RU135838U1

RU135838U1 - DEVICE FOR COMPENSATION OF VOLUME AND LOCALIZATION OF LIQUID IN A TANK FOR PLACING AND STORAGE OF RADIOACTIVE SUBSTANCES

Info

Publication number: RU135838U1
Application number: RU2013130279/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Витальевич Амосов; Дмитрий Анатольевич Гончаров; Александр Викторович Ещеркин; Валерий Павлович Смирнов; Юрий Борисович Хихля
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Сосны"
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2013-12-20

Abstract

1. Устройство компенсации объема и локализации жидкости в емкости для размещения и хранения радиоактивных веществ в жидкой среде, содержащее компенсационный канал, по меньшей мере, один, и газоотводную трубку, по меньшей мере, одну, для соединения внутренней полости емкости с окружающей емкость жидкой средой, при этом объем компенсационного канала превышает увеличение объема жидкости в емкости за счет теплового расширения, а длина компенсационного канала выбрана из условия превышения времени выхода за счет диффузии через компенсационный канал растворенных в жидкости внутри емкости радиоактивных веществ над временем хранения с учетом теплового расширения жидкости, газоотводная трубка выполнена в форме, обеспечивающей газовый затвор в ней при погружении в жидкую среду, при этом устройство выполнено с возможностью герметичного соединения с внутренней полостью емкости.2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что компенсационный канал выполнен в виде трубки, преимущественно уложенной спирально.3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что компенсационный канал выполнен в виде винтовой канавки, витки которой изолированы друг от друга для исключения протечек между ними.4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что компенсационный канал и газоотводная трубка размещены в одном корпусе, при этом корпус снабжен элементами для герметичного соединения с внутренней полостью емкости.5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что газоотводная трубка соединена с компенсационным каналом нисходящими отводными каналами.6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что компенсационный канал охватывает газоотвод�1. A device for compensating the volume and localization of liquid in a container for placing and storing radioactive substances in a liquid medium, containing at least one compensation channel and at least one gas outlet tube for connecting the inner cavity of the container with the liquid medium surrounding the container , in this case, the volume of the compensation channel exceeds the increase in the volume of liquid in the tank due to thermal expansion, and the length of the compensation channel is selected from the condition that the release time due to diffusion through the compensation channel of radioactive substances dissolved in the liquid inside the tank exceeds the storage time, taking into account the thermal expansion of the liquid, the gas outlet the tube is made in a form that provides a gas seal in it when immersed in a liquid medium, while the device is made with the possibility of hermetic connection with the inner cavity of the container. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel is made in the form of a tube, preferably laid spirally. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel is made in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel and the gas outlet tube are located in the same housing, and the housing is equipped with elements for a hermetic connection with the inner cavity of the container. The device according to claim 1, characterized in that the gas outlet tube is connected to the compensation channel by descending branch channels. Device according to claim 1, characterized in that the compensation channel covers the gas outlet

Description

Полезная модель относится к области ядерной техники, а именно, к средствам для размещения и хранения в жидкой среде радиоактивных веществ, в частности, отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использована в хранилищах радиоактивных веществ, преимущественно в бассейнах временного размещения, в том числе бассейнах выдержки на АЭС.The utility model relates to the field of nuclear engineering, namely, to means for storing and storing in a liquid medium radioactive substances, in particular spent nuclear fuel (SNF), and can be used in storages of radioactive substances, mainly in temporary storage basins, including number of exposure pools at nuclear power plants.

Временное размещение и хранение радиоактивных веществ в бассейнах хранилищ производится в емкостях (пеналах), заполненных жидкостью, преимущественно обессоленной водой или водными растворами, содержащими добавки, например, антикоррозионные.Temporary placement and storage of radioactive substances in storage pools is carried out in containers (cases) filled with liquid, mainly desalinated water or aqueous solutions containing additives, for example, anti-corrosion.

В процессе хранения радиоактивных веществ за счет остаточного тепловыделения происходит испарение жидкости из открытой емкости и уменьшение объема жидкости. Уменьшение объема жидкости в емкости происходит также за счет радиолиза и образования радиолитических газов. Снижение уровня жидкости может вызвать перегрев радиоактивных веществ и привести к аварийной ситуации.During the storage of radioactive substances due to residual heat, the liquid evaporates from an open container and the liquid volume decreases. A decrease in the volume of liquid in the tank also occurs due to radiolysis and the formation of radiolytic gases. A drop in liquid level can cause overheating of the radioactive substances and lead to an emergency.

Для обеспечения пополнения пеналов жидкостью в верхней части пеналов, выше радиоактивных веществ, выполняют отверстия для сообщения внутренней полости пенала с жидкой средой (водой) бассейна (патент РФ №2084023, кл. G21C 3/00, опубл. 10.07.97). При этом происходит массообмен между жидкостью пеналов, находящейся в непосредственном контакте с радиоактивными веществами, и водой бассейна, при котором часть радиоактивной жидкости из пеналов попадает в бассейн, что создает значительные сложности по очистки воды бассейна и не обеспечивает безопасность хранения из-за высокого уровня ионизирующего излучения в обслуживаемых помещениях хранилища.To ensure replenishment of the canisters with liquid in the upper part of the canisters, above radioactive substances, openings are made for communicating the internal cavity of the canister with the liquid medium (water) of the pool (RF patent No. 2084023, class G21C 3/00, publ. 10.07.97). In this case, mass transfer occurs between the liquid of the canisters, which is in direct contact with radioactive substances, and the pool water, in which part of the radioactive liquid from the canisters enters the pool, which creates significant difficulties in cleaning the pool water and does not ensure storage safety due to the high level of ionizing radiation in the serviced storage facilities.

Для повышения безопасности хранения радиоактивных веществ в открытом пенале (емкости), перфорированном в верхней части, уровень жидкости в емкости и бассейне поддерживают ниже кромки отверстий путем периодической подачи обессоленной воды от автономной емкости в пеналы и бассейн (патент РФ №2403633, кл. G21C 19/06, G21F 9/36, опубл. 10.11.2010), что позволяет исключить попадание радиоактивной воды из пеналов с ОЯТ в водный бассейн хранилища и обеспечить чистоту воды в бассейне. В результате снижается уровень ионизирующего излучения в обслуживаемых помещениях хранилища и повышается безопасность хранения ОЯТ. Газы, образующиеся в результате радиолиза воды в пенале, выходят в надводное пространство хранилища и отводятся системой вентиляции.To increase the safety of storing radioactive substances in an open canister (container), perforated in the upper part, the liquid level in the vessel and pool is maintained below the edge of the holes by periodically supplying demineralized water from an autonomous vessel to the canisters and pool (RF patent No. 2403633, class G21C 19 / 06, G21F 9/36, published on November 10, 2010), which makes it possible to exclude the ingress of radioactive water from spent nuclear fuel canisters into the storage water basin and to ensure the purity of water in the pool. As a result, the level of ionizing radiation in the serviced premises of the storage facility decreases and the safety of storage of spent nuclear fuel increases. Gases generated as a result of radiolysis of water in the canister exit to the surface of the storage and are vented by the ventilation system.

Постоянный контроль уровня воды в пеналах и бассейне, поддержание этого уровня ниже кромки отверстий и пополнение пеналов водой обеспечивается специальными системами.Constant monitoring of the water level in the canisters and the pool, maintaining this level below the edge of the holes and replenishing the canisters with water is provided by special systems.

Однако высота пенала должна на несколько метров превышать высоту размещенного в нем ОЯТ, в частности, отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС), для обеспечения радиационной защиты персонала за счет слоя воды над ОЯТ. Такие устройства невозможно разместить в бассейне компактно, например, в два яруса. Перегрузка ОЯТ из такого пенала может быть выполнена только с подъемом его из воды выше торца пенала, что делает невозможным осуществлять радиационно более безопасную перегрузку ОЯТ под водой.However, the height of the case should be several meters higher than the height of spent nuclear fuel placed in it, in particular spent fuel assemblies (SFA), to ensure radiation protection of personnel due to the water layer above the spent fuel. Such devices cannot be placed compactly in the pool, for example, in two tiers. SNF reloading from such a canister can only be performed by lifting it out of the water above the end of the canister, which makes it impossible to carry out radiation-safe SNF reloading under water.

Кроме того, требуется постоянный контроль уровня воды в пеналах и бассейне и поддержание этого уровня ниже кромки отверстий.In addition, constant monitoring of the water level in the canisters and the pool and maintaining this level below the edge of the holes is required.

Использование данного устройства затруднено в ограниченном пространстве, в частности, в бассейнах выдержки на АЭС, поскольку габариты устройства будут препятствовать выполнению других операций, то есть не позволят эксплуатировать реактор в штатном режиме.The use of this device is difficult in a limited space, in particular in holding pools at nuclear power plants, since the dimensions of the device will impede the performance of other operations, that is, they will not allow operation of the reactor in normal mode.

При хранении радиоактивных веществ в герметичных емкостях (патент РФ №2477899, кл. G21C 19/06, опубл. 20.03.2013) обеспечивается локализация жидкости в емкости и исключается выход радиоактивной воды в бассейн, тем самым обеспечивается безопасное хранение радиоактивных веществ, в том числе дефектных ОТВС, в бассейне хранилища. ОТВС размещаются в трубах, разделенных дистанционирующими решетками, закрепленными на центральной несущей трубе. К нижнему торцу труб герметично присоединены днища, образуя емкость, а к верхним торцам - фланцы. На трубы герметично установлены крышки, которые снабжены устройствами в виде головок, в верхней части которых установлены металлокерамические фильтры, через которые удаляются газы, образующиеся во внутренней полости труб в результате радиолиза.When storing radioactive substances in sealed containers (RF patent No. 2477899, class G21C 19/06, published March 20, 2013), localization of liquid in the tank is ensured and the release of radioactive water into the pool is excluded, thereby ensuring the safe storage of radioactive substances, including defective SFA in the storage pool. SFAs are placed in pipes separated by spacer grids mounted on a central support pipe. The bottoms are hermetically connected to the lower end of the pipes, forming a container, and to the upper ends - flanges. Lids are hermetically mounted on the pipes, which are equipped with devices in the form of heads, in the upper part of which ceramic-metal filters are installed, through which the gases generated in the internal cavity of the pipes as a result of radiolysis are removed.

Герметичные емкости с фильтрами компактны и могут быть использованы в ограниченном пространстве, в частности, в бассейнах выдержки на АЭС, не нарушая при этом штатную работу реактора.Sealed containers with filters are compact and can be used in a limited space, in particular, in exposure pools at nuclear power plants, without disturbing the normal operation of the reactor.

Однако устройство, которым снабжены крышки емкости, обеспечивает только удаление радиолитических газов из внутренней полости труб, возможность пополнения труб водой не предусмотрена. В результате чего возможно снижение уровня воды в трубах и, как следствие, перегрев ОТВС, что может привести к аварийной ситуации.However, the device with which the lids of the tank are provided provides only the removal of radiolytic gases from the internal cavity of the pipes; the possibility of replenishing the pipes with water is not provided. As a result, it is possible to reduce the water level in the pipes and, as a consequence, overheating of the SFA, which can lead to an emergency.

Заявляемая полезная модель позволяет обеспечить безопасность хранения радиоактивных веществ путем исключения попадания радиоактивной жидкости из емкости в окружающую ее жидкую среду бассейна и осуществления отвода газов, образующихся в емкости при радиолизе, при обеспечении пополнения емкости жидкостью без участия персонала и создания специальных систем.The inventive utility model allows to ensure the safety of storage of radioactive substances by eliminating the ingress of radioactive liquid from the tank into the surrounding liquid environment of the pool and the removal of gases generated in the tank during radiolysis, while replenishing the tank with liquid without personnel and the creation of special systems.

Устройство компенсации объема и локализации жидкости в емкости для размещения и хранения радиоактивных веществ в жидкой среде содержит компенсационный канал, по меньшей мере, один, и газоотводную трубку, по меньшей мере, одну, для соединения внутренней полости емкости с окружающей емкость жидкой средой. При этом объем компенсационного канала превышает увеличение объема жидкости в емкости за счет теплового расширения, а длина компенсационного канала выбрана из условия превышения времени выхода за счет диффузии через компенсационный канал растворенных в жидкости внутри емкости радиоактивных веществ над временем хранения с учетом теплового расширения жидкости. Газоотводная трубка выполнена в форме, обеспечивающей газовый затвор в ней при погружении в жидкую среду. При этом устройство выполнено с возможностью герметичного соединения с внутренней полостью емкости.A device for compensating the volume and localization of liquid in a container for storing and storing radioactive substances in a liquid medium comprises a compensation channel, at least one, and a gas outlet tube, at least one, for connecting the internal cavity of the container with the surrounding liquid medium. The volume of the compensation channel exceeds the increase in the volume of liquid in the tank due to thermal expansion, and the length of the compensation channel is selected from the condition that the exit time is exceeded due to diffusion through the compensation channel of the radioactive substances dissolved in the liquid inside the tank over the storage time taking into account the thermal expansion of the liquid. The vent pipe is made in a form that provides a gas shutter in it when immersed in a liquid medium. When this device is made with the possibility of tight connection with the internal cavity of the tank.

Компенсационный канал может быть выполнен в виде трубки, преимущественно уложенной спирально.The compensation channel can be made in the form of a tube, mainly laid spirally.

Компенсационный канал может быть выполнен в виде винтовой канавки, витки которой изолированы друг от друга для исключения протечек между ними.The compensation channel can be made in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them.

Компенсационный канал и газоотводная трубка могут быть размещены в одном корпусе, при этом корпус снабжен элементами для герметичного соединения с внутренней полостью емкости.The compensation channel and gas pipe can be placed in one housing, while the housing is equipped with elements for tight connection with the internal cavity of the tank.

Газоотводная трубка может быть соединена с компенсационным каналом нисходящими отводными каналами.The gas outlet pipe may be connected to the compensation channel by downward outlet channels.

Компенсационный канал может быть выполнен охватывающим газоотводную трубку.The compensation channel can be made covering the gas pipe.

Компенсационный канал и газоотводная трубка могут быть размещены в одном корпусе, компенсационный канал охватывает газоотводную трубку и выполнен в виде трубки, преимущественно уложенной спирально, и/или в виде винтовой канавки, витки которой изолированы друг от друга для исключения протечек между ними. При этом газоотводная трубка соединена с компенсационным каналом нисходящими отводными каналами и установлена с возможностью герметичного соединения с отводящим штуцером емкости или крышки емкости.The compensation channel and the exhaust pipe can be placed in one housing, the compensation channel covers the gas pipe and is made in the form of a tube, mainly laid spirally, and / or in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them. In this case, the gas outlet pipe is connected to the compensation channel by downward outlet channels and is sealed with the outlet fitting of the container or container cover.

Наличие компенсационного канала и газоотводной трубки обеспечивает соединение внутренней полости емкости с окружающей емкость жидкой средой и позволяет разделить пути выхода из емкости жидкости и газа. При этом в зависимости от конструкции емкости, формы исполнения компенсационного канала и газоотводной трубки, условий эксплуатации и других факторов в устройстве может быть несколько компенсационных каналов и/или газоотводных трубок. Они могут быть выполнены независимыми, либо соединены между собой.The presence of a compensation channel and a gas outlet tube provides the connection of the internal cavity of the tank with the surrounding liquid medium and allows you to separate the path of exit from the tank of liquid and gas. In this case, depending on the design of the tank, the form of execution of the compensation channel and the exhaust pipe, operating conditions and other factors, the device may have several compensation channels and / or gas pipes. They can be made independent, or interconnected.

Выполнение объема компенсационного канала превышающим увеличение объема жидкости в емкости за счет теплового расширения и выбор длины компенсационного канала из условия превышения времени выхода за счет диффузии через компенсационный канал растворенных в жидкости радиоактивных веществ над временем хранения с учетом теплового расширения жидкости исключит выход жидкости из емкости и растворенных в ней радиоактивных веществ в жидкую среду бассейна хранения. При этом через компенсационный канал обеспечивается подпитка емкости жидкостью из бассейна, что гарантированно исключит снижение уровня жидкости в емкости, а, следовательно, аварийные ситуации, связанные с перегревом хранящихся в емкости радиоактивных веществ, в частности, ОТВС. Кроме того, подпитка емкости жидкостью из бассейна происходит без участия персонала и создания специальных систем.The fulfillment of the volume of the compensation channel in excess of the increase in the volume of liquid in the tank due to thermal expansion and the choice of the length of the compensation channel from the condition that the exit time is exceeded due to diffusion through the compensation channel of the radioactive substances dissolved in the liquid over the storage time, taking into account the thermal expansion of the liquid, eliminates the exit of the liquid from the tank and dissolved it contains radioactive substances into the liquid medium of the storage pool. At the same time, through the compensation channel, the tank is replenished with liquid from the pool, which is guaranteed to exclude a decrease in the liquid level in the tank, and, consequently, emergency situations associated with overheating of radioactive substances stored in the tank, in particular, SFA. In addition, the tank is replenished with liquid from the pool without the participation of personnel and the creation of special systems.

Выполнение газоотводной трубки в форме, обеспечивающей газовый затвор в ней при погружении в жидкую среду, обеспечит выход газа из емкости через газоотводную трубку и предотвратит выход через нее жидкости из емкости. Газовый затвор исключит также вынос через газоотводную трубку жидкости из емкости с пузырьками газа. При этом газовый затвор будет самовосстанавливающимся за счет радиолиза жидкости в емкости и образования радиолитических газов. В качестве жидкости в емкости используется преимущественно обессоленная вода или водные растворы, содержащие, например, антикоррозионные добавки.The execution of the gas outlet tube in a form that provides a gas shutter in it when immersed in a liquid medium, will ensure the exit of gas from the tank through the gas pipe and prevent the escape of liquid from the tank through it. The gas shutter will also exclude the removal of liquid through the vent pipe from the container with gas bubbles. In this case, the gas shutter will be self-healing due to radiolysis of the liquid in the tank and the formation of radiolytic gases. Desalinated water or aqueous solutions containing, for example, anticorrosive additives are used as the liquid in the tank.

Выполнение устройства с возможностью герметичного соединения с внутренней полостью емкости исключает протечки жидкости из емкости в жидкую среду бассейна хранения в местах соединения устройства с внутренней полостью емкости.The implementation of the device with the possibility of tight connection with the internal cavity of the tank eliminates leakage of liquid from the tank into the liquid medium of the storage pool at the junction of the device with the internal cavity of the tank.

Выполнение компенсационного канала в виде трубки, которая преимущественно уложена в виде спирали, или выполнение компенсационного канала в виде винтовой канавки, витки которой изолируют друг от друга для исключения протечек между ними, обеспечивает отсутствие выхода через компенсационный канал растворенных в жидкости внутри емкости радиоактивных веществ за счет естественной конвекции.The implementation of the compensation channel in the form of a tube, which is predominantly laid in the form of a spiral, or the implementation of the compensation channel in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them, ensures that no radioactive substances dissolved in the liquid inside the tank are released through the compensation channel due to natural convection.

Размещение компенсационного канала и газоотводной трубки в одном корпусе и выполнение компенсационного канала в виде спирали или винтовой канавки, охватывающей газоотводную трубку, обеспечивают компактность устройства, что позволяет использовать его в ограниченном пространстве, в частности, в бассейнах выдержки на АЭС, не нарушая при этом штатную работу реактора.The placement of the compensation channel and the exhaust pipe in one housing and the implementation of the compensation channel in the form of a spiral or a helical groove covering the exhaust pipe, ensure the compactness of the device, which allows it to be used in a limited space, in particular in holding pools at nuclear power plants, without violating the standard reactor operation.

В некоторых случаях, например, для соединения с емкостью, крышка которой имеет отводящий штуцер, газоотводная трубка соединяется с компенсационным каналом нисходящими отводными каналами и устанавливается с возможностью герметичного соединения с отводящим штуцером. Соединение газоотводной трубки с компенсационным каналом нисходящими отводными каналами обеспечит выход газа только через газоотводную трубку и предотвратит выход газа через компенсационный канал.In some cases, for example, to connect to a container, the cover of which has a discharge fitting, the gas outlet pipe is connected to the compensation channel by downward discharge channels and is sealed with the discharge fitting. The connection of the vent pipe to the compensating channel with the downflow ducts will only allow gas to escape through the vent pipe and will prevent the gas from escaping through the compensation duct.

Заявляемое устройство иллюстрируется схемами, представленными на Фиг.1 и Фиг.2.The inventive device is illustrated by the diagrams presented in figure 1 and figure 2.

Устройство компенсации объема и локализации жидкости в емкости для размещения и хранения радиоактивных веществ в жидкой среде содержит компенсационный канал (1) с выходным отверстием (2) и газоотводную трубку (3), выполненную в форме, обеспечивающей газовый затвор (4) в ней при погружении в жидкую среду. На схемах Фиг.1 и Фиг.2 газоотводная трубка имеет форму «гусака». При этом устройство выполнено с возможностью герметичного соединения с внутренней полостью емкости (узел соединения на схемах не изображен).A device for compensating the volume and localization of liquid in a container for storing and storing radioactive substances in a liquid medium contains a compensation channel (1) with an outlet (2) and a gas pipe (3) made in the form that provides a gas shutter (4) in it when immersed into the liquid medium. In the diagrams of FIG. 1 and FIG. 2, the gas outlet tube has the shape of a “gander”. In this case, the device is made with the possibility of tight connection with the internal cavity of the tank (the connection node is not shown in the diagrams).

На схеме Фиг.1 компенсационный канал (1) выполнен в виде винтовой канавки, витки которой изолированы друг от друга для исключения протечек между ними. Компенсационный канал (1) и газоотводная трубка (3) размещены в одном корпусе (5). Газоотводная трубка (3) соединена с компенсационным каналом (1) нисходящими отводными каналами (6). На схеме показана установка устройства на крышку (7) емкости, снабженную отводящим штуцером (8). Газоотводная трубка (3) соединяется с отводящим штуцером (8) герметично (элементы соединения на схеме не изображены).In the diagram of FIG. 1, the compensation channel (1) is made in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them. The compensation channel (1) and gas pipe (3) are placed in one housing (5). The gas outlet pipe (3) is connected to the compensation channel (1) by downward outlet channels (6). The diagram shows the installation of the device on the lid (7) of the tank, equipped with a discharge fitting (8). The gas outlet pipe (3) is hermetically connected to the outlet fitting (8) (connection elements are not shown in the diagram).

На схеме Фиг.2. компенсационный канал (1) выполнен в виде трубки, уложенной спирально и охватывающей газоотводную трубку (3).In the diagram of FIG. 2. the compensation channel (1) is made in the form of a tube laid spirally and covering the gas outlet pipe (3).

Использование нескольких компенсационных каналов и/или газоотводных трубок и их возможное соединение между собой на схемах не показано.The use of several compensation channels and / or gas pipes and their possible connection between themselves is not shown in the diagrams.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После размещения радиоактивных веществ в заполненной жидкостью емкости на нее устанавливают устройство компенсации объема и локализации жидкости в емкости. При этом компенсационный канал (1) и газоотводная трубка (3) соединяют внутреннюю полость емкости с окружающей емкость жидкой средой бассейна хранения. Для герметичного соединения компенсационного канала (1) и газоотводной трубки (3) с внутренней полостью емкости используют известные разъемные или неразъемные соединения (на схемах не изображены). Компенсационный канал (1), заполненный в исходном состоянии водой бассейна, обеспечивает компенсацию теплового расширения жидкости в емкости и потерь жидкости на радиолиз. Выбранные объем и длина компенсационного канала (1) предотвращают выход радиоактивных веществ в жидкую среду бассейна хранения за счет диффузии и теплового расширения жидкости. Образующиеся в результате радиолиза газы отводятся из емкости через газоотводную трубку (3).After placing the radioactive substances in a container filled with liquid, a device for compensating the volume and localization of the liquid in the container is installed on it. In this case, the compensation channel (1) and gas pipe (3) connect the internal cavity of the tank with the liquid surrounding the storage pool. For hermetic connection of the compensation channel (1) and gas pipe (3) with the internal cavity of the tank using known detachable or one-piece connections (not shown in the diagrams). The compensation channel (1), filled in the initial state with pool water, provides compensation for the thermal expansion of the liquid in the tank and the loss of liquid for radiolysis. The selected volume and length of the compensation channel (1) prevent the release of radioactive substances into the liquid medium of the storage pool due to diffusion and thermal expansion of the liquid. Gases formed as a result of radiolysis are discharged from the tank through a gas exhaust pipe (3).

Пример. В емкость объемом 0,03 м³, погруженную в водную среду бассейна хранения и заполненную водой, было загружено ОЯТ в виде фрагментов ОТВС и твэлов, содержащих таблетки топлива. Объем воды в емкости составил 0,024 м³. На емкость установили устройство компенсации объема и локализации жидкости в емкости. Площадь поперечного сечения компенсационного канала и газоотводной трубки была выбрана равной ≈10^-4 м². Предполагалось хранение емкости с ОЯТ в бассейне в течение 5 лет. Температура воды в бассейне при нормальном режиме хранения составляет от 30°C до 40°C, при аварийном режиме допускается кратковременное (несколько суток) повышение температуры воды до 100°C без кипения. Абсолютное давление внутри емкости (с учетом гидростатического давления) составляло от 135 до 205 кПа. При увеличении температуры воды в бассейне от 30°C до 100°C увеличение объема воды в емкости в результате теплового расширения составит около 7,5·10^-4 м³.Example. SNF in the form of spent fuel assemblies and fuel elements containing fuel pellets were loaded into a 0.03 m ³ capacity vessel immersed in the aqueous medium of the storage pool and filled with water. The volume of water in the tank was 0.024 m ³ . A device for compensating the volume and localization of liquid in the tank was installed on the tank. The cross-sectional area of the compensation channel and the exhaust pipe was chosen equal to ≈10 ^-4 m ² . It was supposed to store the SNF tank in the pool for 5 years. The water temperature in the pool under normal storage conditions is from 30 ° C to 40 ° C, in emergency mode, a short-term (several days) rise in water temperature to 100 ° C without boiling is allowed. The absolute pressure inside the tank (taking into account hydrostatic pressure) ranged from 135 to 205 kPa. With an increase in the temperature of the pool water from 30 ° C to 100 ° C, the increase in the volume of water in the tank as a result of thermal expansion will be about 7.5 · 10 ^-4 m ³ .

Таким образом, при площади поперечного сечения компенсационного канала ≈10^-4 м² для компенсации теплового расширения воды в емкости во всех режимах хранения его длина должна составлять не менее 7,5 м.Thus, when the cross-sectional area of the compensation channel is ≈10 ^-4 m ² to compensate for the thermal expansion of water in the tank in all storage modes, its length should be at least 7.5 m.

Оценка выхода радиоактивных веществ из пенала за счет диффузии через компенсационный канал проводилась на основании известных физических законов, с помощью известных методов и программ. Коэффициент диффузии для всех радионуклидов был принят равным 10^-9 м²/с (консервативное значение). Объемная активность воды в емкости определялась по предельной растворимости урана 1,62·10^-2 г/л с учетом периодов полураспада изотопов. Для предотвращения выхода радиоактивных веществ в воду бассейна за счет диффузии через компенсационный канал его длина должна составлять не менее 2,75 м.Evaluation of the release of radioactive substances from the canister due to diffusion through the compensation channel was carried out on the basis of well-known physical laws, using known methods and programs. The diffusion coefficient for all radionuclides was taken equal to 10 ^-9 m ² / s (conservative value). The volumetric activity of water in the tank was determined by the limiting solubility of uranium 1.62 · 10 ^-2 g / l taking into account the half-lives of isotopes. To prevent the release of radioactive substances into the pool water due to diffusion through the compensation channel, its length should be at least 2.75 m.

Таким образом, длина компенсационного канала должна составлять не менее 10,25 м: 7,5 м - для компенсации теплового расширения воды в емкости и 2,75 м - для предотвращения выхода радиоактивных веществ в воду бассейна за счет диффузии через компенсационный канал. Консервативно было выбрано значение 10,5 м.Thus, the length of the compensation channel should be at least 10.25 m: 7.5 m - to compensate for the thermal expansion of the water in the tank and 2.75 m - to prevent the release of radioactive substances into the pool water due to diffusion through the compensation channel. The value of 10.5 m was conservatively chosen.

В течение 5 лет хранения емкости, снабженной заявляемым устройством, в бассейне проводились периодические замеры локального значения объемной активности воды на выходе из компенсационного канала, которые не показали превышения над средней активностью воды в бассейне, что подтверждает отсутствие выхода из емкости растворенных в жидкости радиоактивных веществ. Удаление газов, выходящих через газоотводную трубку, осуществляли штатной системой сдувки с поверхности воды бассейна. При этом во время хранения обеспечивалось постоянное пополнение емкости жидкостью.During 5 years of storage of the tank equipped with the inventive device, periodic measurements of the local volumetric activity of water at the outlet of the compensation channel were carried out in the pool, which did not show any excess over the average activity of water in the pool, which confirms the absence of the release of radioactive substances dissolved in the liquid from the tank. The removal of gases exiting through the vent pipe was carried out by a regular blow-off system from the pool water surface. At the same time, during storage, constant replenishment of the tank with liquid was provided.

Таким образом, проведенные испытания подтвердили работоспособность заявляемой полезной модели и обеспечение безопасности хранения радиоактивных веществ, то есть достижение заявляемого эффекта.Thus, the tests confirmed the efficiency of the claimed utility model and ensuring the safety of storage of radioactive substances, that is, achieving the claimed effect.

Claims

1. A device for compensating the volume and localization of liquid in a tank for storing and storing radioactive substances in a liquid medium, comprising a compensation channel, at least one, and a gas pipe, at least one, for connecting the inner cavity of the tank with the surrounding liquid medium while the volume of the compensation channel exceeds the increase in the volume of liquid in the tank due to thermal expansion, and the length of the compensation channel is selected from the condition that the exit time is exceeded due to diffusion through the compensation the first channel of the radioactive substances dissolved in the liquid inside the container over the storage time, taking into account the thermal expansion of the liquid, the vent pipe is made in the form that provides a gas shutter in it when immersed in a liquid medium, while the device is made with the possibility of hermetic connection with the internal cavity of the container.

2. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel is made in the form of a tube, mainly laid spirally.

3. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel is made in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other to prevent leaks between them.

4. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel and the gas pipe are placed in one housing, while the housing is equipped with elements for tight connection with the internal cavity of the tank.

5. The device according to claim 1, characterized in that the gas outlet pipe is connected to the compensation channel by downward outlet channels.

6. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel covers the vent pipe.

7. The device according to claim 1, characterized in that the compensation channel and the exhaust pipe are placed in one housing, the compensation channel covers the exhaust pipe and is made in the form of a tube, mainly laid spirally, and / or in the form of a helical groove, the turns of which are isolated from each other each other to prevent leaks between them, while the gas outlet pipe is connected to the compensation channel by downward drainage channels and is installed with the possibility of tight connection with the outlet fitting of the container or container cover.