RU2064695C1

RU2064695C1 - Container for radioactive waste

Info

Publication number: RU2064695C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Кондратьев; В.Т. Сорокин; О.П. Стариков; Р.М. Румянцев; А.В. Куликов
Original assignee: Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: burial of radioactive waste of atomic power stations. SUBSTANCE: container has a two-layer housing, whose internal layer is made of concrete, the external layer is made of fine-mesh wire-fabric reinforced concrete with a degree of reinforcing in sectional area within 3 to 12%, cover with a built-in branch pipe and means of cover attachment to the industry; the radio of thickness of the external and internal layers is selected within 1:5 to 1: 11; branch pipe in the cover is furnished with a relied made in the same passage with it of the "pipe-in-pipe" type. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными материалами и может быть использовано для хранения, транспортирования и захоронения твердых и отвержденных (битумированных/цементированных) радиоактивных отходов атомных станций и установок по переработке отработавшего ядерного топлива. The invention relates to the field of radioactive materials management and can be used for storage, transportation and disposal of solid and solidified (bitumen / cemented) radioactive waste from nuclear plants and spent nuclear fuel reprocessing plants.

Известен контейнер для транспортирования и/или хранения радиоактивного материала (главным образом высокоактивных отходов и облученного топлива) (1), содержащий бетонную оболочку, снабженный внешним покрытием для защиты от γ, n излучения и внутренним коррозионно-стойким покрытием, между которым и бетонной оболочкой размещен второй g, n-защитный экран из графитсодержащего материала. Имеются две крышки с болтовым уплотнением. A known container for transporting and / or storing radioactive material (mainly high-level waste and irradiated fuel) (1) containing a concrete shell, provided with an external coating to protect against γ, n radiation and an internal corrosion-resistant coating, between which and the concrete shell is placed second g, n-protective screen made of graphite-containing material. There are two covers with a bolt seal.

К недостаткам этого контейнера и его использования следует отнести:
значительный расход нержавеющей стали,
наличие выступающих элементов на внешней поверхности корпуса,
большую продолжительность операций по разгерметизации и уплотнению (крышек) контейнера,
неуниверсальность контейнера вследствие нецелесообразности его использования для целей захоронения/хранения ввиду значительных экономических затрат,
достаточно сложную, в целом, конструкцию и др.The disadvantages of this container and its use include:
significant consumption of stainless steel,
the presence of protruding elements on the outer surface of the housing,
a large duration of operations for depressurization and sealing (covers) of the container,
non-universality of the container due to the inappropriateness of its use for disposal / storage due to significant economic costs,
rather complex, as a whole, design, etc.

Наиболее близким к заявленному контейнеру по технической сущности и достигаемому результату является многоэлементный контейнер с трехслойной конструкцией стенки (2). The closest to the claimed container in terms of technical nature and the achieved result is a multi-element container with a three-layer wall structure (2).

Эта конструкция принята в качестве прототипа. This design is adopted as a prototype.

Наружным слоем контейнера является металлический корпус. На внутренней поверхности корпуса в качестве внутреннего слоя выполнено бетонное покрытие, армированное соответствующим материалом и усиленное пропитывающим веществом. Между корпусом и покрытием образован промежуточной слой полимеризованного и отвержденного пропитывающего вещества. В пространство между корпусом и мульдой помещают смесь, содержащую цемент, воду, заполнитель и армирующий материал. После отверждения мульду удаляют и, подавая тепло, высушивают покрытие. Контейнер закрывают крышкой, несущей центральную зону, и, используя редуктор давления, откачивают воздух из внутренней части контейнера. Через подающую трубку вводят пропитывающее вещество и повышают давление, вызывая заполнение пустот в бетонном покрытии и пространства между корпусом и покрытием. Избыток пропитывающего вещества удаляют через отсасывающую трубу, а остальную часть полимеризуют и отверждают. The outer layer of the container is a metal case. On the inner surface of the housing, a concrete coating is made as an inner layer, reinforced with the corresponding material and reinforced with an impregnating substance. An intermediate layer of polymerized and cured impregnating substance is formed between the body and the coating. A mixture containing cement, water, aggregate and reinforcing material is placed in the space between the housing and the mold. After curing, the mold is removed and, by applying heat, the coating is dried. The container is closed with a lid supporting the central zone, and using a pressure reducer, air is pumped out from the inside of the container. An impregnating substance is introduced through the feed tube and the pressure is increased, causing the filling of voids in the concrete coating and the space between the housing and the coating. Excess impregnating substance is removed through a suction pipe, and the rest is polymerized and cured.

Основными недостатками рассматриваемой конструкции являются:
отсутствие достаточной биологической защиты верха контейнера в осевом направлении (крышка лишь частично выполняет роль защиты), что создает дополнительный риск от обращения с контейнером;
использование металлических элементов в конструкции приводит к невозвратной потере металла в случае использования контейнера для целей захоронения, что снижает технико-экономические показатели системы обращения с РО;
многоэлементная, относительно сложная конструкция крепления крышки контейнера, включающая уплотняющие элементы и болтовые соединения, требующая при этом дистанционного выполнения операций, создает определенные технологические трудности;
наличие большого числа патрубков и вентилей, требующих надежной герметизации после заполнения контейнера радиоактивным содержимым.The main disadvantages of this design are:
lack of sufficient biological protection of the top of the container in the axial direction (the cover only partially serves as a protection), which creates an additional risk from handling the container;
the use of metal elements in the construction leads to an irretrievable loss of metal in the case of using the container for burial purposes, which reduces the technical and economic indicators of the system for handling radioactive waste;
a multi-element, relatively complex design for fastening the container lid, including sealing elements and bolted joints, which requires remote operation, creates certain technological difficulties;
the presence of a large number of nozzles and valves requiring reliable sealing after filling the container with radioactive contents.

Целью изобретения является снижение стоимости и упрощение конструкции. The aim of the invention is to reduce cost and simplify the design.

Цель достигается тем, что в контейнере для транспортирования и/или хранения/захоронения радиоактивных материалов, содержащем двухслойный корпус и крышку с встроенным патрубком, внутренний слой корпуса выполнен из бетона, а внешний слой из тяжелого армоцемента с 3-12% армирования по площади сечения слоя, причем отношение толщин внешнего и внутреннего слоев выбрано в диапазоне от 1:5 до 1:11, а крышка снабжена патрубком со сдувкой, выполненными в одной проходке в виде "труба в трубе". The goal is achieved in that in a container for transporting and / or storage / burial of radioactive materials, containing a two-layer body and a lid with an integrated pipe, the inner layer of the body is made of concrete, and the outer layer is of heavy reinforced cement with 3-12% reinforcement over the sectional area of the layer moreover, the ratio of the thicknesses of the outer and inner layers is selected in the range from 1: 5 to 1:11, and the lid is equipped with a nozzle with a blow made in the same penetration in the form of "pipe in pipe".

Заявляемое решение имеет следующие отличительные признаки. The claimed solution has the following distinctive features.

Использование в качестве защитной оболочки армоцементного слоя из материала с 3-12% армирования по площади сечения слоя позволяет получить конструкцию с хорошими вязкостными и прочностными характеристиками защитного слоя при удобной технологии изготовления и недифицитности используемых материалов. The use of a reinforced cement layer of a material with 3-12% reinforcement over the sectional area of the layer as a protective sheath makes it possible to obtain a structure with good viscous and strength characteristics of the protective layer with a convenient manufacturing technique and non-deficiency of the materials used.

Применение менее чем 3% армирования не позволяет получить материал с требующимися для защитной оболочки контейнера свойствами ( прочность, вязкость). Использование армоцемента более чем 12% армирования нецелесообразно ввиду увеличения общей массы контейнера и стоимости. The use of less than 3% reinforcement does not allow to obtain material with the properties required for the container’s containment (strength, toughness). The use of reinforced cement of more than 12% reinforcement is impractical due to the increase in the total mass of the container and the cost.

Толщина армоцементного слоя выбрана из соотношения 1:5-11 толщины бетонного слоя, определяется объемом и массой контейнера, но не менее 20 мм, что определяется технологией получения материала с необходимыми защитными свойствами. Использование армоцементного слоя толщиной более 50 мм нецелесообразно ввиду увеличения общей массы контейнера и его стоимости. Применение армоцементной оболочки толщиной менее 30 мм недопустимо, так как не гарантирует необходимой целостности контейнера в аварийных условиях, моделируемых рядом нормативных испытаний, установленных для контейнеров типа А. The thickness of the cement-cement layer is selected from a ratio of 1: 5-11 the thickness of the concrete layer, is determined by the volume and weight of the container, but not less than 20 mm, which is determined by the technology of obtaining the material with the necessary protective properties. The use of an cement-cement layer with a thickness of more than 50 mm is impractical due to the increase in the total mass of the container and its cost. The use of an cement-cement sheath with a thickness of less than 30 mm is unacceptable, since it does not guarantee the necessary integrity of the container in emergency conditions, modeled by a number of regulatory tests established for type A containers.

Применение армоцемента в качестве материала защитной оболочки позволяет избегать возникновения нежелательных (разрушающих) механических напряжений внутри корпуса на границе двух слоев при внешних воздействиях. The use of reinforced cement as a material of the protective shell avoids the occurrence of undesirable (destructive) mechanical stresses inside the housing at the boundary of two layers under external influences.

Патрубок со сдувкой, выполненный в виде "труба в трубе", позволяет при установленной крышке после соединения с линиями подачи радиоактивного материала и вытяжки отходящих газов организовать заполнение контейнера отвержденными отходами без контакта радиоактивного материала с атмосферой и в радиационно-безопасном исполнении, что улучшает радиационно-гигиенические условия работы персонала. A blow-off pipe made in the form of a “pipe in pipe” allows, when the lid is installed, after connecting to the lines of supply of radioactive material and exhaust gas exhaust, organize the filling of the container with solidified waste without contact of the radioactive material with the atmosphere and in a radiation-safe design, which improves radiation hygienic working conditions of staff.

Применение крышки с встроенным патрубком позволяет помещать в контейнер разногабаритные твердые РО и после ее (крышки) установки проводить заполнение свободного пространства связующим, что делает контейнер универсальным, то есть дает возможность использовать его как для различных видов РО (твердых и отвержденных), так и только для отвержденных РО, например битумированных или цементированных, в чисто наливном варианте. The use of a lid with an integrated nozzle allows you to place bulky solid POs in the container and, after it (the cover) is installed, fill the free space with a binder, which makes the container universal, that is, makes it possible to use it for various types of POs (solid and cured), and only for cured POs, for example bituminized or cemented, in a purely bulk version.

Применение конусной бетонной крышки и герметизирующего замка из литого бетона обеспечивает необходимую биологическую защиту в осевом направлении, герметичность и прочность конструкции при простоте необходимых технологических операций по ее установке. The use of a conical concrete cover and a sealing lock made of cast concrete provides the necessary biological protection in the axial direction, the tightness and strength of the structure with the simplicity of the necessary technological operations for its installation.

Использование в качестве связующего отвержденных РО увеличивает коэффициент заполнения контейнера радиоактивным материалом, а следовательно, уменьшает необходимое число контейнеров, потребности в транспорте и требующийся объем могильников. The use of cured PO as a binder increases the fill factor of the container with radioactive material and, therefore, reduces the required number of containers, transport requirements, and the required volume of burial grounds.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый контейнер, где 1 двухслойный корпус, 2 крышка с встроенным патрубком, 3 внутренний железобетонный слой, 4 внешний армоцементный слой, 5 бетонная крышка, 6 патрубок со сдувкой, 7 литой бетон. In FIG. 1, the proposed container is schematically shown, where 1 is a two-layer casing, 2 is a lid with an integrated nozzle, 3 is an internal reinforced concrete layer, 4 is an external cement-cement layer, 5 is a concrete lid, 6 is a nozzle with blow-off, 7 is cast concrete.

На фиг.2 схематично показан пример использования заявляемой конструкции. Figure 2 schematically shows an example of the use of the claimed design.

Предлагаемый контейнер используется следующим образом. The proposed container is used as follows.

Пустой контейнер со снятой крышкой 2 подается в камеру загрузки твердых РО, где осуществляется загрузка контейнера обработанными ( измельченными, брикетированными) твердыми РО, неперерабатываемыми твердыми РО (приборы КИП, вентили, арматура и др.). Крышка 2 устанавливается на корпусе контейнера 1 и фиксируется замком из литого бетона 7. An empty container with the lid 2 removed is fed into the solid PO loading chamber, where the container is loaded with processed (crushed, briquetted) solid PO, non-recyclable solid PO (instrumentation, valves, valves, etc.). The lid 2 is mounted on the container body 1 and is fixed with a cast concrete lock 7.

Тележка перемещается в камеру заливки связующим. Патрубок 6 соединяют с линиями подачи связующего и сдувки, производится заполнение свободного пространства контейнера битумным компаундом или цементным раствором. Затем патрубок 6 запрессовывается и заливается бетоном. The cart moves into the pouring chamber with a binder. The pipe 6 is connected to the supply lines of the binder and blow-off, the free space of the container is filled with a bituminous compound or cement mortar. Then the pipe 6 is pressed and poured with concrete.

Заполненный контейнер (блок) выдается в промежуточное хранилище, из которого может быть доставлен в сооружение для долговременного хранения/захоронения или погружен на транспортное средство. A filled container (block) is delivered to an intermediate storage, from which it can be delivered to a facility for long-term storage / burial or loaded onto a vehicle.

В случае использования контейнера только для отвержденных РО (в качестве наливного контейнера) может быть использована модификация без съемной крышки, что дополнительно упрощает технологию изготовления и заполнения контейнера и улучшает технико-экономические показатели процесса обращения с РО в целом. In the case of using the container only for cured PO (as a filling container), a modification without a removable lid can be used, which further simplifies the manufacturing and filling technology of the container and improves the technical and economic performance of the handling of PO in general.

Контейнер благодаря двухслойному корпусу с внешним защитным слоем из армоцемента и крышки со встроенным патрубком более надежен, снижает риск возможного выхода радиоактивного содержимого в окружающую среду и улучшает радиационно-гигиенические условия труда персонала на всех этапах обращения с ним. Thanks to the two-layer case with an external protective layer of reinforced cement and a lid with an integrated nozzle, the container is more reliable, reduces the risk of possible release of radioactive contents into the environment and improves the radiation-hygienic working conditions of personnel at all stages of handling it.

Claims

1. A container for radioactive waste containing a two-layer body, the inner layer of which is made of concrete, a lid with a built-in nozzle and means for fastening the lid to the body, characterized in that, in order to reduce cost and simplify the design, the outer layer of the body is made of reinforced cement with a degree reinforcement over the cross-sectional area 3 12% and the ratio of the thicknesses of the outer and inner layers is selected in the range 1: 5 11.

2. The container according to claim 1, characterized in that the nozzle in the lid is equipped with a blower, made with it in the same penetration type pipe in pipe.