RU2686476C1 - Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage - Google Patents
Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686476C1 RU2686476C1 RU2018120856A RU2018120856A RU2686476C1 RU 2686476 C1 RU2686476 C1 RU 2686476C1 RU 2018120856 A RU2018120856 A RU 2018120856A RU 2018120856 A RU2018120856 A RU 2018120856A RU 2686476 C1 RU2686476 C1 RU 2686476C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- case
- neutron
- spent nuclear
- cast
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к дистанцирующим устройствам, в которых размещаются тепловыделяющие сборки с отработавшим ядерным топливом во время их транспортировки и временного хранения в транспортно упаковочных комплектах (ТУК).The invention relates to nuclear power engineering, in particular to distance devices, in which fuel assemblies with spent nuclear fuel are placed during their transportation and temporary storage in transport packaging kits (TUK).
Известен чехол для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 (Описание изобретения к патенту RU 2593388, приоритет 04.08.2015, опубликовано 10.08.2016, бюл. №22) содержащий центральную трубу, дистанционирующие решетки с шестигранными трубами. Дистанционирующие решетки с шестигранными трубами выполнены в виде скрепленных между собой секций. Каждая секция выполнена из алюминиевого сплава и состоит из центральной трубы, двух дистанционирующих решеток с шестигранными отверстиями. В отверстиях размещены шестигранные трубы. Трубы имеют на концах внутренние шестигранные проточки. В проточки установлены шестигранные направляющие из коррозионно-стойкой стали. Секции установлены на основание, состоящее из дистанционирующей опоры с отверстиями. По оси отверстий с наружной стороны установлены устройства поджима. Несущая труба выполнена из коррозионно-стойкой стали и имеет переходник под грузозахватное устройство.A cover is known for housing and storing spent fuel assemblies of a VVER-1000 reactor (description of invention to patent RU 2593388, priority 08/04/2015, published 08/10/2016, bulletin No. 22) containing a central tube, spacer grids with hexagonal tubes. The spacer grids with hexagonal tubes are made in the form of sections fastened together. Each section is made of aluminum alloy and consists of a central tube, two spacer grids with hexagonal holes. Hexagonal tubes are placed in the holes. The pipes have internal hexagonal grooves at the ends. The grooves are fitted with hexagonal rails made of corrosion-resistant steel. The sections are mounted on a base consisting of a spacer support with holes. A clamping device is installed along the axis of the holes from the outside. Bearing pipe is made of corrosion-resistant steel and has an adapter for lifting device.
Недостатком известного чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 является низкая технологичность конструкции, обусловленная множеством используемых конструктивных элементов, сложностью их изготовления и необходимостью обеспечения высокой точности их монтажа. Еще одним недостатком известного чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 является его высокая стоимость, связанная со сложностью изготовления.A disadvantage of the known cover for the placement and storage of spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor is the low manufacturability of the design, due to the many structural elements used, the complexity of their manufacture and the need to ensure high accuracy of their installation. Another disadvantage of the known cover for the placement and storage of spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor is its high cost associated with the complexity of manufacturing.
Известна конструкция чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 (Описание изобретения к патенту RU 2453007, заявлено 01.04.2011, опубликовано 10.06.2012) содержащего центральную трубу, дистанционирующие решетки с двадцатью трубами, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки. Трубы выполнены в виде шестигранника и установлены они в два кольцевых ряда относительно оси центральной трубы, разделенных промежуточной трубой. Трубы в ряду сопрягаются друг с другом ребрами, а часть граней с наружной стороны облицована накладками радиационной защиты.A well-known construction of a cover for the placement and storage of spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor (description of the invention to patent RU 2453007, declared 04/01/2011, published 10.06.2012) containing a central tube, spacer grids with twenty pipes in which the spent fuel assemblies are placed. The pipes are made in the form of a hexagon and are installed in two annular rows relative to the axis of the central pipe, separated by an intermediate pipe. The pipes in the row are mated with each other by the ribs, and some of the faces on the outside are lined with radiation protection plates.
Недостатком известной конструкции чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 является высокая трудоемкость работ, обусловленная сложностью конструкции чехла, а именно необходимостью установки дистанционирующих решеток, использованием центральной и промежуточной труб, установкой шестигранных труб с образованием между ними пустот. В результате предлагаемой компоновки шестигранных труб контакт между смежными шестигранными трубами осуществляется не по свей их боковой поверхности, а лишь по незначительной ее части, что ограничивает эффективность теплоотвода. Кроме того известна конструкция чехла для размещения и хранения отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 не обеспечивает защиты от нейтронного излучения, что в свою очередь требует встраивания в корпус контейнера транспортно-упаковочного комплекта нейтронной защиты, что ведет к увеличению толщины стенки корпуса контейнера, а следовательно и его диаметрального размера.A disadvantage of the known design of the cover for the placement and storage of spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor is the high complexity of the work, due to the complexity of the design of the cover, namely the need to install spacer grids, using central and intermediate pipes, installing hexagonal tubes with the formation of voids between them. As a result of the proposed arrangement of hexagonal tubes, the contact between adjacent hexagonal tubes is not carried out along its lateral surface, but only along an insignificant part of it, which limits the efficiency of the heat sink. In addition, the construction of a cover for accommodating and storing spent fuel assemblies of the VVER-1000 reactor does not provide protection against neutron radiation, which in turn requires embedding of the transport and packaging set of neutron protection into the container body, which leads to an increase in the wall thickness of the container body, and therefore and its diametral size.
Известна конструкция транспортного упаковочного комплекта для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива (Описание полезной модели к патенту RU 75496, приоритет 27.02.2008, опубликовано 10.08.2008, бюл. №22), включающего выполненный из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом корпус, внутреннюю и внешнюю крышки, чехол и демпферы. Корпус имеет продольные каналы, заполненные термостойким полиэтиленом. Для увеличения поверхности передачи тепла между чехлом, корпусом контейнера и окружающим воздухом наружная поверхность корпуса контейнера имеет кольцевые точеные ребра, а внутренняя поверхность корпуса контейнера и наружная поверхность чехла имеют сопряженные ребра охлаждения, обеспечивающие интенсификацию теплоотвода от отработавших тепловыделяющих сборок, помещенных в чехол контейнера, к корпусу контейнера и далее в окружающую среду. Чехол выполнен металлическим литым с каналами для установки тепловыделяющих сборок. При этом на наружной поверхности чехла выполнены ребра охлаждения сопрягаемые с ребрами охлаждения на внутренней поверхности корпуса.A known design of the transport packaging for transporting and storing spent nuclear fuel (Description of the utility model to the patent RU 75496, priority 27.02.2008, published 10.08.2008, Bull. No. 22), including a body made of high-strength nodular cast iron, internal and external covers, case and dampers. The case has longitudinal channels filled with heat-resistant polyethylene. To increase the heat transfer surface between the cover, the container body and the surrounding air, the outer surface of the container body has annular chiseled ribs, and the inner surface of the container body and the outer surface of the case have mating cooling fins, which intensify the heat sink from spent fuel assemblies placed in the container case. container body and further into the environment. The case is made of metal cast with channels for the installation of fuel assemblies. At the same time, on the outer surface of the cover there are cooling fins mated with cooling fins on the inner surface of the case.
Недостатком конструкции известного транспортного упаковочного комплекта для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива является низкая технологичность конструкции чехла, обусловленная необходимостью изготовления, установки и снятия стержней, формирующих каналы для установки тепловыделяющих сборок, в литом корпусе при его изготовлении, а также необходимостью точной механической обработки каналов для установки тепловыделяющих сборок. К недостаткам относится также высокая стоимость конструкции обусловленная высокой трудоемкостью работ по ее изготовлению. К недостаткам также относится отсутствие в чехле защиты от нейтронного излучения, что в свою очередь требует выполнения в корпусе продольных каналов, заполнение их нейтронно-защитным материалом (термостойким полиэтиленом), что ведет к увеличению толщины стенки корпуса контейнера, а, следовательно, и его диаметрального размера.The disadvantage of the design of the known transport packaging kit for transportation and storage of spent nuclear fuel is the low manufacturability of the cover design, due to the need to manufacture, install and remove rods, forming channels for installing fuel assemblies in a molded case during its manufacture, as well as the need for accurate machining of channels installation of fuel assemblies. The disadvantages include the high cost of construction due to the high complexity of the work on its production. The disadvantages also include the absence in the case of protection against neutron radiation, which in turn requires the implementation of longitudinal channels in the case, filling them with neutron-protective material (heat-resistant polyethylene), which leads to an increase in the wall thickness of the container body, and, consequently, its diametrically size.
Наиболее близкой и взятой за прототип является известная конструкция биметаллического чехла для ТУК (Описание полезной модели к патенту RU 171956, заявлено 07.12.2016, опубликовано 22.06.2017), включающая литой корпус, в котором каналы для размещения тепловыделяющих сборок образованы влитыми профильными металлическими трубами с плоскими гранями, неподвижно зафиксированными в литом корпусе за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава чугуна при изготовлении отливки литого корпуса.The closest and taken as a prototype is the well-known construction of a bimetallic cover for TUK (Description of the utility model to patent RU 171956, declared December 7, 2016, published on 06/22/2017), including a molded case in which the channels for the placement of fuel assemblies are formed by molded shaped metal pipes with flat edges fixed in a molded case due to shrinkage that occurs in the process of melt cast iron crystallization during the manufacture of a molded case casting.
Недостатком известной конструкции биметаллического чехла для ТУК является его большой диаметральный размер, что обусловлено необходимостью исполнения каналов для размещения тепловыделяющих сборок на некотором расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить тепловые мосты для отвода тепла от боковых поверхностей центральных каналов к наружной поверхности чехла. Кроме того, высокопрочный чугун обеспечивает защиту от гамма излучения, но не обеспечивает защиты от нейтронного излучения, что в свою очередь требует встраивания в корпус контейнера транспортно-упаковочного комплекта нейтронной защиты, что ведет к увеличению толщины стенки корпуса контейнера, а, следовательно, и его диаметрального размера.A disadvantage of the known construction of a bimetallic cover for a TUK is its large diametral size, which is caused by the need to have channels for accommodating fuel assemblies at some distance from each other to provide thermal bridges to remove heat from the side surfaces of the central channels to the outer surface of the cover. In addition, high-strength cast iron provides protection against gamma radiation, but does not provide protection against neutron radiation, which in turn requires embedding in the container body of the transport and packaging neutron protection package, which leads to an increase in the thickness of the container body wall, and, consequently, its diametral size.
Технический результат предлагаемого чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива заключается в придании чехлу высоких нейтронно-защитных свойств при обеспечении улучшенного теплоотвода от тепловыделяющих сборок, устанавливаемых в соответствующих каналах, к наружной поверхности литого корпуса чехла.The technical result of the proposed container case for transporting and storing spent nuclear fuel consists in imparting to the case high neutron-protective properties while providing improved heat removal from the heat-generating assemblies installed in the respective channels to the outer surface of the molded case of the case.
Достигается технический результат тем, что в чехле контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, включающем литой корпус с влитыми профильными металлическими трубами 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, наружные поверхности сопрягаемых друг с другом плоских граней труб облицованы медными листами, пространство между наружной поверхностью труб внешнего кольцевого ряда, и внутренней поверхностью литого корпуса заполнено вставками из нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала литого корпуса, образующими сплошную стенку, препятствующую свободному пролету нейтронов в радиальных направлениях, конструкция неподвижно зафиксирована за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава металла при изготовлении отливки литого корпуса.The technical result is achieved by the fact that in the case of a container for transporting and storing spent nuclear fuel, including a molded case with poured metal pipes with flat edges that form channels for installing fuel assemblies, the pipes are installed in annular rows close to each other with matching along flat edges around the central tube, the outer surfaces of the flat faces of the pipes mating with each other are lined with copper sheets, the space between the outer surface of the tubes an annular row, and the inner surface of the cast case is filled with inserts of neutron-protective material with a melting temperature higher than the melting temperature of the material of the cast case, forming a solid wall preventing neutrons from flying in radial directions, the design is fixed by the shrinkage occurring during the process of melt metal crystallization in the manufacture of cast cast body.
На фиг. 1 представлен чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива в осевом сечении.FIG. 1 shows the case of a container for transporting and storing spent nuclear fuel in axial section.
На фиг. 2 представлено сечение А-А чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.FIG. 2 shows a section AA of a container cover for transporting and storing spent nuclear fuel.
На фиг. 3 представлен вид В чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.FIG. 3 is a view of the cover of a container for transporting and storing spent nuclear fuel.
На фиг. 4 показан общий вид, совмещенный с разрезом, контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива с чехлом согласно изобретения.FIG. 4 shows a general view, combined with a cut, of a container for transporting and storing spent nuclear fuel with a sheath according to the invention.
Предлагаемый чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива включает литой корпус 1 с каналами для установки тепловыделяющих сборок. Каналы образованы влитыми профильными металлическими трубами 2 с плоскими гранями. Трубы 2 установлены кольцевыми рядами вплотную друг к другу с сопряжением по плоским граням вокруг центральной трубы. Наружные поверхности сопрягаемых друг с другом плоских граней труб 2 облицованы медными листами 3, которые обеспечивают улучшенный отвод тепла от труб 2 к корпусу 1.The proposed container case for transporting and storing spent nuclear fuel includes a molded
В настоящее время в атомной промышленности с целью предотвращения возникновения самопроизвольной цепной ядерной реакции в тепловыделяющих сборках, устанавливаемых в каналы чехла, для изготовления профильных металлических труб 2 используется бористая сталь ЧС82 (04Х14ТЗР1Ф), которая за счет содержания бора обладает свойством поглощения нейтронов. Поскольку трубы 2 выполнены из материала с невысоким коэффициентом теплопроводности и установлены в несколько кольцевых рядов вплотную друг к другу с сопряжением по плоским граням вокруг центральной трубы, то облицовка наружных поверхностей сопрягаемых друг с другом плоских граней труб 2 медными листами 3 обеспечит улучшенный теплоотвод от труб 2 к литому корпусу 1. Благодаря тому, что контакт между сопрягаемыми поверхностями труб 2 осуществляется через медные листы 3, а, как известно, медь обладает высоким коэффициентом теплопроводности, будет обеспечиваться улучшенный теплоотвод от всех труб 2, в том числе и центральной, и тем самым исключаться возникновение неконтролируемой ядерной реакции в тепловыделяющих сборках, установленных в каналах чехла для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива. Кроме того, медь является материалом, легко поддающимся механической обработке, что способствует обеспечению высокой технологичности изготовления конструкции.Currently, in the nuclear industry, in order to prevent the occurrence of spontaneous nuclear chain reaction in fuel assemblies installed in the channels of the cover, boron steel CHS82 (04X14TZR1F) is used to manufacture
При изготовлении литого корпуса 1 чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива может быть использован, например, высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ), который хорошо себя зарекомендовал в качестве материала для изготовления корпусов контейнеров для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива в составе транспортно-упаковочных комплектов.In the manufacture of a molded
Для придания чехлу контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива нейтронно-защитных свойств пространство между наружной поверхностью труб внешнего кольцевого ряда и внутренней поверхностью литого корпуса 1 заполняют вставками 8, 9, 10 из нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала литого корпуса, образующими сплошную стенку, препятствующую свободному пролету нейтронов в радиальных направлениях.To give the case a container for transporting and storing spent nuclear fuel with neutron-protective properties, the space between the outer surface of the tubes of the outer ring row and the inner surface of the molded
Одним из примеров выполнения нейтронной защиты является выполнение вставок 8, 9, таким образом, чтобы они образовывали замкнутое кольцо в поперечном сечении чехла. Вставки 10 установлены таким образом, чтобы перекрывать стыки между вставками 8, 9. Вставки 10 необходимы для предотвращения прямого пролета нейтронов, через возможные зазоры в стыке граней сопряженных друг с другом вставок 8, 9.One example of the neutron protection is the implementation of
В качестве нейтронно-защитного материала 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%. При изготовлении отливки литого корпуса 1 трубы 2 и охватывающие их вставки из нейтронно-защитного материала 8, 9, 10 оказываются неподвижно соединенными за счет усадки, происходящей в процессе кристаллизации расплава металла отливки литого корпуса 1. Вставки 8, 9, 10 имеют разные форму и геометрические размеры поперечного сечения и могут быть выполнены из графита с разным содержанием добавок бора и гадолиния, чтобы обеспечить одинаковую эффективность защиты от нейтронного излучения с учетом их формы и геометрических размеров сечений.Graphite can be used as a neutron-protective material, a material that has found wide application in thermal reactors as a neutron moderator. Boron-containing (boron) graphite, graphite with the addition of gadolinium, graphite with the addition of boron and gadolinium in a total volume of 0-10%. In the manufacture of casting the
В настоящее время преимущественное применение в качестве нейтронной защиты ТУК нашли твердые водородосодержащие материалы, среди которых наибольшей концентрацией водорода обладают полиэтилен, полипропилен. Недостатком нейтронной защиты на основе полиэтилена и полипропилена является то, что при воздействии повышенных температур они размягчаются, изменяют свои геометрические параметры и подвергаются частичной деструкции с выделением газов и ростом давления в занимаемом ими объеме до величин, опасных для конструкции наружной оболочки ТУК. Кроме того, недостатком нейтронной защиты из полипропилена является то, что этот материал обладает намного более высоким, по сравнению с металлом коэффициентом температурного линейного расширения (больше в 13 раз) [Описание изобретения к патенту RU 2522580, заявлено 31.07.2012, опубликовано 20.07.20141.At present, solid hydrogen-containing materials have found primary use as neutron protection for TUK, among which polyethylene and polypropylene have the highest hydrogen concentration. The disadvantage of neutron protection based on polyethylene and polypropylene is that when exposed to elevated temperatures, they soften, change their geometrical parameters and undergo partial destruction with evolution of gases and increase in pressure in the volume occupied by them to values that are dangerous for the outer shell of the TUK. In addition, the lack of neutron protection of polypropylene is that this material has a much higher compared with the metal coefficient of temperature linear expansion (more than 13 times) [Description of the invention to the patent RU 2522580, announced 31.07.2012, published 07/20/20141 .
Данные о длине свободного пробега быстрых нейтронов в различных материалах приведены в таблице 1 [Радиация. - Электронный ресурс.URL: http://portal.tpu.ru/SHARED/a/ALEXTPUFTF/uchebnye-mat/iinph/Tab1 /radiation.pdf].Data on the mean free path of fast neutrons in various materials are given in Table 1 [Radiation. - Electronic Resource.URL: http://portal.tpu.ru/SHARED/a/ALEXTPUFTF/uchebnye-mat/iinph/Tab1 /radiation.pdf].
Сравнительный анализ нейтронной защиты из полиэтилена и графита показывает, что чистый графит в 1,7 раза хуже замедляет нейтроны по сравнению с полиэтиленом, но с учетом добавок к графиту в виде бора и гадолиния его нейтронно-защитные способности будут возрастать, уменьшая разницу в эффективности по сравнению с полиэтиленом. Кроме того графит обладает рядом преимуществ перед материалами с содержанием водорода.A comparative analysis of neutron protection from polyethylene and graphite shows that pure graphite slows down neutrons 1.7 times worse than polyethylene, but taking into account the additions to graphite in the form of boron and gadolinium, its neutron-protective abilities will increase, reducing the difference in efficiency compared with polyethylene. In addition, graphite has several advantages over materials containing hydrogen.
Преимуществами графита являются высокая прочность, хорошая податливость механической обработке, высокая теплопроводность и незначительное тепловое расширение. Графит имеет коэффициент теплопроводности существенно выше, чем у чугуна с шаровидным графитом из которого изготовлен корпус. Графит является хорошим проводником тепла, благодаря чему будет обеспечен улучшенный отвод тепла от тепловыделяющих сборок, установленных в каналах, образованных трубами 2, к наружной поверхности литого корпуса 1.The advantages of graphite are high strength, good machinability, high thermal conductivity and low thermal expansion. Graphite has a coefficient of thermal conductivity significantly higher than that of nodular cast iron from which the body is made. Graphite is a good conductor of heat, which will ensure improved heat removal from the fuel assemblies installed in the channels formed by the
Борный графит обладает хорошими нейтронно-поглощающими свойствами и малой остаточной активностью. Благодаря наличию бора борный графит имеет более совершенную структуру, повышенную прочность, лучшую способность поглощать нейтроны. Борный графит приготовляют из смеси графита и какого-либо соединения бора (В4С, В203 и др.). Лист из борного графита толщиной 2,5 см (с массовым содержанием бора до 4%) ослабляет плотность потока тепловых нейтронов в 400 раз [Защита от ионизирующих излучений. - Электронный ресурс.URL:Boric graphite has good neutron-absorbing properties and low residual activity. Due to the presence of boron boron graphite has a more perfect structure, increased strength, better ability to absorb neutrons. Boric graphite is prepared from a mixture of graphite and any boron compound (B4C, B203, etc.). A sheet of boron graphite 2.5 cm thick (with a mass content of boron up to 4%) weakens the flux density of thermal neutrons 400 times [Protection from ionizing radiation. - Electronic Resource.URL:
http://zinref.ru/000_uchebniki/05300_tehnika_bezopasnosti/010_00_00_voprosid_ozimetria_nosovski_1998/007.htm].http://zinref.ru/000_uchebniki/05300_tehnika_bezopasnosti/010_00_00_voprosid_ozimetria_nosovski_1998/007.htm].
В атомной технике гадолиний нашел применение для защиты от нейтронов, так как этот элемент обладает наивысшей способностью к захвату нейтронов из всех стабильных изотопов. Его сечение равно 46000 барн. Из всех изотопов гадолиния наивысшей способностью к захвату нейтронов обладает его изотоп гадолиний-157 (сечение захвата превышает 150000 барн) [Справочник химика. - Электронный ресурс. URL:http://chem21.info/page/005059191229237063075030088004015245202249173107/].In the atomic technology, gadolinium has been used for protection against neutrons, since this element has the highest ability to capture neutrons from all stable isotopes. Its cross section is 46,000 barn. Of all gadolinium isotopes, its gadolinium-157 isotope has the highest neutron capture capacity (capture section exceeds 150000 barn) [Chemist Handbook. - Electronic resource. URL: http: //chem21.info/page/005059191229237063075030088004015245202249173107/].
Графитовые вставки 8, 9, 10 изготавливают из заготовок полученных по известной технологии производства графитовых электродов электродуговых печей с добавками оксидов бора и гадолиния.Graphite inserts 8, 9, 10 are made from blanks obtained by the well-known production technology of graphite electrodes of electric arc furnaces with additions of boron and gadolinium oxides.
Снизу к чехлу контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива прикрепляют механическим соединением, например, болтовым соединением, поддон 4 с отверстиями, расположенными в соответствии с трубами 2. Поддон 4 служит опорой для тепловыделяющих сборок при эксплуатации чехла в составе контейнера транспортно-упаковочного комплекта для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива и обеспечивает возможность слива дезактивационных растворов при его обеззараживании.The bottom of the container cover for transporting and storing spent nuclear fuel is attached by mechanical connection, for example, bolted connection, a pallet 4 with openings arranged in accordance with
На верхнем торце 6 чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного на внутренней поверхности его корпуса выполняют ступень для формирования фланца с целью обеспечения возможности установки крышки 7.At the
На внутренней поверхности верхнего торца 6 чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива выполняют защитное покрытие, стойкое к воздействию дезактивационных растворов, устанавливают крышку 5, защищающую торцы вставок 8, 9, 10 от воздействия дезактивационных растворов и верхнюю крышку 7, которая в свою очередь является внутренней крышкой контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива в составе транспортно-упаковочного комплекта.On the inner surface of the
Работает предлагаемое изобретение следующим образом. Чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива является несъемным по отношению к корпусу контейнера. Чехол контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива устанавливают в корпус контейнера транспортно-упаковочного комплекта по посадке с натягом, либо устанавливают в литейную форму в качестве литейного стержня при изготовлении отливки корпуса контейнера, в результате они будут соединены между собой за счет усадки металла при остывании отливки корпуса контейнера.Works the invention as follows. The case of a container for transporting and storing spent nuclear fuel is not removable in relation to the container body. The cover of the container for transporting and storing spent nuclear fuel is installed in the container body of a transport packaging package for fit with a fit, or installed in a mold as a core during the manufacture of a container body casting, as a result they will be interconnected by shrinking the metal during cooling casting the container body.
Снаружи в полости донной части корпуса контейнера размещают нейтронную защиту 13 и устанавливают крышку 14. В каналы чехла устанавливают тепловыделяющие сборки, устанавливают на верхний торец 6 чехла крышку 7, размещают над ней нейтронную защиту 11, устанавливают наружную крышку контейнера 12.
Во время эксплуатации чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива тепло излучаемое тепловыделяющими сборками передается трубам 2, и отводится от них через медные листы 3, облицовывающие трубы 2.During operation of the container cover for transporting and storing spent nuclear fuel, the heat emitted by the fuel assemblies is transferred to
Реализуется предлагаемое изобретение следующим образом.Implemented the invention as follows.
В литейную форму в качестве литейных стержней устанавливают металлические трубы 2 и вставки из нейтронно-защитного материала 8, 9, 10, литейную форму заполняют расплавом металла. По мере остывания расплава металла происходит его кристаллизация при этом металлические трубы 2 и вставки 8, 9, 10 оказываются надежно закрепленными в отливке за счет усадки, происходящей в результате кристаллизации расплава металла при его остывании. В результате образуется отливка чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива. Затем полученную отливку чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива направляют на механическую обработку, далее к ее нижней части посредством механического соединения, крепят поддон 4. На верхнем торце чехла контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива выполняют защитное покрытие, стойкое к воздействию дезактивационных растворов и устанавливают крышку 5.
Благодаря тому, что пространство между наружной поверхностью медных листов, обрамляющих трубы внешнего кольцевого ряда и внутренней поверхностью литого корпуса чехла заполнено вставками из нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала литого корпуса обеспечивается возможность фиксации конструкции за счет усадки происходящей в процессе кристаллизации расплава металла при изготовлении отливки литого корпуса. Достоинствами предлагаемого изобретения являются: - облицовка наружных поверхностей сопрягаемых друг с другом плоских граней труб медными листами обеспечивает улучшенный теплоотвод от всех тепловыделяющих сборок, установленных в каналах чехла и предотвращает тем самым возникновение самопроизвольной цепной реакции по причине перегрева тепловыделяющих сборок;Due to the fact that the space between the outer surface of the copper sheets framing the pipes of the outer annular row and the inner surface of the cast case body is filled with inserts of neutron-protective material with a melting temperature above the melting temperature of the material of the cast body, it is possible to fix the structure due to shrinkage of the melt that occurs during crystallization metal in the manufacture of cast cast body. The advantages of the invention are: - lining the outer surfaces of the flat faces of the pipes mating with each other with copper sheets provides improved heat dissipation from all fuel assemblies installed in the channels of the cover and thereby prevents the occurrence of spontaneous chain reaction due to overheating of the fuel assemblies;
- обеспечивается компактное расположение каналов для размещения тепловыделяющих сборок ввиду отсутствия свободного пространства между ними, отсутствуют дополнительные крепежные элементы в виде дистанционирующих решеток;- provides a compact arrangement of channels to accommodate fuel assemblies due to the lack of free space between them, there are no additional fasteners in the form of spacer grids;
- преимущественное применение в качестве нейтронной защиты получило использование полиэтилена, но его недостатком является низкая температура плавления (порядка 115°С), что требует его установки на определенном удалении от источника нейтронного излучения в месте которое подвергается нагреву до меньших температур. Таким местом является стенка корпуса контейнера, что ведет к усложнению конструкции корпуса контейнера и повышению трудоемкости его изготовления. Нейтронная защита устанавливается в стенке корпуса контейнера транспортно-упаковочного комплекта для чего на концентрических диаметрах в шахматном порядке, со смещением в радиальном и угловом направлениях, таким образом, чтобы обеспечить их перекрытие по радиальным линиям, выполняют путем механической обработки два ряда продольных глухих отверстий глубиной до 6 м. Данные отверстия заполняют стержнями из нейтронно защитного материала - полиэтилена. Оставшиеся перемычки между отверстиями обеспечивают отвод тепла от чехла к наружной поверхности корпуса устройства. В виду того, что наружный диаметр контейнера ограничен размерами технологического оборудования хранилищ для отработавшего ядерного топлива, ребра охлаждения на наружной поверхности корпуса имеют ограниченную площадь, которой оказывается недостаточно при увеличении тепловыделяющих сборок более 18 штук.- predominant use as neutron protection has received the use of polyethylene, but its disadvantage is the low melting point (about 115 ° C), which requires its installation at a certain distance from the source of neutron radiation in a place that is heated to lower temperatures. Such a place is the wall of the container body, which leads to a complication of the design of the container body and an increase in the labor intensity of its manufacture. Neutron protection is installed in the container case wall of the transport and packaging set, for which concentric diameters are staggered, shifted in the radial and angular directions, so as to ensure their overlap along the radial lines, two rows of longitudinal blind holes with depth to 6 m. These holes are filled with rods of neutron-protective material - polyethylene. The remaining bridges between the holes provide heat removal from the cover to the outer surface of the device. In view of the fact that the outer diameter of the container is limited by the size of the technological equipment of storage facilities for spent nuclear fuel, the cooling fins on the outer surface of the case have a limited area, which is insufficient with increasing fuel assemblies for more than 18 pieces.
Использование нейтронно-защитного материала с высокой температурой плавления позволяет установить нейтронную защиту вблизи от источника нейтронного излучения непосредственно в чехле контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, а не в его корпусе. Благодаря тому, что пространство между наружной поверхностью труб внешнего кольцевого ряда, и внутренней поверхностью литого корпуса чехла заполнено вставками из нейтронно-защитного материала, образующими сплошную стенку, препятствующую свободному пролету нейтронов в радиальных направлениях, становится возможным уменьшить толщину стенки корпуса контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива и соответственно его габаритный размер, либо при сохранении наружного габаритного размера появляется возможность увеличить размер ребер охлаждения на наружной поверхности корпуса контейнера и тем самым улучшить теплоотвод от него.The use of a neutron-protective material with a high melting point makes it possible to install neutron protection in the vicinity of the neutron source directly in the container cover for transporting and storing spent nuclear fuel, and not in its case. Due to the fact that the space between the outer surface of the tubes of the outer annular row and the inner surface of the cast case body is filled with inserts made of neutron-protective material, forming a solid wall that prevents the free passage of neutrons in radial directions, it becomes possible to reduce the wall thickness of the container body for transporting and storing spent nuclear fuel and, accordingly, its overall size, or while maintaining the outer overall size, it is possible increase the size of the cooling fins on the outer surface of the container body and thereby improve the heat dissipation from it.
Кроме того размещение нейтронной защиты в чехле позволяет отказаться от трудоемкой операции по сверлению глубоких (до 6 м) отверстий в стенке корпуса для размещения нейтронной защиты, и тем самым повысить технологичность изготовления корпуса контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.In addition, the placement of neutron protection in the case eliminates the time-consuming operation of drilling deep (up to 6 m) holes in the housing wall to accommodate neutron protection, and thereby improve the manufacturability of the container body for transporting and storing spent nuclear fuel.
- использование нейтронно-защитного материала с температурой плавления выше температуры плавления материала литого корпуса позволяет установить нейтронную защиту во время изготовления отливки корпуса и неподвижно зафиксировать конструкцию за счет усадки происходящей в процессе кристаллизации расплава металла при изготовлении отливки литого корпуса, что способствует повышению технологичности конструкции за счет исключения дополнительных сборочных операций.- the use of neutron-protective material with a melting point higher than the melting temperature of the material of the cast body allows you to install neutron protection during the manufacture of the casting body and still fix the structure due to shrinkage of the molten metal during crystallization during the manufacture of the cast body casting exceptions additional assembly operations.
БИБЛИОГРАФИЯBIBLIOGRAPHY
1. Описание изобретения к патенту RU 2593388, приоритет 04.08.2015, опубликовано 10.08.2016, бюл. №22.1. Description of the invention to the patent RU 2593388, priority 08/04/2015, published 08/10/2016, bull. №22.
2. Описание изобретения к патенту RU 2453007, заявлено 01.04.2011, опубликовано 10.06.2012.2. Description of the invention to the patent RU 2453007, declared 04/01/2011, published 10.06.2012.
3. Описание полезной модели к патенту RU 75496, приоритет 27.02.2008, опубликовано 10.08.2008, бюл. №22.3. Description of the utility model to the patent RU 75496, priority 27.02.2008, published 10.08.2008, Bull. №22.
4. Описание полезной модели к патенту RU 171956, заявлено 07.12.2016, опубликовано 22.06.2017.4. Description of the utility model for patent RU 171956, announced 12/07/2016, published on 06/22/2017.
5. Описание изобретения к патенту RU 2522580, заявлено 31.07.2012, опубликовано 20.07.2014.5. Description of the invention to the patent RU 2522580, declared 31.07.2012, published July 20, 2014.
6. Радиация. - Электронный ресурс. URL:6. Radiation. - Electronic resource. URL:
http://portal.tpu.ru/SHARED/a/ALEXTPUFTF/uchebnyemat/iinph/Tab1/radiation.pdf.http://portal.tpu.ru/SHARED/a/ALEXTPUFTF/uchebnyemat/iinph/Tab1/radiation.pdf.
7. Защита от ионизирующих излучений. - Электронный ресурс.7. Protection against ionizing radiation. - Electronic resource.
URL:http://zinref.ru/000_uchebniki/05300_tehnika_bezopasnosti/010_00_00_voprosi_dozimetria_nosovski_1998/007.htm.URL: http: //zinref.ru/000_uchebniki/05300_tehnika_bezopasnosti/010_00_00_voprosi_dozimetria_nosovski_1998/007.htm.
8. Справочник химика. - Электронный ресурс.8. Reference chemist. - Electronic resource.
URL: http://chem21.info/page/00505919122923 7063075030088004015245202249173107/.URL: http://chem21.info/page/00505919122923 7063075030088004015245202249173107 /.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120856A RU2686476C1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120856A RU2686476C1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2686476C1 true RU2686476C1 (en) | 2019-04-29 |
Family
ID=66430287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018120856A RU2686476C1 (en) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2686476C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020251383A1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | Акционерное Общество "Федеральный Центр Ядерной И Радиационной Безопасности" | Container for transporting and/or storing spent fuel assemblies |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5438597A (en) * | 1993-10-08 | 1995-08-01 | Vectra Technologies, Inc. | Containers for transportation and storage of spent nuclear fuel |
EP1434239B1 (en) * | 2002-12-24 | 2008-02-06 | GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH | Container for transporting and storing heat releasing materials, spent nuclear fuel assemblies or vitrified high active waste comprising shells |
RU78979U1 (en) * | 2008-07-14 | 2008-12-10 | Открытое акционерное общество "Инженерный центр ядерных контейнеров" (ОАО "ИЦЯК") | SPARE NUCLEAR FUEL COVER |
RU140520U1 (en) * | 2014-02-12 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Инженерный центр ядерных контейнеров" (ОАО "ИЦЯК") | SPARE NUCLEAR FUEL COVER |
-
2018
- 2018-06-05 RU RU2018120856A patent/RU2686476C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5438597A (en) * | 1993-10-08 | 1995-08-01 | Vectra Technologies, Inc. | Containers for transportation and storage of spent nuclear fuel |
EP1434239B1 (en) * | 2002-12-24 | 2008-02-06 | GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH | Container for transporting and storing heat releasing materials, spent nuclear fuel assemblies or vitrified high active waste comprising shells |
RU78979U1 (en) * | 2008-07-14 | 2008-12-10 | Открытое акционерное общество "Инженерный центр ядерных контейнеров" (ОАО "ИЦЯК") | SPARE NUCLEAR FUEL COVER |
RU140520U1 (en) * | 2014-02-12 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Инженерный центр ядерных контейнеров" (ОАО "ИЦЯК") | SPARE NUCLEAR FUEL COVER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020251383A1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | Акционерное Общество "Федеральный Центр Ядерной И Радиационной Безопасности" | Container for transporting and/or storing spent fuel assemblies |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9672948B2 (en) | Cask apparatus, system and method for transporting and/or storing high level waste | |
US9293229B2 (en) | Ventilated system for storing high level radioactive waste | |
US7994380B2 (en) | Apparatus for transporting and/or storing radioactive materials having a jacket adapted to facilitate thermosiphon fluid flow | |
EP0116412A1 (en) | A casing for radioactive materials and a method of manufacture of the same | |
JP2016211856A (en) | Spent nuclear fuel assembly container, assembly of spent nuclear fuel assembly containers, and method of assembling spent nuclear fuel assembly container | |
RU2642853C1 (en) | Container case for transportation and storage of spent nuclear fuel | |
RU2707871C1 (en) | Container cover for transportation and storage of spent reactor fuel assembly | |
RU2465662C1 (en) | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel | |
RU2686476C1 (en) | Container cover for spent nuclear fuel transportation and storage | |
RU2510770C1 (en) | Container for spent nuclear fuel transportation and/or storage | |
RU171956U1 (en) | BIMETALLIC BODY CASE | |
RU187096U1 (en) | CONTAINER FOR TRANSPORTATION AND STORAGE OF WASTE NUCLEAR FUEL | |
RU2459295C1 (en) | Outer container set for used nuclear reactor fuel rod arrays | |
RU140520U1 (en) | SPARE NUCLEAR FUEL COVER | |
RU2707868C1 (en) | Container for transportation and / or storage of spent fuel assemblies | |
RU2711078C1 (en) | Dual-purpose container for transportation and storage of spent nuclear fuel | |
RU2479876C1 (en) | Container to transport and/or store spent nuclear fuel | |
RU2686457C1 (en) | Container housing for transportation and storage of spent nuclear fuel | |
RU2463677C1 (en) | Shipping packaging set for spent fuel assemblies of nuclear reactors | |
RU171909U1 (en) | TUK CONTAINER WITH REMOVABLE COVER | |
RU153580U1 (en) | SPARE NUCLEAR FUEL COVER | |
RU2510721C1 (en) | Container for spent nuclear fuel transportation | |
JP2006170795A (en) | Radioactive material storage vessel, and radioactive material storage method | |
RU2646852C1 (en) | Method of manufacture of container casing for tuk with casing from high-duty cast iron with globular graphite | |
JP2007033242A (en) | Spent fuel storage container |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200606 |