxido de calcio está presente en forma de polvo en el espacio interior del recipiente o en el dispositivo de secado.
Según la invención, el desecante o el óxido de calcio se alojan en al menos un cartucho filtrante, especialmente en un cartucho filtrante. Preferiblemente, el cartucho filtrante se fija, por ejemplo, se suspende, en el tercio superior, especialmente en el cuarto superior y con especial preferencia en el quinto superior del espacio interior del recipiente. Como ya se ha explicado antes, el tercio superior o el cuarto superior y el quinto superior se refieren al estado en posición vertical del recipiente con la tapa o tapa primaria del lado superior. En el marco de la invención se entiende que la longitud del cartucho filtrante se extiende por la quinta parte superior o aproximadamente por la quinta parte superior de la cesta de transporte en el espacio interior del recipiente. Esta cesta de transporte se utiliza, como es habitual, para la recepción de elementos combustibles gastados. De forma recomendable, el cartucho filtrante, incluido al menos un componente de fijación, presenta una longitud de 800 a 1.200 mm, especialmente de 900 a 1.100 mm.
En el marco de la invención se entiende que el cartucho filtrante presenta un espacio de recepción para el desecante, especialmente para el óxido de calcio, limitado por paredes permeables al vapor de agua. Convenientemente, las paredes permeables al vapor de agua del cartucho filtrante se componen de un metal sinterizado o fundamentalmente de un metal sinterizado. En el caso del metal sinterizado se trata, por ejemplo, de un acero inoxidable austenítico. Se recomienda que las paredes permeables al vapor de agua del cartucho filtrante o que las paredes de metal sinterizado presenten una anchura de poro de 1 a 15 gm, especialmente de 2 a 12 gm y preferiblemente de 4 a 12 gm. Convenientemente, el grosor de las paredes permeables al vapor de agua del cartucho filtrante o de las paredes compuestas de metal sinterizado es de 0,5 a 6 mm, especialmente de 1 a 5 mm y preferiblemente de 1,5 a 3 mm. El diámetro exterior del cartucho filtrante (medido convenientemente en la dirección horizontal en el estado fijo del cartucho filtrante) es preferiblemente de 25 a 60 mm, especialmente de 30 a 50 mm y, por ejemplo, de 35 a 45 mm. Según una forma de realización conveniente de la invención, el volumen de carga del cartucho filtrante es de 600 a 1.200 ml, especialmente de 700 a 1.100 ml y preferiblemente de 800 a 1.000 ml.
En el marco de la invención se entiende que el recipiente se cierra por medio de una tapa primaria. Convenientemente, el cartucho filtrante se fija en el lado inferior de la tapa primaria.
El volumen libre del espacio interior de recipiente del recipiente de transporte y/o de almacenamiento según la invención es preferiblemente de 2 a 8 m3, especialmente de 3 a 6 m3. En este caso, por volumen libre del recipiente se entiende especialmente el volumen del espacio interior del recipiente sin cesta de transporte y sin elementos combustibles. Para la eliminación del agua residual de un recipiente o especialmente de un recipiente con el volumen libre antes citado se han obtenido buenos resultados utilizando de 700 a 1.200 g de desecante y especialmente de 700 a 900 g de desecante o de óxido de calcio. Un cartucho filtrante introducido en el recipiente aloja convenientemente de 700 a 1.200 g, especialmente de 700 a 900 g, de desecante o de óxido de calcio. En el marco de la invención se entiende que la capacidad de absorción de vapor de agua de un cartucho filtrante o de un cartucho filtrante de este tipo es de 200 a 400 g, especialmente de 210 a 300 g de vapor de agua. Para poder determinar un grado de secado suficiente en el espacio interior del recipiente se realiza convenientemente una medición del aumento de presión en el recipiente cerrado.
La invención se basa en el conocimiento de que con el procedimiento según la invención y con el recipiente de transporte y/o de almacenamiento según la invención es posible un secado sencillo, de bajo coste, así como funcionalmente fiable y eficiente del espacio interior del recipiente. El agua residual en el espacio interior del recipiente puede eliminarse prácticamente por completo sin problemas y de un modo funcionalmente fiable. El agua ligada física y químicamente en el recipiente es absorbida casi por completo por el desecante o por el óxido de calcio. La invención se basa en el conocimiento de que la tasa de enlace de agua del óxido de calcio es suficiente para absorber la cantidad de agua liberada en el recipiente. Cabe destacar que la realización del procedimiento según la invención es relativamente económica. Sobre todo, el equipo necesario para el secado del espacio interior del recipiente se mantiene dentro de los límites. Además, el procedimiento según la invención se caracteriza por una baja propensión a los fallos. El procedimiento resulta especialmente adecuado para recipientes con una potencia calorífica más alta o alta. En este sentido, el procedimiento según la invención y el recipiente según la invención presentan ventajas considerables en comparación con las medidas conocidas en la práctica.
La invención se explica a continuación más detalladamente a la vista de un dibujo que sólo representa un ejemplo de realización. En una representación esquemática se muestra en la:
Figura 1 una vista lateral del recipiente de transporte y/o de almacenamiento según la invención en sección y
Figura 2 una vista lateral de un cartucho filtrante para el procedimiento según la invención o para el recipiente según la invención en sección.
En la figura 1 se representa un recipiente de transporte y/o de almacenamiento 1 según la invención que se ha cargado con elementos combustibles gastados utilizando una cesta de transporte no representada. La carga se realizó bajo el agua y en primer lugar el recipiente 1 se drenó o se drenó mecánicamente.
Convenientemente y en el ejemplo de realización, para cerrar el recipiente 1 se aplica una tapa primaria 2 al recipiente 1. Preferiblemente y en el ejemplo de la realización se realizó en primer lugar un secado al vacío del espacio interior de recipiente 3 del recipiente 1.
Según la invención, para la eliminación del agua residual del espacio interior del recipiente 3 se utiliza un desecante sólido 4 que, según una forma de realización preferida, es óxido de calcio en forma de polvo. En este caso, de forma recomendable y en el ejemplo de realización, este desecante 4 o el óxido de calcio en forma de polvo se alojan en el espacio de recepción 5 de un cartucho filtrante 6. Este cartucho filtrante 6 se representa más detalladamente en la figura 2.
Preferiblemente y en el ejemplo de realización, el cartucho filtrante 6 se dispone en el quinto superior del espacio interior de recipiente 3 del recipiente 1. Preferiblemente y en el ejemplo de realización, el cartucho filtrante 6 está suspendido en el lado inferior de la tapa primaria 2 a través de un dispositivo de fijación 7. En el marco de la invención se entiende que las paredes que limitan el espacio de recepción 5 del cartucho filtrante 6 son permeables al vapor de agua. Convenientemente y en el ejemplo de realización, estas paredes permeables al vapor de agua se componen de un metal sinterizado. Según una variante de realización de la invención, en este caso puede tratarse de un acero inoxidable austenítico. Según una forma de realización preferida, las paredes permeables al vapor de agua 8 del cartucho filtrante 6 tienen un grosor de pared de entre 1 y 5 mm y presentan una anchura de poro recomendada de entre 2 y 12 pm. Preferiblemente y en el ejemplo de realización, el cartucho filtrante 6, incluido el dispositivo de fijación 7, tiene una longitud de aproximadamente 800 a 1.200 mm, especialmente de 900 a 1.100 mm.
El volumen libre del espacio interior de recipiente 3 del recipiente 1 según la invención es convenientemente de 2 a 8 m3, especialmente de 3 a 6 m3. Aquí, por volumen libre del recipiente 1 se entiende especialmente el volumen del espacio interior del recipiente 1 sin cesta de transporte y sin elementos combustibles. El diámetro o el diámetro exterior del cartucho filtrante 6 corresponden sólo a una parte del diámetro interior del espacio interior de recipiente 3. En este caso, los diámetros se miden convenientemente en dirección horizontal con el recipiente 1 en posición vertical. Según una variante de realización recomendada de la invención, el diámetro exterior del cartucho filtrante 6 es inferior a una sexta parte y preferiblemente inferior a una octava parte del diámetro interior del espacio interior de recipiente 3.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el secado de recipientes de transporte y/o de almacenamiento (1) para residuos radiactivos, especialmente para elementos combustibles gastados, presentando el recipiente (1) una tapa primaria (2), un espacio interior de recipiente (3) dispuesto debajo de la tapa primaria (2) y una cesta de transporte,
drenándose en primer lugar o drenándose mecánicamente el recipiente (1) y realizándose en primer lugar, después del drenado o después del drenado mecánico del espacio interior de recipiente (3), un secado al vacío del espacio interior de recipiente (3),
introduciéndose al menos un desecante sólido (4) en el espacio interior de recipiente (3) sólo después del secado al vacío para la eliminación del agua residual del espacio interior del recipiente (3), especialmente para la eliminación del agua ligada física y/o químicamente,
caracterizado por que el desecante sólido (4) es óxido de calcio y por que el desecante (4) se introduce en el espacio interior de recipiente (3) mediante al menos un cartucho filtrante (6).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, llenándose el espacio interior de recipiente (3) con gas helio después del secado al vacío.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, llenándose el espacio interior de recipiente (3) con gas helio hasta una presión interna de 400 hPa a 1.000 hPa, especialmente de 750 hPa a 950 hPa.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, disponiéndose el cartucho filtrante (6) con el desecante (4) en el tercio superior del recipiente (1), especialmente en el cuarto superior del recipiente (1).
5. Recipiente de transporte y/o de almacenamiento (1) para residuos radiactivos, especialmente para elementos combustibles gastados, presentando el recipiente (1) una tapa primaria (2), un espacio interior de recipiente (3) dispuesto debajo de la tapa primaria (2) y una cesta de transporte,
introduciéndose en el recipiente (1) al menos un dispositivo de secado con al menos un desecante (4) para la eliminación del contenido de agua residual después de un drenado mecánico y después de un secado al vacío posterior del espacio interior de recipiente (3), caracterizado por que el desecante (4) es óxido de calcio y por que el óxido de calcio se introduce en el espacio interior de recipiente (3) por medio de al menos un cartucho filtrante (6).
6. Recipiente de transporte y/o de almacenamiento (1) según la reivindicación 5, estando el óxido de calcio presente en forma de polvo.
7. Recipiente de transporte y/o de almacenamiento (1) según una de las reivindicaciones 5 o 6, fijándose, especialmente suspendiéndose el cartucho filtrante (6) preferiblemente en el tercio superior, en especial en el cuarto superior y preferiblemente en el quinto superior del espacio interior de recipiente (3).
8. Recipiente de transporte y/o de almacenamiento (1) según la reivindicación 7, presentando el cartucho filtrante (6) un espacio de recepción (5) para el óxido de calcio limitado por paredes permeables al vapor de agua (8) y estando las paredes permeables al vapor de agua (8) del cartucho filtrante (6) compuestas preferiblemente por un metal sinterizado o fundamentalmente por un metal sinterizado.
9. Recipiente de transporte y/o de almacenamiento (1) según la reivindicación 8, presentando las paredes permeables al vapor de agua (8) del cartucho filtrante (6) un grosor de pared de 0,5 mm a 6 mm, especialmente de 1 mm a 5 mm, y presentando preferiblemente una anchura de poro de 1 pm a 15 pm, especialmente de 2 pm a 12 pm y preferiblemente de 4 pm a 12 pm.
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