RU171909U1 - Контейнер для тук с несъемным чехлом - Google Patents

Abstract

Устройство относится к ядерной энергетике и может быть использовано для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов.Контейнер для ТУК с несъемным чехлом включает корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутреннюю и внешнюю крышки, литой чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок. Благодаря тому, что литой чехол соединен с корпусом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при изготовлении отливки корпуса обеспечиваются высокая технологичность изготовления, хороший теплоотвод от чехла к корпусу контейнера, снижение себестоимости.

Description

Устройство относится к ядерной энергетике и может быть использовано для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов.

Известен транспортный упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок (Описание полезной модели к патенту RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006, бюл. №25) включающий корпус контейнера с внутренней и наружной крышкой, чехол с каналами из нержавеющей стали для установки отработавших тепловыделяющих сборок, вставленный в герметичный стакан, установленный в полости корпуса, и образованный облицовкой из нержавеющей стали внутренней поверхности корпуса, поверхности корпуса под установку крышек и части наружной поверхности корпуса в местах установки демпферов, и деревянные демпферы, заключенные в оболочку из нержавеющей стали и установленные на торцах контейнера. Корпус контейнера выполнен из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), внутренняя крышка выполнена из нержавеющей стали, чехол зафиксирован в герметичном стакане, установленном с натягом в корпусе контейнера, и выполнен в виде образующих блок каналов, каждый из которых представляет собой трубу квадратного сечения, снаружи чехол снабжен, по крайней мере, тремя ребрами жесткости, в его нижней части установлены, по крайней мере, четыре нижние стойки, а через центр проходит центральная стойка с устройством под захват в ее верхней части, при этом чехол снабжен опорой для отработавших тепловыделяющих сборок, а центральная и нижние стойки проходят через опору и прикреплены к ней.

Недостатком известного транспортного упаковочного комплекта для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок является низкая технологичность конструкции и высокая стоимость, обусловленные сложностью конструкции, высокой трудоемкостью работ по изготовлению и необходимостью использования дорогостоящей нержавеющей стали. Кроме того, в известной конструкции не обеспечивается должным образом теплоотвод от размещенных в каналах чехла тепловыделяющих сборок с отработавшим ядерным топливом к корпусу из-за ограниченной поверхности их сопряжения.

Известен транспортно-упаковочный комплект для отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов (Описание изобретения к патенту RU 2463677, приоритет 22.04.2011, опубликовано 10.10.2012, бюл. №28), включающий чехол и контейнер, включающий корпус выполненный с герметичным перекрытием внутренней полости контейнера. В полости контейнера установлен чехол. Чехол в полости контейнера установлен с заданным радиальным зазором с возможностью образования теплопроводящего контакта между наружной поверхностью чехла и внутренней поверхностью корпуса контейнера в загруженном состоянии последнего при тепловом воздействии со стороны отработавших тепловыделяющих сборок. Чехол выполнен из нержавеющей стали и включает верхнюю и нижнюю дистанционирующие решетки, к которым герметично на сварке присоединены шестигранные трубы для размещения отработавших тепловыделяющих сборок, а по периметру чехла установлена облицовка с образованием герметичного межтрубного пространства, которое заполнено теплопроводящим материалом (теплопроводящей композицией), причем наружная поверхность шестигранных труб покрыта самофлюсующимся борсодержащим сплавом. Чехол состоит из насаженных одна на другую толстых литых алюминиевых шайб, соединенных нержавеющими болтами.

Недостатком известного транспортно-упаковочного комплекта для отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов является высокая трудоемкость работ и высокая его стоимость, обусловленные сложностью конструкции, а именно необходимостью установки верхней и нижней дистанцирующих решеток, необходимостью проведения сварочных работ для крепления к ним шестигранных труб, служащих для размещения тепловыделяющих сборок, использования теплопроводящей композиции для обеспечения теплоотвода от чехла к корпусу. К недостаткам также относится необходимость использования нержавеющего материала имеющего высокую стоимость.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является известный транспортный упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива (Описание полезной модели к патенту RU 75496, приоритет 27.02.2008, опубликовано 10.08.2008, бюл. №22), включающий выполненный из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом корпус, внутреннюю и внешнюю крышки, чехол и демпферы. Корпус имеет продольные каналы, заполненные термостойким полиэтиленом. Для увеличения поверхности передачи тепла между чехлом, корпусом контейнера и окружающим воздухом наружная поверхность корпуса контейнера имеет кольцевые точеные ребра, а внутренняя поверхность корпуса контейнера и наружная поверхность чехла имеют сопряженные ребра охлаждения, обеспечивающие интенсификацию теплоотвода от отработавших тепловыделяющих сборок, помещенных в чехол контейнера, к корпусу контейнера и далее в окружающую среду. Чехол выполнен металлическим литым с каналами для установки тепловыделяющих сборок. При этом на наружной поверхности чехла выполнены ребра охлаждения сопрягаемые с ребрами охлаждения на внутренней поверхности корпуса.

Недостатками известного транспортного упаковочного комплекта для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива являются высокая трудоемкость работ и высокая его стоимость, обусловленные сложностью конструкции, необходимостью выполнения ребер охлаждения, как на наружной поверхности чехла, так и внутренней поверхности корпуса, и их точная подгонка при сборке устройства при которой необходимо обеспечить хороший контакт между указанными ребрами охлаждения с учетом тепловых расширений используемых материалов.

Технический результат предлагаемого контейнера для ТУК с несъемным чехлом заключается в повышении технологичности изготовления, обеспечении хорошего теплоотвода от чехла к корпусу контейнера, снижении себестоимости.

Достигается технический результат тем, что в контейнере для ТУК с несъемным чехлом, включающем корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутреннюю и внешнюю крышки, литой чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок, литой чехол неподвижно соединен с корпусом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при изготовлении отливки корпуса.

На фиг. 1 представлен общий вид контейнера для ТУК с несъемным чехлом в разрезе.

Предлагаемый контейнер для ТУК с несъемным чехлом включает в себя корпус 1 из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутреннюю 2 и внешнюю 3 крышки, литой чехол 4 с каналами 5 для установки тепловыделяющих сборок. Литой чехол 4 выполнен несъемным. Неподвижная фиксация чехла 4 в корпусе 1 осуществлена за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей в процессе его кристаллизации при изготовлении отливки корпуса 1. Сопряжение между чехлом 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 осуществляется по наружной поверхности чехла 4 и его донной части 6.

С целью обеспечения возможности дезактивации внутреннего пространства контейнера для ТУК с несъемным чехлом соответствующими дезактивационными растворами при его повторном использовании, несъемный литой чехол 4 должен иметь в своей донной части 6 внутреннее пространство для сбора дезактивационного раствора, подаваемого по его каналам 5, служащим для размещения отработавших тепловыделяющих сборок, и возможность слива дезактивационного раствора наружу за пределы корпуса 1. В нижней части контейнера для ТУК с несъемным чехлом выполнено сливное отверстие 7, связывающее внутреннее пространство донной части несъемного литого чехла 4 с окружающей средой. Сливное отверстие 7 снабжено пробкой 8.

Примером конструкции такого несъемного литого чехла 4 может служить конструкция, предусматривающая литой корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с продольными каналами 5, для размещения тепловыделяющих сборок. Снизу к корпусу литого чехла, посредством неподвижного соединения, например сварного, присоединено опорное днище 9 с отверстиями 10, которое служит опорой для тепловыделяющих сборок, загруженных в каналы 5 корпуса литого чехла 4. Под опорным днищем 9 смонтировано дно 11, таким образом, чтобы между опорным днищем 9 и дном 11 было обеспечено свободное внутреннее пространство, служащее для сбора дезактивационного раствора, который попадает туда через отверстия 10 в опорном днище 9. Внутренние поверхности каналов 5 литого чехла, поверхности опорного днища 9, дна 11 и верхний торец 12 корпуса литого чехла 4 снабжены защитным покрытием из материала стойкого к воздействию дезактивационных растворов.

Реализуется предлагаемое устройство следующим образом.

В литейную форму в качестве литейного стержня устанавливают литой чехол 4. Литейную форму заполняют расплавом чугуна. По мере остывания расплава чугуна происходит его кристаллизация, при этом литой чехол 4 оказывается надежно закрепленным в отливке за счет усадки, происходящей в результате кристаллизации расплава чугуна при его остывании. Затем проводят механическую обработку полученной отливки. Каналы корпуса контейнера заполняют нейтронно-защитным материалом 16. В нижней части отливки изготавливают сливное отверстие 7 и закрывают его пробкой 8. На верхний торец корпуса контейнера для ТУК с несъемным чехлом наносят защитное покрытие, стойкое к воздействию дезактивационного раствора. К нижней части контейнера крепят нейтронную защиту 14 нижнюю крышку 15.

При транспортировке отработавшего ядерного топлива тепловыделяющие сборки размещают в каналах 5 литого чехла 4. Устанавливают внутреннюю 2 и внешнюю 3 крышки между которыми размещают нейтронно-защитный материал 13.

Доставляют контейнер для ТУК с несъемным чехлом к месту хранения отработавшего ядерного топлива, извлекают из него тепловыделяющие сборки. Проводят дезактивацию внутреннего пространства контейнера для ТУК с несъемным чехлом дезактивационным раствором. При этом дезактивационный раствор по каналам 5 литого чехла 4 будет стекать вниз и через отверстия 10 опорного днища 9 попадать в донную часть 6 из которой через сливное отверстие 7 будет выводиться наружу за пределы корпуса контейнера для ТУК с несъемным чехлом.

Предлагаемая конструкция контейнера для ТУК с несъемным чехлом обеспечивает: высокую технологичность изготовления, обеспечиваемую за счет простоты соединения чехла и корпуса контейнера, а также отсутствия дополнительных теплопроводящих элементов между чехлом и корпусом; обеспечивает хороший отвод тепла от чехла к корпусу контейнера за счет большой площади их сопряжения и плотного контакта; более низкой по сравнению с аналогами себестоимостью, обусловленной простотой конструкции.

Благодаря тому, что литой чехол соединен с корпусом за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при изготовлении отливки корпуса, обеспечивается высокая прочность соединения, большая площадь контакта между сопрягаемыми поверхностями, определяемая площадью боковой поверхности литого чехла и площадью дна литого чехла, что способствует хорошему отводу тепла от литого чехла с загруженными в него тепловыделяющими сборками к корпусу контейнера без применения дополнительных крепежных элементов и операций.

Поскольку конструкция предлагаемого устройства предполагает использование несъемного чехла, то, ввиду отсутствия ограничений по массе чехла, обеспечивается возможность изготовления чехла из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с увеличенной толщиной стенки, что позволит повысить радиационно-защитные свойства чехла. Кроме того, изготовление и корпуса контейнера и литого чехла из одного и того же материала (высокопрочного чугуна с шаровидным графитом) позволит устранить проблему, связанную с различными коэффициентами теплового расширения различных металлов, которая характерна для известных аналогов.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Описание полезной модели к патенту RU 56704, приоритет 10.04.2006, опубликовано 10.09.2006, бюл. №25

2. Описание изобретения к патенту RU 2463677, приоритет 22.04.2011, опубликовано 10.10.2012, бюл. №28.

3. Описание полезной модели к патенту RU 75496, приоритет 27.02.2008, опубликовано 10.08.2008, бюл. №22.

Claims (1)

1. Контейнер для ТУК с несъемным чехлом, включающий корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, внутреннюю и внешнюю крышки, литой чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок, отличающийся тем, что литой чехол неподвижно соединен с корпусом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при изготовлении отливки корпуса.

Images