RU2130655C1

RU2130655C1 - Method for handling pressurized-tube reactor of nuclear power plant

Info

Publication number: RU2130655C1
Application number: RU97115919/25A
Authority: RU
Original assignee: Гаврилов Сергей Дмитриевич; Смирнов Павел Леонидович; Фирма Малое предприятие "Прексат"
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-05-20

Abstract

FIELD: nuclear power engineering and nuclear power industry; handling nuclear reactors of submarines, ships, and ice-breakers during their decommissioning. SUBSTANCE: coolant is proposed to be removed from pressurized-tube reactor before placing the latter in storage or before its transportation; in particular, reactor is proposed to be additionally dried out before being placed in storage, filled with noble inert gas, conveyed upon its removal from power plant together with core to storage adit, and stored in seaside or transport adit. In this way, reactor core is held under subcritical condition within its vessel. EFFECT: reduced corrosion probability of components within reactor vessel, improved in-storage collision protection of reactor with core including that in emergency condition. 9 cl

Description

Изобретение относится к области атомной энергетики и атомной промышленности и касается обращения с корпусными реакторами ядерных энергетических установок судов и кораблей, в основном, снимаемых с эксплуатации атомных подводных лодок и атомных ледоколов. The invention relates to the field of nuclear energy and the nuclear industry and relates to the handling of hull reactors of nuclear power plants of ships and ships, mainly decommissioned nuclear submarines and nuclear icebreakers.

Известен способ извлечения, транспортировки и хранения корпуса реактора под давлением ядерной энергетической установки атомной электрической станции с предварительно удаленными отработавшим ядерным топливом (активной зоной) и внутрикорпусными устройствами, включающий его извлечение из шахты, образованной биозащитой, установку корпуса реактора в защитный контейнер, заполнение внутриконтейнерных областей бетоном; транспортировку защитного контейнера с ядерным реактором автомобильным и железнодорожным транспортом до хранилища; размещение защитного контейнера с ядерным реактором (в отсутствии активной зоны) в хранилище на постоянное хранение (см., например, С.L.Child, Removal of the Yankee Pressure Vessel: Diary of a Work in Progress, "Global Advances in Nuclear Engineering", New Orleans, March 14-18, 1996, Proc. ASME/JSME International Conference on Nuclear Conference, NY, New York, 1996, v. 5, p. 95-100). A known method of extracting, transporting and storing a reactor vessel under pressure from a nuclear power plant of a nuclear power plant with previously removed spent nuclear fuel (core) and internals, including removing it from a mine formed by bioprotection, installing the reactor vessel in a protective container, filling the container areas concrete; transportation of the protective container with the nuclear reactor by road and rail to the storage facility; placement of a protective container with a nuclear reactor (in the absence of an active zone) in storage for permanent storage (see, for example, C. L. Child, Removal of the Yankee Pressure Vessel: Diary of a Work in Progress, "Global Advances in Nuclear Engineering" , New Orleans, March 14-18, 1996, Proc. ASME / JSME International Conference on Nuclear Conference, NY, New York, 1996, v. 5, p. 95-100).

Наиболее близким является известный способ обращения с наземным корпусным ядерным реактором ядерной энергетической установки атомной электрической станции, предусматривающий герметизацию отработавшего ядерного топлива, извлечение корпусного реактора с отработавшим ядерным топливом из атомной электрической станции путем отделения базовой плиты корпусного ядерного реактора с реактором от основания реакторного здания, сооружение емкости под корпусным ядерным реактором с отработавшим ядерным топливом, транспортирование (опускание) корпусного реактора с отработавшим ядерным топливом на достаточную глубину в подземную емкость, засыпка корпусного реактора с отработавшим ядерным топливом, помещенного в подземную емкость на хранение (захоронение), грунтом и восстановление над ним природного ландшафта (Патент США N 4483790, G 21 F 9/34, 20.11.1984). The closest is the known method of handling a land-based nuclear reactor of a nuclear power plant of a nuclear power plant, which provides for the sealing of spent nuclear fuel, removing the shell reactor with spent nuclear fuel from the nuclear power station by separating the base plate of the nuclear reactor with the reactor from the base of the reactor building, construction tanks under a shell nuclear reactor with spent nuclear fuel, transportation (lowering ) a shell reactor with spent nuclear fuel to a sufficient depth in the underground tank, backfill the shell reactor with spent nuclear fuel stored in the underground tank (burial), with soil and the restoration of the natural landscape above it (US Patent N 4483790, G 21 F 9 / 34, 11.20.1984).

Основной недостаток известных способов обращения с корпусным реактором с ядерным топливом применительно к судовым корпусным реактором с ядерным топливом (активной зоной) ядерной энергетической установки заключается в недостаточной обеспеченности ядерной и радиационной безопасности персонала, населения и окружающей среды, а также, в частности, низкой технологичности способов обращения с судовым корпусным реактором с ядерным топливом при его транспортировании и хранении. The main disadvantage of the known methods for handling a hull reactor with nuclear fuel as applied to a ship hull reactor with nuclear fuel (core) of a nuclear power plant is the insufficient nuclear and radiation safety of personnel, the public and the environment, as well as, in particular, the low technological effectiveness of the methods handling of a ship’s vessel reactor with nuclear fuel during its transportation and storage.

В задачу изобретения входит повышение безопасности, а также, в частности, в обеспечении радиоэкологичности и технологичности способа обращения с корпусным судовым реактором ядерной энергетической установки. The objective of the invention is to increase safety, and, in particular, to ensure environmental friendliness and manufacturability of the method of handling a hull ship reactor of a nuclear power plant.

Указанная задача решается изобретением за счет достижения технического результата, заключающегося в углублении подкритичности ядерного топлива в корпусном судовом реакторе, а также, в частности, в снижении возможности коррозии внутри корпусного судового реактора с ядерным топливом при его хранении, в обеспечении надежной противоударной защиты при хранении корпусного судового реактора с ядерным топливом, аварийным в том числе. This problem is solved by the invention by achieving a technical result, which consists in enhancing the subcriticality of nuclear fuel in a ship’s hull reactor, and, in particular, in reducing the possibility of corrosion inside the ship’s hull reactor with nuclear fuel during storage, and in providing reliable shockproof protection during storage of the hull ship reactor with nuclear fuel, including emergency.

Технический результат достигается в способе обращения с корпусным реактором ядерной энергетической установки, включающем извлечение корпусного реактора с ядерным топливом из ядерной энергетической установки, транспортирование и хранение реактора, при котором до размещения судового реактора на хранение из него удаляют теплоноситель, в частности, при этом, предлагается удалять теплоноситель из реактора до его транспортирования, после удаления из реактора теплоносителя и до размещения реактора на хранение его дополнительно осушать, осушенный реактор заполнять благородным инертным газом, выбранным из группы, содержащей гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, а извлеченный реактор транспортировать на хранение в штольню, прибрежную штольню, в частности, транспортировать извлеченный реактор морским транспортом, рекомендуется также в качестве штольни для хранения реактора брать транспортную штольню и транспортировать в нее реактор вначале морским, а затем автомобильным транспортом. The technical result is achieved in a method for handling a hull reactor of a nuclear power plant, including removing a hull reactor with nuclear fuel from a nuclear power plant, transporting and storing the reactor, in which the coolant is removed from it before storage of the ship’s reactor, in particular, it is proposed remove the coolant from the reactor before transporting it, after removing the coolant from the reactor and before placing the reactor in storage, drain it further, about The abandoned reactor should be filled with a noble inert gas selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon, and the recovered reactor should be transported for storage to an adit, a coastal adit, in particular, the recovered reactor should be transported by sea, it is also recommended as a storage adit take the transport adit and transport the reactor into it first by sea, and then by road.

Изобретение основано на следующем. Поскольку, как известно, теплоносителем замедляются испускаемые ядерным топливом нейтроны, за счет чего повышается критичность ядерного топлива корпусного судового реактора (включающего в себя активную зону с размещенным в ней ядерным топливом и внутризонными элементами, помещенную внутри корпуса реактора с крышкой, а также внутрикорпусные устройства и теплоноситель), и увеличивается вероятность ядерной и радиационной аварии, обусловленной возникновением самопроизвольной цепной реакции в активной зоне корпусного реактора и его разгоном, предложенное удаление теплоносителя до размещения корпусного судового реактора на хранение, в частности, до транспортирования, позволяет предотвратить возможность такой аварии; кроме того, в известном способе присутствие в реакторе паров воды и сложных газов (двуокись углерода, кислород, азот и др.), диссоциирующих под воздействием излучения ядерного топлива активной зоны с образованием реакционно-способных продуктов диссоциации парогазовой среды, вступающих во взаимодействие с внутрикорпусными устройствами, внутризонными элементами, ядерным топливом, корпусом и крышкой реактора, приводит, в конечном счете, к коррозии вышеназванных конструктивных элементов корпусного реактора при хранении реактора, рекомендуемое предложенным способом дополнительное осушение (сушка) корпусного реактора (его внутрикорпусного пространства) после удаления из него теплоносителя и до размещения реактора на хранение, с заполнением этого пространства благородным инертным газом, выбранным из группы, содержащей гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, позволяет удалить из внутрикорпусного пространства реактора парогазовые продукты и тем самым исключить возможность коррозии конструктивных элементов корпусного реактора, включая активную зону, при его хранении в прибрежной штольне, транспортной штольне; выбор в предложенном решении в качестве хранилища для корпусного реактора с активной зоной прибрежной штольни, транспортной штольни, позволяет, с одной стороны, сократить путь транспортирования корпусного судового реактора с активной зоной от места расположения ядерной энергетической установки до хранилища и при этом уменьшить количество перегрузок ядерного топлива, что придает необходимую технологичность способу обращения с корпусным реактором ядерной энергетической установки, и, с другой стороны, обеспечить надежную противоударную защиту при хранении в штольне активной зоны в корпусе реактора. The invention is based on the following. Since, as is known, neutrons emitted by nuclear fuel are slowed down by the coolant, thereby increasing the criticality of the nuclear fuel of the ship’s ship reactor (including the core with the nuclear fuel and intraband elements inside it, placed inside the reactor vessel with a cover, as well as the internals and coolant), and the likelihood of a nuclear and radiation accident due to the occurrence of a spontaneous chain reaction in the core of the reactor vessel and its time increases oxazolidinone proposed coolant removal prior to placing the body of the ship of the reactor for storage, in particular, to transport, allows to prevent such an accident; in addition, in the known method, the presence in the reactor of water vapor and complex gases (carbon dioxide, oxygen, nitrogen, etc.), dissociating under the influence of radiation of nuclear fuel of the active zone with the formation of reactive products of dissociation of the vapor-gas medium, interacting with the internal devices , intraband elements, nuclear fuel, the body and cover of the reactor, ultimately leads to corrosion of the above structural elements of the reactor vessel during storage of the reactor, we recommend additional drainage (drying) of the shell reactor (its internal space) required by the proposed method after removal of the coolant from it and before storage of the reactor, filling this space with a noble inert gas selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon, allows you to remove vapor-gas products from the inside of the reactor vessel and thereby eliminate the possibility of corrosion of structural elements of the reactor vessel, including the active zone, when stored in zhnoy tunnel, transport tunnel; the choice in the proposed solution as a storage for a hull reactor with an active zone of a coastal adit, a transport adit, allows, on the one hand, to shorten the transportation of a hull ship reactor with an active zone from the location of the nuclear power plant to the storage facility and at the same time reduce the number of overloads of nuclear fuel , which gives the necessary adaptability to the method of handling a shell reactor of a nuclear power plant, and, on the other hand, to provide reliable shockproof protection during storage in the adit of the core in the reactor vessel.

Изобретение предлагается осуществлять следующим образом. The invention is proposed as follows.

Пример 1. Предлагается ошвартовать атомную подводную лодку к пирсу, провести вскрытие легкого и прочного корпуса атомной подводной лодки над реактором с введенными в активную зону реактора стержнями системы автоматического регулирования, органами компенсации реактивности, стержнями системы аварийной защиты, извлечь из корпусного реактора один из стержней системы автоматического регулирования, ввести в образованное отверстие заборное устройство от насоса, снабженного приводом и емкостью для размещения теплоносителя, произвести откачку через образованное отверстие из внутрикорпусного пространства реактора теплоносителя в вышеуказанную емкость, возвратить извлеченный стержень на прежнее место в корпусном реакторе, извлечь из атомной подводной лодки реактор с корпусом с крышкой реактора и с активной зоной, установить на патрубки корпуса реактора защитные пробки с двумя по меньшей мере штуцерами, разместить корпус с крышкой реактора с активной зоной и внутрикорпусными устройствами в вертикально расположенный защитный контейнер для транспортирования и хранения ядерного топлива, зафиксировать корпус реактора в защитном контейнере, привести защитный контейнер в горизонтальное положение и слить оставшийся в корпусе реактора теплоноситель через штуцер, затем дополнительно осушить внутрикорпусное пространство реактора продувкой сухим воздухом, вводимым в реактор (и выводимым из него) через вышеназванные штуцера, после чего к одному из указанных штуцеров подсоединить шланг от форвакуумного насоса и произвести вакуумирование внутрикорпусного пространства реактора, после чего отсоединить форвакуумный насос от штуцера, подать через штуцер аргон и заполнить внутрикорпусное пространство реактора аргоном, прекратить подачу аргона и закрыть отверстия штуцеров (навинтить пробки с герметизирующими прокладками), возвратить защитный контейнер в вертикальное положение, переместить защитный контейнер на транспортное судно, на котором транспортировать защитный контейнер с корпусным реактором с внутрикорпусными устройствами с активной зоной к прибрежной штольне, перегрузить защитный контейнер с транспортного судна в прибрежную штольню и поместить на хранение в прибрежной штольне защитный контейнер с корпусом с крышкой реактора с внутрикорпусными устройствами и с активной зоной. Example 1. It is proposed to moor an atomic submarine to the pier, to open a light and strong hull of the atomic submarine above the reactor with the automatic control system rods, reactivity compensation bodies, emergency protection system rods inserted into the reactor core, and remove one of the system rods from the hull reactor automatic regulation, introduce a suction device from the pump equipped with a drive and a tank to accommodate the coolant into the formed hole, through the formed hole from the inside of the coolant reactor vessel to the aforementioned tank, return the extracted rod to its former place in the hull reactor, remove the reactor with the hull with the reactor cover and core from the nuclear submarine, install protective plugs with two at least least fittings, place the vessel with the reactor cover with the core and internal devices in a vertically located protective container for transportation and storage of fuels, fix the reactor vessel in a protective container, bring the protective container into horizontal position and drain the coolant remaining in the reactor vessel through the nozzle, then additionally drain the inside of the reactor by blowing dry air introduced into the reactor (and removed from it) through the above-mentioned nozzles, after why connect a hose to the fore-vacuum pump to one of the indicated fittings and evacuate the reactor internals, then disconnect the fore-vacuum smart pump from the nozzle, feed argon through the nozzle and fill the reactor internals with argon, stop the argon supply and close the nozzle openings (screw plugs with sealing gaskets), return the protective container to the vertical position, move the protective container to the transport vessel on which to transport the protective container with a hull reactor with internal vessels with an active zone to the coastal adit, reload the protective container from the transport vessel to the coastal adit w and placed for storage in a coastal tunnel container with a protective housing with a lid of the reactor internals and with the active area.

Пример 2. То же, что и в примере 1, но корпусный реактор предлагается извлечь из затопленной вблизи от архипелага Новая Земля ядерной энергетической установки атомного ледокола (после подъема в выгородку на палубу подъемно-транспортного судна ядерной энергетической установки с корпусным реактором с аварийной активной зоной) с последующим размещением извлеченного корпусного реактора с аварийной активной зоной в защитный контейнер, установленный на этом судне, затем слить через штуцер защитной пробки патрубка корпуса реактора теплоноситель из внутрикорпусного пространства реактора, затем к одному из указанных штуцеров подсоединить шланг от форвакуумного насоса и произвести вакуумирование (сушку) внутрикорпусного пространства реактора, после осушения внутрикорпусного пространства реактора отсоединить форвакуумный насос от штуцера, подать через штуцер гелий и заполнить внутрикорпусное пространство реактора гелием, прекратить подачу гелия и закрыть отверстия штуцеров (заварить штуцера пробок патрубков корпуса реактора), транспортировать защитный контейнер на этом судне к мелкосидящему судну и после перегрузки на мелкосидящее судно на последнем транспортировать в защитном контейнере корпусный реактор с аварийной активной зоной к причалу на архипелаге Новая Земля, перегрузить защитной контейнер с корпусным реактором на автотрейлер, транспортировать в автотрейлере защитный контейнер с корпусным реактором к транспортной штольне, где извлечь корпусный реактор с аварийной активной зоной из защитного контейнера и перегрузить его в малогабаритный контейнер, установить малогабаритный контейнер на радиационно-защищенное автотранспортное средство, транспортировать малогабаритный контейнер на автотранспортном средстве по транспортной штольне и поместить на хранение в транспортной штольне малогабаритный контейнер с корпусом с крышкой реактора с внутрикорпусными устройствами и с аварийной активной зоной. Example 2. The same as in example 1, but it is proposed to remove the hull reactor from the nuclear power plant of a nuclear icebreaker flooded near the Novaya Zemlya archipelago (after lifting a nuclear power plant with a hull reactor with an emergency core into the baffle on the deck of a cargo transport ship ) with the subsequent placement of the extracted vessel reactor with the emergency core in the protective container installed on this vessel, then drain through the nozzle of the protective plug the nozzle of the reactor vessel spruce from the inside of the reactor, then connect a hose from the fore-vacuum pump to one of the indicated fittings and vacuum (dry) the inside of the reactor, after draining the inside of the reactor, disconnect the fore-pump from the union, feed helium through the union and fill the inside of the reactor with gel helium supply and close the openings of the fittings (brew the fitting of the plugs of the tubes of the reactor vessel), transport the protective container on this vessel to a shallow-sitting vessel and after reloading to a shallow-sitting vessel, at the last one, transport a hull reactor with emergency core to the berth in the Novaya Zemlya archipelago in a protective container, transfer the protective container with the hull reactor to the autotrailer, transport the protective container with the hull reactor to the transport adit in the autotrailer, where to remove the shell reactor with emergency core from the protective container and reload it into a small container, install a small container on p radiation-protected vehicle, transport a small-sized container in a vehicle through a transport adit and place a small-sized container with a housing with a reactor lid with inner shells and an emergency core in the transport adit.

Пример 3. То же, что и в примере 1, но корпусный судовой реактор с активной зоной предлагается извлекать из снимаемой с эксплуатации ядерной энергетической установки с реактором, размещенным в шахте, образованной биозащитой, наземного стенда транспортировать железнодорожным (либо авто) транспортом по суше защитный контейнер с осушенным извлеченным из ядерной энергетической установки корпусным реактором к прибрежной штольне, заполнить внутрикорпусное пространство реактора с активной зоной аргоном, затем поместить на хранение в прибрежной штольне защитный контейнер с корпусным реактором с активной зоной. Example 3. The same as in example 1, but it is proposed to remove a ship’s hull reactor with an active zone from a decommissioned nuclear power plant with a reactor located in a mine formed by bioprotection, transport the protective surface of the ground stand by rail (or road) by land a container with a drained hull reactor extracted from a nuclear power plant to a coastal adit, fill the reactor vessel with an argon core with an argon core, then store in a coastal adit The adit is a protective container with a core reactor with a core.

Изобретение применимо при извлечении, транспортировании и хранении ядерного топлива в корпусном реакторе судов и кораблей с ядерными энергетическими установками с корпусными реакторами, в частности, со снимаемых с эксплуатации атомных подводных лодок, атомных ледоколов. The invention is applicable to the extraction, transportation and storage of nuclear fuel in a hull reactor of ships and ships with nuclear power plants with hull reactors, in particular from decommissioned nuclear submarines, nuclear icebreakers.

Claims

1. The method of handling a hull reactor of a nuclear power plant, comprising removing a hull reactor with nuclear fuel from a nuclear power plant, transporting and storing the reactor, characterized in that the coolant is removed from it before storage of the ship’s reactor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coolant is removed from the reactor prior to transportation of the reactor.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after removing the coolant from the reactor and before placing the reactor in storage, it is additionally drained.

4. The method according to claim 3, characterized in that the dried reactor is filled with a noble inert gas selected from the group consisting of helium, neon, argon, krypton, xenon.

5. The method according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that the recovered reactor is transported for storage in an adit.

6. The method according to claim 5, characterized in that the coastal adit is taken as an adit for storing the reactor.

7. The method according to claim 6, characterized in that the reactor is transported to the coastal adit by sea.

8. The method according to claim 5, characterized in that as the adit for storage of the reactor take transport adit.

9. The method according to claim 8, characterized in that the reactor is transported to the transport adit first by sea, and then by road.