RU2105361C1

RU2105361C1 - Device for dissolving nuclear fuel of crushed fuel assemblies of nuclear reactors

Info

Publication number: RU2105361C1
Application number: RU96103198A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Истомин; В.А. Рыжаков; С.А. Самохотов; Ю.Г. Федосов
Original assignee: Институт гидродинамики им.М.А.Лаврентьева СО РАН
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: recovery of nuclear fuel of spent fuel assemblies at various radiochemical factories. SUBSTANCE: annular reaction cavity of device is divided by vertical paired partitions in at least two separate sections. Smaller parts of reaction cavity enclosed between partitions form discharge channels placed inside annular reaction cavity and partitions proper do not reach cavity bottom. At least one nozzle is provided in reaction cavity bottom under each discharge channel. Device has additional nozzles in reaction cavity bottom placed between discharge channels and directed towards these channels. Reaction cavity bottom may be made so that it is inclined to discharge channels. EFFECT: improved capacity of device, facilitated procedure, improved safety in operation. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относятся к атомной промышленности, а именно: к устройствам для растворения ядерного топлива предварительно измельченных тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов, и может быть использовано на радиохимических заводах по регенерации ядерного топлива отработавших ТВС различных атомных реакторов. The invention relates to the nuclear industry, namely: to devices for dissolving nuclear fuel of pre-ground fuel assemblies (FAs) of nuclear reactors, and can be used in radiochemical plants for the regeneration of nuclear fuel of spent fuel assemblies of various nuclear reactors.

Известны растворители для регенерации отработавшего ядерного топлива двух основных типов: с движущимися элементами и без них (Землянухин В.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М., Энергоатомиздат, 1983). За рубежом используются растворители первого типа. Сюда относятся аппараты роторного, шнекового, корзиночного и т.п. типа. Их основные недостатки: неполная герметизация, наличие подвижных элементов, которые требуют в радиохимии дистанционного обслуживания и ремонта. В России приняты растворители второго типа - это герметичные аппараты с пневматическим по секционным удалением нерастворимых кусков, которые получаются из конструкционных металлических элементов ТВС (оболочки ТВС, решетки, кожух и т.п.) при резке. Однако, для этих устройств существует предельная максимальная загрузка, превышение которой ведет к "закупориванию" как отдельной секции, так и всего аппарата. There are known solvents for the regeneration of spent nuclear fuel of two main types: with and without moving elements (Zemlyanukhin V.I. et al. Radiochemical processing of nuclear fuel at nuclear power plants. M., Energoatomizdat, 1983). Abroad, solvents of the first type are used. This includes rotary, auger, basket, and the like. type. Their main disadvantages: incomplete sealing, the presence of movable elements that require remote maintenance and repair in radiochemistry. Solvents of the second type are accepted in Russia - these are hermetic devices with pneumatic sectional removal of insoluble pieces, which are obtained from the structural metal elements of the fuel assembly (FA shell, lattice, casing, etc.) during cutting. However, for these devices there is a maximum load limit, exceeding which leads to "clogging" as a separate section, and the entire apparatus.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство, содержащее внутренний и наружный корпуса, образующие кольцевую реакционную полость, верхний узел загрузки, крышку, соединенную с наружным корпусом, и узел выгрузки, содержащий коническое днище и патрубок выгрузки. Closest to the claimed invention by technical essence is a device containing an inner and outer case, forming an annular reaction cavity, an upper loading unit, a cover connected to the outer case, and an unloading unit containing a conical bottom and an unloading pipe.

Основные недостатки его состоят в том, что при посекционной выгрузке нерастворимых кусков в нем в одной или нескольких секциях возможно сосредоточение такого количества нерастворимых кусков, которое делает невозможной разгрузку аппарата от них; одновременно происходит переброс кусков из одной секции в другую, что ведет к увеличению времени выгрузки и расхода газа, используемого для пневмовыгрузки (Землянухин В.И. и др. Радиохимическая переработка ядерного топлива АЭС. М., Энергоатомиздат, 1983, с. 63-64). Its main disadvantages are that during sectional unloading of insoluble pieces in it in one or several sections, it is possible to concentrate such an amount of insoluble pieces that makes it impossible to unload the apparatus from them; at the same time, pieces are transferred from one section to another, which leads to an increase in the discharge time and gas flow rate used for pneumatic discharge (V. Zemlyanukhin and others. Radiochemical processing of nuclear fuel of nuclear power plants. M., Energoatomizdat, 1983, pp. 63-64 )

Таким образом, недостатками известного устройства являются его недостаточная технологичность и безопасность работы, а также низкая производительность. Thus, the disadvantages of the known device are its lack of adaptability and safety, as well as low productivity.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы улучшить технологию, повысить безопасность работы устройства и его производительность. The problem to which the invention is directed, is to improve the technology, increase the safety of the device and its performance.

Сущность изобретения состоит в том, что в отличие от известного устройства, включающего наружный и внутренний корпуса, образующие кольцевую реакционную полость, верхний узел загрузки, содержащий патрубок загрузки, крышку, соединенную с наружным корпусом, и узел выгрузки, включающий канал выгрузки, для решения поставленной задачи согласно изобретению кольцевая реакционная полость разделена вертикальными парными перегородками, по меньшей мере, на две отдельные секции, при этом меньшие части реакционной полости, заключенные между перегородками, образуют каналы выгрузки, размещенные внутри кольцевой реакционной полости, а сами перегородки не доходят до дна реакционной полости, и под каждым каналом выгрузки имеется, по меньшей мере, одно сопло. Кроме того, устройство имеет дополнительные сопла, расположенные в дне реакционной полости между каналами выгрузки и направленные в сторону этих каналов. При этом дно реакционной полости может быть выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки. The essence of the invention lies in the fact that, in contrast to the known device, including the outer and inner shells forming an annular reaction cavity, the upper loading unit comprising a loading nozzle, a cover connected to the external housing, and an unloading unit including an unloading channel to solve the delivered tasks according to the invention, the annular reaction cavity is divided by vertical paired baffles into at least two separate sections, with smaller parts of the reaction cavity enclosed between the odkami form discharge channels are arranged inside the annular reaction chamber, and partitions themselves do not reach the bottom of the reaction chamber, and under each discharge channel has at least one nozzle. In addition, the device has additional nozzles located in the bottom of the reaction cavity between the discharge channels and directed towards these channels. In this case, the bottom of the reaction cavity can be made inclined towards the discharge channels.

Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, состоит в повышении производительности устройства, а также улучшении технологии и повышении безопасности его работы. The technical result that can be obtained by using the invention is to increase the productivity of the device, as well as improving the technology and improving the safety of its operation.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство в разрезе (принципиальная схема); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - то же, что на фиг. 3, но с наклонным дном. In FIG. 1 presents the claimed device in the context (circuit diagram); in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - BB in FIG. 2; in FIG. 4 is the same as in FIG. 3, but with a sloping bottom.

Устройство содержит наружный цилиндрический корпус 1 и цилиндрический внутренний корпус 2, образующие реакционную полость 3. В нижней части полость снабжена сопловым коллектором 4, рядом сопловых решеток (или одно сопло) 5 и патрубками 6 для подачи газа из ресивера (на рис. не показан) для пневматического удаления нерастворимых кусков и отвода раствора 7. Над реакционной полостью расположен распределительный конус 8, снабженный в нижней части цилиндром 9, который не доходит до верха наружного корпуса, образуя кольцевую щель 10 для загрузки измельченных ТВС в реакционную полость. Наружный корпус 1 соединен с верхним узлом загрузки, содержащим крышку 11 и патрубки 12 выхода газа 13 и подачи растворителя-реагента 14. Верхняя часть внутреннего корпуса конусами 15 и 16 соединена с патрубками выгрузки 16 нерастворимых кусков. Для поддержания необходимой температуры на внутреннем корпусе размещены нагревающие и охлаждающие рубашки 19. Для осуществления пневмоудаления кусков реакционная полость разделена вертикальными парными перегородками 20, образующими каналы выгрузки 21 и не доходящими до дна, под которыми расположены сопловые решетки (или одно сопло) 5, на отдельные секции 22, в которые осуществляется загрузка кусков. Для создания импульса газа вдоль днища реакционной зоны имеются дополнительные сопла 23 (см. фиг. 3). Для обеспечения скатывания кусков в сторону каналов загрузки дно 24 может быть выполнено наклонным (см. фиг. 4). The device contains an outer cylindrical body 1 and a cylindrical inner case 2, forming a reaction cavity 3. In the lower part, the cavity is equipped with a nozzle collector 4, a number of nozzle grids (or one nozzle) 5 and nozzles 6 for supplying gas from the receiver (not shown in the figure) for pneumatic removal of insoluble pieces and removal of the solution 7. Above the reaction cavity is a distribution cone 8, provided with a cylinder 9 at the bottom, which does not reach the top of the outer casing, forming an annular gap 10 for loading treated fuel assemblies into the reaction cavity. The outer casing 1 is connected to an upper loading unit comprising a cover 11 and nozzles 12 for gas outlet 13 and for supplying a solvent-reagent 14. The upper part of the inner case with cones 15 and 16 is connected to the discharge nozzles 16 of insoluble pieces. To maintain the required temperature, heating and cooling shirts are placed on the inner casing 19. For pneumatic removal of the pieces, the reaction cavity is divided by vertical paired baffles 20, forming discharge channels 21 and not reaching the bottom, under which nozzle lattices (or one nozzle) 5 are located, into separate sections 22 into which the pieces are loaded. To create a gas pulse along the bottom of the reaction zone, there are additional nozzles 23 (see Fig. 3). To ensure the rolling pieces in the direction of the feed channels, the bottom 24 can be made inclined (see Fig. 4).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Измельченные ТВС через патрубок 12 попадают на распределительный корпус 8 и через кольцевую щель 10 попадают в секции 22 реакционной зоны 3. Раствор-реагент подается в устройство через патрубок 14. Температура в устройстве во время реакции поддерживается с помощью рубашек 19. Через патрубок 13 парогазовая фаза поступает в систему газоочистки. По окончании растворения раствор с топливом удаляется через патрубок 7 из устройства. Затем проводится контрольное растворение, кислотная и водная промывки нерастворимых кусков ТВС. The crushed fuel assemblies through the nozzle 12 enter the distribution housing 8 and through the annular slot 10 enter the sections 22 of the reaction zone 3. The reagent solution is supplied to the device through the nozzle 14. The temperature in the device during the reaction is maintained using jackets 19. Through the nozzle 13 the vapor-gas phase enters the gas treatment system. At the end of dissolution, the solution with the fuel is removed through the pipe 7 from the device. Then, control dissolution, acid and water washing of insoluble pieces of fuel assemblies are carried out.

Нерастворимые куски удаляются газом, который подается во все патрубки 6 одновременно. Газ проходит через сопловую решетку (или одно сопло) 5 и выбрасывает нерастворимые куски из реакционной зоны 3 по каналам выгрузки 21 через патрубок выгрузки 18 из устройства. При этой системе выгрузки нерастворимых кусков возникает такое движение кусков из аппарата, которое обеспечивает стабильное и гарантированное удаление кусков из устройства. Например, если загрузка нерастворившихся кусков в устройство осуществлена неравномерно, то вначале идет удаление нерастворимых кусков из устройства через каналы выгрузки, около которых находится наименьшее их количество. Затем в работу включаются последовательно и остальные каналы выгрузки. На стабильность выгрузки не влияет количество кусков, находящихся а аппарате, что исключает аварийные ситуации, возникающие в известных аппаратах с посекционной выгрузкой. Для улучшения условий выброса газ одновременно подается в сопла 23, находящиеся в середине секций 22, а дно 24 реакционной зоны при этом может быть выполнено наклонным в сторону каналов выгрузки 21. Insoluble pieces are removed by gas, which is supplied to all nozzles 6 at the same time. The gas passes through the nozzle lattice (or one nozzle) 5 and ejects insoluble pieces from the reaction zone 3 through the discharge channels 21 through the discharge pipe 18 from the device. With this system of unloading insoluble pieces, such a movement of pieces from the apparatus occurs that provides stable and guaranteed removal of pieces from the device. For example, if the insoluble pieces were loaded unevenly into the device, then the insoluble pieces are removed from the device first through the discharge channels, near which there is the smallest number of them. Then, the remaining unloading channels are connected in series. The stability of the unloading is not affected by the number of pieces located on the apparatus, which eliminates emergency situations that occur in known devices with sectional unloading. To improve the conditions of the emission, gas is simultaneously supplied to the nozzles 23 located in the middle of the sections 22, and the bottom 24 of the reaction zone can be made inclined towards the discharge channels 21.

Заявляемое изобретение позволяет при одинаковых габаритах с прототипом, кроме увеличения безопасности устройства, что весьма важно для радиохимической промышленности, улучшить также и технологию, так как данное устройство позволяет сократить расход газа и уменьшить время процесса, а значит увеличить производительность устройства. The claimed invention allows for the same dimensions with the prototype, in addition to increasing the safety of the device, which is very important for the radiochemical industry, to improve the technology as well, since this device can reduce gas consumption and reduce the process time, and therefore increase the productivity of the device.

Claims

1. A device for dissolving nuclear fuel of crushed fuel assemblies of atomic reactors, comprising an outer and inner case forming an annular reaction cavity, an upper loading unit comprising a loading pipe, a lid connected to the external body, and an unloading unit including an unloading channel, characterized in that the annular reaction cavity is divided by vertical paired partitions into at least two separate sections, while the smaller parts of the reaction cavity enclosed between the partitions form discharge channels located inside the annular reaction cavity, and the baffles themselves do not reach the bottom of the reaction cavity, in which at least one nozzle is present under each discharge channel.

2. The device according to p. 1, characterized in that it has additional nozzles located in the bottom of the reaction cavity between the discharge channels and directed towards these channels.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the bottom of the reaction cavity is made inclined towards the discharge channels.