RU187096U1 - Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива - Google Patents

Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива Download PDF

Info

Publication number
RU187096U1
RU187096U1 RU2018133907U RU2018133907U RU187096U1 RU 187096 U1 RU187096 U1 RU 187096U1 RU 2018133907 U RU2018133907 U RU 2018133907U RU 2018133907 U RU2018133907 U RU 2018133907U RU 187096 U1 RU187096 U1 RU 187096U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
neutron
container
metal pipes
nuclear fuel
Prior art date
Application number
RU2018133907U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Натанович Капилевич
Илья Романович Шегельман
Дмитрий Михайлович Богданов
Алексей Сергеевич Васильев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет"
Priority to RU2018133907U priority Critical patent/RU187096U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU187096U1 publication Critical patent/RU187096U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего. ядерного топлива может использоваться в ядерной энергетике для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов. Контейнер включает чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок, литой корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с каналами для размещения нейтронной защиты, расположенными в два ряда в шахматном порядке с центрами на концентрических диаметрах. Контейнер отличается тем, что каналы для размещения нейтронной защиты оформлены металлическими трубами. В пространство между боковыми поверхностями металлических труб, оформляющих каналы для размещения нейтронной защиты, и ограниченное в поперечном сечении внутренним и внешним концентрическими диаметрами расположения центров каналов для размещения нейтронной защиты установлены вставки из нейтронно-защитного материала. Конструкция из металлических труб и вставок зафиксирована за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при изготовлении отливки корпуса.

Description

Устройство может использоваться в ядерной энергетике для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов.
Контейнеры для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, изготавливаемые из высокопрочного чугуна, имеют, как правило, цилиндрическую форму и значительные размеры. Внешний диаметр составляет около 2,5 м, высота порядка 6 метров, толщина стенок контейнера может достигать 600 мм, масса - 120 тонн и более. Эти особенности конструкции требуют повышения технологичности контейнеров для снижения трудоемкости работ при их изготовлении и сборке. Как правило, контейнер состоит из внутренней и внешней оболочек, между которыми размещен нейтронно-защитный материал для защиты окружающей среды и обслуживающего персонала от радиоактивного излучения, а также теплоотводящие элементы для предотвращения перегрева содержимого контейнера.
Известен контейнер для транспортирования и хранения радиоактивных отходов АЭС, содержащий двухслойную оболочку, выполненную из материалов с различными коэффициентами теплового расширений, между которыми дополнительно введен секционированный промежуточный слой, в секциях которого выполнены сквозные отверстия, заполненные материалом нейтронной защиты [Описание изобретения к патенту RU 2054205].
Недостатком известного контейнера является сложность изготовления и монтажа дополнительного промежуточного слоя, состоящего из секций, имеющих сквозные отверстия, заполняемые материалом нейтронной защиты.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий металлический корпус, включающий днище, наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки, полость между которыми заполнена материалом для поглощения нейтронов. Через материал для поглощения нейтронов пропущены элементы с высокой теплопроводностью, выполненные в виде радиальных продольных листовых элементов, которые прикреплены к наружной и внутренней цилиндрическим оболочкам корпуса с поджатием с помощью резьбовых элементов. Радиальные продольные листовые элементы имеют сквозные отверстия и/или прерывистые кромки с образованием выемок [Описание изобретения к патенту RU 2348085].
Недостатком известного контейнера является сложность монтажа элементов с высокой теплопроводностью, проходящих через материал для поглощения нейтронов при сборке контейнера.
Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий металлические внутреннюю и наружную цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена тяжелым бетоном [Описание изобретения к патенту RU 2084975].
Недостатком известного контейнера является высокая трудоемкость заполнения полости между обечайками и арматурой тяжелым бетоном, а также недостаточная для высокоактивного топлива теплопроводность бетона.
Известна конструкция контейнера для хранения радиоактивных материалов (Radioactive material storage container), состоящего из двух соосных внутреннего и внешнего цилиндров, которые соединены между собой перемычками, выполняющими роль теплоотводящих элементов, образуемые при этом пространства заполнены нейтронно-поглощающим материалом. Перемычки к цилиндрам крепятся посредством сварного соединения [Описание изобретения к патенту JP 2008082906].
Недостатком известной конструкции контейнера является необходимость применения сварочной операции для соединения перемычек. Кроме того, возможно попадание быстрых нейтронов в окружающую среду через теплоотводящие элементы, соединяющие внешнюю и внутреннюю оболочки и проходящие сквозь нейтронно-поглощающий материал.
Известен двухцелевой контейнер ТУК 141 для топлива с повышенным выгоранием [Программа развития контейнерных технологий обращения с ОТВС российских АЭС, как инструмент унификации решений по длительному хранению ОЯТ, стр. 9. http://2015.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/materials/6/Afonutin.pdf; http://sosny.bas-net.by/wp-content/blogs.dir/2/files/2017/03/bull_4_2016.pdf], включающий корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, чехол из нержавеющей и борированной сталей. В стенках корпуса в два ряда в шахматном порядке с центрами на концентрических диаметрах выполнены отверстия с шагом, обеспечивающим перекрытие отверстий в радиальном направлении. Отверстия выполнены глухими глубиной до 6 м путем механической обработки. Данные отверстия заполнены стержнями из твердого нейтронно защитного материала (полиэтилена). Оставшиеся перемычки между отверстиями обеспечивают отвод тепла от чехла к наружной поверхности корпуса устройства.
Недостаток известного двухцелевого контейнера ТУК 141 для топлива с повышенным выгоранием заключается в сложности конструкции и ее изготовления, а именно в том, что отверстия для нейтронной защиты выполняются продольным глубоким сверлением корпуса со стороны дна. Отверстия выполняются в шахматном порядке и требуют высокой точности изготовления. Кроме того, повышение активности топлива приводит к необходимости увеличения диаметра отверстий и соответственно толщины стенки корпуса, а, следовательно, и массы изделия.
Технический результат предлагаемого контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива заключается в повышении технологичности изготовления за счет исключения операции глубокого сверления отверстий в корпусе, улучшении нейтронно-защитных свойств корпуса контейнера.
Достигается технический результат тем, что в контейнере для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, включающем чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок, литой корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с каналами для размещения нейтронной защиты, расположенными в два ряда в шахматном порядке с центрами на концентрических диаметрах, каналы для размещения нейтронной защиты оформлены металлическими трубами, с одного конца металлические трубы посредством неподвижного соединения закрыты крышками, а также за счет того, что в пространство между боковыми поверхностями металлических труб, оформляющих каналы для размещения нейтронной защиты, и ограниченное в поперечном сечении внутренним и внешним концентрическими диаметрами расположения центров каналов для размещения нейтронной защиты, установлены вставки из нейтронно-защитного материала, конструкция из металлических труб и вставок зафиксирована за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при изготовлении отливки корпуса.
На фиг. 1 показан контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива в разрезе. На фиг. 2 представлено сечение А-А контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива. На фиг. 3 показан вид Б контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.
Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива включает чехол 6 с каналами для установки тепловыделяющих сборок, корпус 1 из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с каналами 9 для размещения нейтронной защиты. Каналы 9 расположены в два ряда в шахматном порядке с центрами на концентрических внешнем 13 и внутреннем 14 диаметрах. Каналы 9 для размещения нейтронной защиты оформлены металлическими трубами 8, с одного конца посредством неподвижного соединения закрыты крышками 5. Благодаря наличию крышек 5 расплав чугуна при заливке литейной формы не попадает во внутреннее пространство труб 8. В пространство между боковыми поверхностями металлических труб 8, оформляющих каналы 9 для размещения нейтронной защиты и ограниченное в поперечном сечении внутренним 14 и внешним 13 концентрическими диаметрами расположения центров каналов 9, установлены вставки 15, 16 из нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала корпуса.
Благодаря тому, что вставки 15, 16 изготовлены из нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала литого корпуса, обеспечивается фиксирование конструкции из металлических труб 8 и вставок 15, 16 за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при изготовлении отливки корпуса 1.
Материал металлических труб 8 должен обладать коэффициентом теплового линейного расширения близким к коэффициенту теплового линейного расширения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, из которого отливается корпус. Наиболее подходящим материалом для изготовления труб 8 является высокопрочный чугун с шаровидным графитом, тот же материал, что используется и для изготовления отливки корпуса. Для предотвращения коробления трубам создаются условия свободного теплового расширения при заливке.
В качестве труб 8 можно использовать обычные водопроводные трубы изготовленные, например, согласно ГОСТ ISO 2531-2012, ГОСТ 9583-74 из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
В качестве нейтронно-защитного материала вставок 15, 16 может быть использован графит, материал который нашел широкое применение в реакторах на тепловых нейтронах в качестве замедлителя нейтронов: боросодержащий (борный) графит, графит с добавлением гадолиния, графит с добавками бора и гадолиния в общем объеме 0-10%.
Благодаря тому, что графит обладает высокой теплопроводностью, обеспечивается улучшенный по сравнению с прототипом отвод тепла через перемычки, роль которых выполняют вставки 15, 16, между каналами 9 от внутренней поверхности корпуса к его наружной поверхности. Кроме того, при изготовлении отливки корпуса 1, вставки 15, 16 будут выполнять роль холодильника, способствуя тем самым повышению качества отливки за счет правильной сфероидизации углерода в ходе кристаллизации расплава высокопрочного чугуна при его остывании.
Вставки 15, 16 из нейтронно-защитного материала размещены вдоль боковых поверхностей металлических труб 8, формирующих каналы 9 для размещения нейтронной защиты до уровня дна 7 внутреннего объема под чехол 6 корпуса 1.
Благодаря наличию вставок 15, 16 из нейтронно-защитного материала быстрые нейтроны от тепловыделяющих сборок, установленных в каналах чехла 6, будут проходить не только через нейтронную защиту, расположенную в каналах 9, корпуса 1, но и дополнительный нейтронно-защитный барьер, создаваемый вставками 15, 16, расположенными в пространстве между боковыми поверхностями металлических труб 8, оформляющих каналы 9 для размещения нейтронной защиты, ограниченном в поперечном сечении внутренним 14 и внешним 13 концентрическими диаметрами расположения центров каналов 9.
Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива предполагает использование чехла, имеющего сопряжение с его внутренним объемом по всей боковой поверхности. В качестве такой конструкции чехла может быть использован чехол, включающий литой корпус 17 с влитыми профильными металлическими трубами 18 из сплава ЧС82 с плоскими гранями, образующими каналы для установки тепловыделяющих сборок. Трубы установлены кольцевыми рядами вплотную друг к другу с сопряжением по плоским граням вокруг центральной трубы. Сопряжение плоских граней труб друг с другом осуществляется через медные пластины 19, образующие тепловой мост. Такая конструкция чехла обеспечивает хороший отвод тепла от загруженных в него тепловыделяющих сборок, а большая площадь контакта чехла и внутреннего объема корпуса контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива обеспечит высокую теплопередачу от чехла к корпусу.
Работает предлагаемый контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива следующим образом.
В корпус контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива устанавливают чехол.
С наружной стороны на дно контейнера устанавливают крышку 11, под которую предварительно помещают нейтронно-защитный материал 10. В каналах чехла устанавливают тепловыделяющие сборки, контейнер закрывают внутренней 4 и наружной 2 крышками, образующими два барьера герметичности, между крышками 4 и 2 размещают нейтронно-защитный материал 3.
Во время эксплуатации контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива тепло, излучаемое тепловыделяющими сборками, передается к внутренней поверхности контейнера под чехол и через нейтронно-защитные вставки к наружной поверхности корпуса и далее отводится в окружающую среду. При этом нейтронное излучение, испускаемое тепловыделяющими сборками, будет задерживаться дополнительно к нейтронной защите, размещаемой в металлических трубах 8, вставками 15, 16, образующими дополнительную сплошную стенку, препятствующую свободному пролету нейтронов в радиальных направлениях.
За счет того, что каналы 9 для размещения нейтронно-защитного материала в корпусе 1 формируются трубами 8, зафиксированными в отливке корпуса за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при его остывании, исключается дорогостоящая и трудоемкая операция глубокого сверления отливки, что повышает технологичность изготовления корпуса контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.
Благодаря тому, что пространство между боковыми поверхностями труб 8, оформляющих каналы для размещения нейтронной защиты, заполнено вставками из нейтронно-защитного материала повышаются нейтронно-защитные свойства и теплопроводность контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.

Claims (2)

1. Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, включающий чехол с каналами для установки тепловыделяющих сборок, литой корпус из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с каналами для размещения нейтронной защиты, расположенными в два ряда в шахматном порядке с центрами на концентрических диаметрах, отличающийся тем, что каналы для размещения нейтронной защиты оформлены металлическими трубами, с одного конца металлические трубы посредством неподвижного соединения закрыты крышками, конструкция из металлических труб зафиксирована за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при изготовлении отливки корпуса.
2. Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива по п. 1, отличающийся тем, что в пространство между боковыми поверхностями металлических труб, оформляющих каналы для размещения нейтронной защиты, и ограниченное в поперечном сечении внутренним и внешним концентрическими диаметрами расположения центров каналов для размещения нейтронной защиты установлены вставки из нейтронно-защитного материала, конструкция из металлических труб и вставок зафиксирована за счет усадки расплава высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, происходящей при изготовлении отливки корпуса.
RU2018133907U 2018-09-25 2018-09-25 Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива RU187096U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133907U RU187096U1 (ru) 2018-09-25 2018-09-25 Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133907U RU187096U1 (ru) 2018-09-25 2018-09-25 Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU187096U1 true RU187096U1 (ru) 2019-02-19

Family

ID=65442101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133907U RU187096U1 (ru) 2018-09-25 2018-09-25 Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU187096U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711078C1 (ru) * 2019-06-14 2020-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Двухцелевой контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774037A (en) * 1971-05-24 1973-11-20 Nl Industries Inc Radiation shielding means joint
EP0035064A2 (de) * 1980-02-21 1981-09-09 Nukem GmbH Störfallschutz für die Lagerung selbsterhitzender radioaktiver Stoffe
RU1618179C (ru) * 1989-03-07 1994-10-30 Производственное объединение "Ижорский завод" Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU2510770C1 (ru) * 2012-11-14 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
RU2642449C1 (ru) * 2017-01-10 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Контейнер для тук с чехлом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774037A (en) * 1971-05-24 1973-11-20 Nl Industries Inc Radiation shielding means joint
EP0035064A2 (de) * 1980-02-21 1981-09-09 Nukem GmbH Störfallschutz für die Lagerung selbsterhitzender radioaktiver Stoffe
RU1618179C (ru) * 1989-03-07 1994-10-30 Производственное объединение "Ижорский завод" Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU2510770C1 (ru) * 2012-11-14 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
RU2642449C1 (ru) * 2017-01-10 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Контейнер для тук с чехлом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2711078C1 (ru) * 2019-06-14 2020-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Двухцелевой контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9672948B2 (en) Cask apparatus, system and method for transporting and/or storing high level waste
US4045286A (en) Molten fuel-salt reactor
US6878952B1 (en) Cask
JP3600535B2 (ja) キャスク
RU2348085C1 (ru) Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
RU2465662C1 (ru) Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
EP0116412A1 (en) A casing for radioactive materials and a method of manufacture of the same
US4272683A (en) Transport and storage vessel for radioactive materials
US4663533A (en) Storage and shipping cask for spent nuclear fuel
US3828197A (en) Radioactive waste storage
RU187096U1 (ru) Контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
EP3594964A1 (en) Container for storing and transporting spent nuclear fuel
RU2510770C1 (ru) Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
RU2510721C1 (ru) Контейнер для транспортирования отработавшего ядерного топлива
RU2686476C1 (ru) Чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU171956U1 (ru) Биметаллический чехол для тук
RU2459295C1 (ru) Транспортный упаковочный комплект для отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов
RU2582083C2 (ru) Способ изготовления контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU2686457C1 (ru) Корпус контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU2646852C1 (ru) Способ изготовления корпуса контейнера для тук с чехлом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
RU2711078C1 (ru) Двухцелевой контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива
RU2458417C1 (ru) Чехол для отработавших тепловыделяющих сборок
RU171909U1 (ru) Контейнер для тук с несъемным чехлом
RU2479876C1 (ru) Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива
RU122200U1 (ru) Контейнер для транспортирования, хранения и захоронения радиоактвных материалов