RU2170464C1

RU2170464C1 - Container for storage and shipment of radioactive materials

Info

Publication number: RU2170464C1
Application number: RU99127144A
Authority: RU
Inventors: А.И. Цаплин; В.В. Котович; Д.С. Прокушев; Е.В. Кудинов; Ю.Ю. Гришин; Ю.В. Мошуров
Original assignee: Цаплин Алексей Иванович; Котович Владимир Владимирович; Прокушев Денис Сергеевич; Кудинов Евгений Викторович; Мошуров Юрий Викторович; Гришин Юрий Юрьевич
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: handling of radioactive materials. SUBSTANCE: container has case, cover, inner and outer shells that form shell-to-shell and shell-to-case spaces filled with neutron-absorbing liquid. Top part of outer shell mounts valves provided with nozzles arranged along outer shell of container. Valves are designed to evacuate steam formed during liquid boiling from spaces and to cool down the outer shell. Drain hole provided at bottom of space is closed with easy- melting plug. In the event of fire plug melts and liquid flows out of space through open drain hole. This slows down heating of container due to air cushion formed in the process thereby extending safe time for container under fire conditions. EFFECT: improved safety of container in emergency situations. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к передвижным защитным контейнерам. The invention relates to nuclear technology, namely to mobile protective containers.

Известен упаковочный комплект для транспортировки и хранения радиоактивных и делящихся материалов (а.с. СССР SU N 1299369 A1, кл. G 21 F 5/00, 1984), содержащий кожух с двойными металлическими стенками, между которыми расположена засыпка из гранул цеолита, насыщенного углекислым газом. На наружной стенке кожуха выполнены сужающиеся отверстия, залитые легкоплавким материалом. Недостатком такого изобретения является то, что в качестве теплоизолирующего материала выбрано адсорбирующее газ гранулированное вещество, насыщенное газом. Это вещество и не поддерживающий горение газ нагреваются в зоне пожара до высоких температур (порядка 220^oC).Known packaging for transporting and storing radioactive and fissile materials (as USSR AS SU N 1299369 A1, class G 21 F 5/00, 1984), containing a casing with double metal walls, between which is filled with zeolite granules saturated carbon dioxide. On the outer wall of the casing made narrowing holes, filled with fusible material. A disadvantage of such an invention is that a granular material saturated with gas is selected as a gas-absorbing material as a heat insulating material. This substance and non-burning gas are heated in the fire zone to high temperatures (about 220 ^o C).

Известен контейнер для транспортировки отработавшего ядерного топлива (а. с. СССР SU N 1649946 A1, кл. G 21 F 5/00, 1989), содержащий корпус, крышку, внешнюю и внутреннюю оболочки, образующие между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью, клапаны. Недостатком такого изобретения является то, что время прогрева внутренней поверхности контейнера до безопасной температуры невелико из-за теплопроводности жидкости, оболочек и корпуса. A known container for transporting spent nuclear fuel (A.S. USSR SU N 1649946 A1, class G 21 F 5/00, 1989), comprising a housing, a lid, outer and inner shells that form cavities filled with a neutron-absorbing liquid between themselves and the housing, valves. The disadvantage of this invention is that the time of heating the inner surface of the container to a safe temperature is small due to the thermal conductivity of the liquid, the shells and the housing.

Данное изобретение позволяет увеличить время безопасного пребывания контейнера в очаге пожара. This invention allows to increase the safe stay time of the container in the fire.

Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов, содержащий корпус, крышку, внешнюю и внутреннюю оболочки, образующие между собой и корпусом полости, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью, клапаны, отличается тем, что клапаны расположены в верхней части внешней оболочки и снабжены соплами, направленными вдоль внешней оболочки контейнера, а полость между корпусом и внутренней оболочкой содержит сливное отверстие, закрытое пробкой из легкоплавкого материала. A container for storing and transporting radioactive materials, comprising a valve body, a lid, an outer and inner shell forming a cavity filled with a neutron-absorbing liquid, a valve, are characterized in that the valves are located in the upper part of the outer shell and are equipped with nozzles directed along the outer shell container, and the cavity between the body and the inner shell contains a drain hole closed with a stopper of fusible material.

Предлагаемая конструкция контейнера изображена на чертеже. The proposed container design is shown in the drawing.

Контейнер для хранения и транспортирования радиоактивных материалов содержит корпус 1, крышку 2, внешнюю 3 и внутреннюю 4 оболочки, образующие между собой и корпусом полости 5 и 6, заполненные нейтронопоглощающей жидкостью. В верхней части внешней оболочки 3 прикреплены аварийные гидравлические клапаны, состоящие из поршня 7, пружины 8, стакана 9, выпускного отверстия 10 и сопла 11 для освобождения полости от жидкости путем выпускания пара, возникающего при кипении жидкости, вдоль стенки контейнера, тем самым охлаждая его. Движение поршня происходит за счет роста давления пара внутри полости 5 в процессе выкипания жидкости. Поршень поджат пружиной 8. Жесткость пружины должна обеспечивать надежное срабатывание клапана. Количество клапанов и их размещение выбирается исходя из габаритов контейнера. В нижней части полости 6, образованной корпусом 1 и внутренней оболочкой 4, имеется сливное отверстие, закрытое пробкой 12 из легкоплавкого материала, который, расплавляясь при пожаре, открывает отверстие, и жидкость выливается из полости 6. The container for storing and transporting radioactive materials comprises a housing 1, a lid 2, an outer 3 and an inner 4 shell, forming cavities 5 and 6 between themselves and the housing, filled with a neutron-absorbing liquid. In the upper part of the outer shell 3, emergency hydraulic valves are attached, consisting of a piston 7, a spring 8, a nozzle 9, an outlet 10 and a nozzle 11 for releasing the cavity from the liquid by releasing steam arising from the boiling of the liquid along the container wall, thereby cooling it . The movement of the piston occurs due to the increase in vapor pressure inside the cavity 5 in the process of boiling off the liquid. The piston is preloaded by the spring 8. The spring stiffness must ensure reliable valve actuation. The number of valves and their placement is selected based on the dimensions of the container. In the lower part of the cavity 6, formed by the housing 1 and the inner shell 4, there is a drain hole closed by a plug 12 of fusible material, which, when melted in a fire, opens the hole, and the liquid is poured out of the cavity 6.

Предложенное устройство работает следующим образом. В нормальных условиях транспортирования и хранения, когда давление внутри полости 5 ниже давления срабатывания клапанов, выпускные отверстия 10 закрыты. При пожаре под действием температуры пробка 12 расплавляется, и жидкость вытекает из полости 6. Образуемая воздушная прослойка обладает меньшей по сравнению с жидкостью температуропроводностью, вследствие чего замедляется нагрев внутренней поверхности контейнера. Жидкость внутри полости 5 прогревается до температуры начала парообразования. Из-за высокой теплоты парообразования при кипении (для воды эта величина составляет 2256,8 кДж/кг) поглощается значительная часть подводимой от пожара теплоты, что дополнительно увеличивает время нагрева внутренней поверхности контейнера до безопасной температуры. Образование пара сопровождается ростом давления внутри полости 5 и приводит к срабатыванию аварийных гидравлических клапанов. Поршень 7, продвигаясь вдоль стакана 9, сжимает пружину 8 и открывает выпускное отверстие 10. Пар выходит из сопла 11 вдоль контейнера и охлаждает внешнюю оболочку 3, снижая тем самым температуру на поверхности контейнера. После выкипания жидкости, полость 5 заполняется паровоздушной смесью, температуропроводность которой на порядок ниже температуропроводности жидкости, вследствие чего замедляется нагрев внутренней поверхности контейнера. Увеличение времени безопасного пребывания контейнера в очаге пожара достигается за счет охлаждения оболочки паром и создания воздушной прослойки. The proposed device operates as follows. Under normal conditions of transportation and storage, when the pressure inside the cavity 5 is lower than the pressure of the valves, the outlets 10 are closed. In case of fire under the influence of temperature, the plug 12 melts and the liquid flows out of the cavity 6. The formed air gap has a lower thermal diffusivity compared to the liquid, as a result of which the heating of the inner surface of the container slows down. The fluid inside the cavity 5 is heated to the temperature of the beginning of vaporization. Due to the high heat of vaporization during boiling (for water this value is 2256.8 kJ / kg), a significant part of the heat supplied from the fire is absorbed, which additionally increases the time it takes to heat the inner surface of the container to a safe temperature. The formation of steam is accompanied by an increase in pressure inside the cavity 5 and leads to the emergency hydraulic valves. The piston 7, moving along the cup 9, compresses the spring 8 and opens the outlet 10. The steam exits the nozzle 11 along the container and cools the outer shell 3, thereby reducing the temperature on the surface of the container. After boiling the liquid, the cavity 5 is filled with a vapor-air mixture, the thermal diffusivity of which is an order of magnitude lower than the thermal diffusivity of the liquid, as a result of which the heating of the inner surface of the container slows down. The increase in the safe stay time of the container in the fire is achieved by cooling the shell with steam and creating an air gap.

Пример. Внутренняя стенка корпуса контейнера 1, полости 5 и 6 которого заполнены водой, прогревается до температуры 50^oC за 5 мин при температуре на внешней поверхности 1000^oC. При равных условиях теплового воздействия, но в случае заполнения полости 6 воздухом этого же значения температура достигнет через 3 ч. Это достигается за счет того, что при кипении воды в полости 5 температура внутренней оболочки 4 не превышает 100^oC, и температуропроводность воздуха на порядок меньше температуропроводности воды.Example. The inner wall of the container body 1, the cavities 5 and 6 of which are filled with water, warms up to a temperature of 50 ^o C for 5 min at a temperature on the outer surface of 1000 ^o C. Under equal conditions of heat exposure, but if the cavity 6 is filled with air the temperature will reach the same value after 3 hours. This is achieved due to the fact that when the water boils in the cavity 5, the temperature of the inner shell 4 does not exceed 100 ^o C, and the thermal diffusivity of the air is an order of magnitude lower than the thermal diffusivity of water.

Claims

A container for storing and transporting radioactive materials, comprising a housing, a lid, an outer and inner shell forming cavities between themselves and the housing, filled with neutron-absorbing liquid, valves, characterized in that the valves are located in the upper part of the outer shell and are equipped with nozzles directed along the outer shell container, and the cavity between the body and the inner shell contains a drain hole closed with a stopper of fusible material.