RU2722214C1 - Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов - Google Patents
Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722214C1 RU2722214C1 RU2019128906A RU2019128906A RU2722214C1 RU 2722214 C1 RU2722214 C1 RU 2722214C1 RU 2019128906 A RU2019128906 A RU 2019128906A RU 2019128906 A RU2019128906 A RU 2019128906A RU 2722214 C1 RU2722214 C1 RU 2722214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- case
- container
- foam metal
- radioactive wastes
- 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
- G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
-
- 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
- G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
- G21F5/08—Shock-absorbers, e.g. impact buffers for containers
-
- 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
- G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
- G21F5/12—Closures for containers; Sealing arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Изобретение относится к области ядерных технологий. Контейнер для хранения, транспортировки и захоронения твердых радиоактивных отходов содержит пенал из реакционноспеченного карбида кремния, содержащего свободный кремний в количестве 3-30 мас.%, на поверхность которого нанесен слой газофазного карбида кремния. Наружный слой пенала выполнен из пенометалла с открытой пористостью 60-70% и размером пор 5-6 мм, в поры засыпан порошок карбида бора дисперсностью 40-50 мкм, являющийся защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО. В пенал из карбида кремния помещена канистра из нержавеющей стали толщиной 1-1,5 мм для размещения радиоактивных отходов. Зазор между внутренней поверхностью пенала из карбида кремния и канистрой из нержавеющей стали, составляющий 5 мм, заполнен порошком карбида бора, являющимся защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО. Пенал из карбида кремния герметизирован крышкой из карбида кремния методом реакционной сварки. В качестве пенометалла с открытой пористостью использован пенометалл, выбранный из группы металлов, включающей титан, алюминий, медь и др. Изобретение позволяет повысить прочность контейнера для твердых радиоактивных отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области ядерных технологий, в частности к устройствам для защиты окружающей среды от экологически опасных материалов, и может быть использовано для хранения, транспортировки и захоронения особо токсичных отходов, таких как радиоактивные отходы АЭС, атомных судов морского флота, токсичных материалов химических производств и других вредных производственных отходов.
Известен контейнер для твердых радиоактивных отходов, выполненный в виде защитного корпуса из стали с размещенной в нем емкостью из стали с отходами, пространство между корпусом и емкостью заполнено наполнителем из формальдегидных смол (патент США №4377509, G21F 9/24, 1983).
Недостатком известного контейнера является неудовлетворительная надежность захоронения отходов, связанная с недостаточной коррозионной стойкостью этого контейнера.
Известен контейнер для твердых радиоактивных отходов, выполненный в виде многослойного корпуса, в котором один из промежуточных слоев изготовлен из карбида кремния (заявка Японии №60-022700, G21F 9/36, 1985).
Недостатком этого контейнера являются неудовлетворительные прочностные характеристики из-за хрупкости слоя из карбида кремния, что снижает его эксплуатационную надежность при проведении технологических операций, связанных с загрузкой отходов, перемещении контейнера при его транспортировке и загрузке в транспортный контейнер из бетона или чугуна.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является контейнер для твердых радиоактивных отходов, содержащий пенал, выполненный из реакционно спеченного карбида кремния, содержащего свободный кремний в количестве 3-30% масс, на поверхность которого нанесен слой газофазного карбида кремния (Патент RU №2140402, G21F 5/005, 1998).
Недостатком известного контейнера для хранения, транспортировки и захоронения твердых радиоактивных отходов является низкая ударная прочность пенала из карбида кремния, которая дополнительно снижается, т.к. радиоактивные отходы размещаются в контейнере путем заливки в пенал из карбида кремния остеклованных отходов, имеющих температуру 1200°С. Это приводит к возникновению термических напряжений в пенале, а после остывания остеклованных отходов - остаточных напряжений, что снижает его эксплуатационную надежность при проведении технологических операций: загрузки отходов, перемещении контейнера при его транспортировке и других манипуляций. Кроме того, недостатком контейнера является отсутствие средств защиты окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от радиоактивных отходов.
Целью данного изобретения является повышение прочности контейнера для твердых радиоактивных отходов и его надежности, а также защита окружающей среды от радиационного излучения ВАО.
Поставленная цель достигается тем, что наружный слой пенала из реакционно спеченного карбида кремния, содержащего свободный кремний в количестве 3-30% масс, на поверхности которого нанесен слой газофазного карбида кремния, выполнен из пенометалла (пеноалюминия, пенотитана, пеномеди и др.) в частном случае из пеноалюминия с пористостью 60-70%, размером пор 5-6 мм, в поры засыпан порошок В4С дисперсностью 40-50 мкм, являющийся защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО.
Причинно-следственная связь между достижением поставленной цели и отличительными признаками изобретения заключается в следующем.
Для снижения силы удара до значений, обеспечивающих сохранение целостности пенала из карбида кремния при возможном ударе при проведении технологических операций (загрузки отходов, перемещении контейнера при его загрузке в транспортный контейнер и других действий), наружный слой контейнера выполнен из пенометалла с открытой пористостью 50-60%, размером пор 5-6 мм, поры заполнены порошком карбида бора дисперсностью 40-50 мкм, являющимся защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО.
Для снижения остаточных напряжений в пенале из карбида кремния исключается контакт расплавленных остеклованных высокоактивных отходов со стенкой пенала из карбида кремния, для чего остеклованные расплавленные высокоактивные отходы заливаются в стальную канистру, размещенную в пенале из карбида кремния с зазором между стенкой канистры и пенала 5 мм, в который засыпается порошок карбида бора дисперсностью 100-150 мкм.
Параметры наружного слоя (толщина пеноалюминия, защищающего пенал от разрушения, его пористость, размер пор, количество размещаемого в порах порошка) зависят от размера пенала и его веса. Определение этих параметров проводилось математическими методами, все расчеты выполнены в программе ANSIS. В качестве исходных данных были взяты вес контейнера 170 кг, прочность материала пенала 270 МПа, напряжения в пенале при падении с высоты 1,2 м не должны превышать 20-25 МПа. При этих условиях результаты расчета следующие: толщина слоя из пеноалюминия с пористостью 60-70%, величиной пор 5-6 мм составляет 110 мм.
Пример реализации
Предлагаемая конструкция реализуется следующим образом.
Пенал из реакционноспеченного карбида кремния изготавливается по следующей технологии. Из шихты необходимой рецептуры методом гидростатического прессования прессуется заготовка с требуемой геометрией, затем проводятся термические операции - полимеризация при Т=150°С, карбонизация при Т=900°С, силицирование при Т=1500°С, в результате чего получается пенал из карбида кремния с содержанием свободного кремния 3-30% масс. После пескоструйной обработки на внешнюю поверхность пенала наносится слой карбида кремния газофазным методом. На полученной таким образом внешней поверхности пенала размещается слой пенометалла толщиной 110 мм (пеноалюминий, пенотитан, пеномедь и др.), поверх пенометалла размещается обечайка из стали толщиной 1,5 мм. Поры пенометалла заполняются порошком В4С дисперсностью 40-50 мкм (см. фиг. 1).
Результаты испытаний
Контейнер, выполненный в соответствии с прототипом, при падении на стальную плиту с высоты 1,2 м разрушился, т.к. уровень напряжений, возникших от удара, превышает прочность карбида кремния, которая составляет 250 МПа.
Экспериментальное определение устойчивости геометрии и герметичности опытных контейнеров с пеналом из карбида кремния с наружным слоем из пеноалюминия с пористостью 50-60%, размером пор 5-6 мм, с засыпкой из порошка карбида бора дисперсностью 40-50 мкм проводилось на стендах Испытательного центра «ЦНИИМАШ-АНАЛИТИКА-ПРОЧНОСТЬ» при бросковых испытаниях с высоты 1,2 м. Были получены следующие результаты:
- при вертикальном падении контейнера с пеналом из карбида кремния с имитатором бидона с ВАО сохранил целостность и герметичность;
- при вертикальном падении контейнера на боковую поверхность горизонтально пенал из карбида кремния с имитатором бидона с ВАО сохранил целостность и герметичность;
- при вертикальном падении контейнера на боковую поверхность под углом 45° к горизонтали пенал из карбида кремния с имитатором бидона с ВАО сохранил целостность и герметичность.
При проведенных бросках напряжения, возникавшие в пенале, не превышали 10-15 МПа.
Полученные положительные результаты испытаний пенала при падении с высоты 1,2 метра свидетельствуют об удовлетворительном согласии предварительно сделанных расчетных оценок с экспериментом и соответствии прочности и надежности контейнера требуемым свойствам.
Таким образом, предложенный контейнер для хранения, транспортировки и захоронения радиоактивных отходов в сравнении с известным контейнером (Патент RU №2140402, G21F 5/005, 1998) обеспечивает повышение прочности и надежности для хранения и захоронения радиоактивных отходов, а также защиту окружающей среды от радиоактивного излучения.
Порошок карбида бора, размещенный в зазоре между канистрой с ВАО и внутренней поверхностью пенала из карбида кремния, а также размещенный в слое пеноалюминия, обеспечивает снижение интенсивности радиационного излучения до фоновых значений.
Краткое описание чертежа
На фигуре 1 представлен чертеж контейнера для хранения, транспортировки и захоронения особотоксичных отходов, таких как радиоактивные отходы АЭС, атомных судов морского флота, токсичных материалов химических производств и других вредных производственных отходов.
Контейнер включает в себя (фиг. 1):
1 - пенал из реакционноспеченного карбида кремния;
2 - слой из пенометалла с сообщающимися порами и пористостью 60-70%, поры которого заполнены порошком карбида бора;
3 - металлическая обечайка;
4 - стальная канистра, заполненная высокоактивными отходами;
5 - высокоактивные отходы;
6 - зазор между канистрой и внутренней поверхностью пенала;
7 - засыпка из порошка карбида бора;
8 - крышка пенала из реакционноспеченного карбида кремния, приваренная к пеналу методом реакционной сварки.
Claims (3)
1. Контейнер для хранения, транспортировки и захоронения твердых радиоактивных отходов, включающий пенал из реакционноспеченного карбида кремния, содержащего свободный кремний в количестве 3-30 мас.%, на поверхность которого нанесен слой газофазного карбида кремния, отличающийся тем, что наружная часть пенала выполнена из пенометалла с открытой пористостью 60-70% и размером пор 5-6 мм, в порах которого размещен порошок дисперсностью 40-50 мкм, в пенал из карбида кремния помещена канистра из нержавеющей стали толщиной 1-1,5 мм для размещения твердых радиоактивных отходов, зазор между внутренней поверхностью пенала из карбида кремния и канистрой из нержавеющей стали, составляющий 5 мм, заполнен порошком, являющимся защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО, пенал из карбида кремния герметизирован крышкой из карбида кремния методом реакционной сварки.
2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пенометалла с открытой пористостью использован пенометалл, выбранный из группы металлов, включающей алюминий, медь, никель, сталь, бронзу и т.д.
3. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве порошка, являющегося защитой окружающей среды от радиационного излучения, исходящего от ВАО, используется карбид бора.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019128906A RU2722214C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов |
US17/642,178 US11830636B2 (en) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | Container for storing, transporting and disposal of radioactive waste |
EP20863220.8A EP4030441A4 (en) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | CONTAINERS FOR STORAGE, TRANSPORT AND DISPOSAL OF RADIOACTIVE WASTE |
PCT/RU2020/000483 WO2021049974A1 (ru) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов |
KR1020227008900A KR20220139288A (ko) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | 방사성 폐기물의 저장 운송 및 처리를 위한 용기 |
CN202080064469.5A CN114402400A (zh) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | 放射性废物的储存、运输和处置用容器 |
GB2204602.3A GB2603377B (en) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | Container for storing, transporting and disposal of radioactive waste |
CA3153954A CA3153954A1 (en) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | Container for storing, transporting and disposal of radioactive waste |
JP2022516692A JP2023501049A (ja) | 2019-09-13 | 2020-09-08 | 放射性廃棄物の貯蔵、輸送及び処分のための容器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019128906A RU2722214C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722214C1 true RU2722214C1 (ru) | 2020-05-28 |
Family
ID=71067316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019128906A RU2722214C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11830636B2 (ru) |
EP (1) | EP4030441A4 (ru) |
JP (1) | JP2023501049A (ru) |
KR (1) | KR20220139288A (ru) |
CN (1) | CN114402400A (ru) |
CA (1) | CA3153954A1 (ru) |
GB (1) | GB2603377B (ru) |
RU (1) | RU2722214C1 (ru) |
WO (1) | WO2021049974A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230057445A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | Advanced Blast Protection Systems, LLC, dba SALERIA | Devices and methods for blast containment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0036954B1 (de) * | 1980-03-29 | 1984-06-06 | TRANSNUKLEAR GmbH | Behälter zum Transport und/oder Lagerung radioaktiver Stoffe |
JPS6022700A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
RU2064695C1 (ru) * | 1986-12-18 | 1996-07-27 | Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии | Контейнер для радиоактивных отходов |
DE102011115044A1 (de) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Siceram Gmbh | Keramischer Behälter und Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Abfall |
RU2479876C1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4377509A (en) | 1980-07-14 | 1983-03-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Packaging for ocean disposal of low-level radioactive waste material |
RU2146402C1 (ru) * | 1998-01-13 | 2000-03-10 | Бабаянц Геннадий Иванович | Контейнер для твердых радиоактивных отходов |
RU2140402C1 (ru) | 1998-12-23 | 1999-10-27 | Кривцов Юрий Владимирович | Композиция для огнезащиты |
US9514853B2 (en) * | 2010-08-12 | 2016-12-06 | Holtec International | System for storing high level radioactive waste |
SG11201501621WA (en) * | 2012-09-05 | 2015-04-29 | Transatomic Power Corp | Nuclear reactors and related methods and apparatus |
FR3012909A1 (fr) * | 2013-11-04 | 2015-05-08 | Commissariat Energie Atomique | Combustible nucleaire encapsule et procede de fabrication associe |
US9865366B2 (en) * | 2014-07-10 | 2018-01-09 | Energysolutions, Llc | Shielded packaging system for radioactive waste |
-
2019
- 2019-09-13 RU RU2019128906A patent/RU2722214C1/ru active
-
2020
- 2020-09-08 CN CN202080064469.5A patent/CN114402400A/zh active Pending
- 2020-09-08 US US17/642,178 patent/US11830636B2/en active Active
- 2020-09-08 KR KR1020227008900A patent/KR20220139288A/ko active Search and Examination
- 2020-09-08 EP EP20863220.8A patent/EP4030441A4/en active Pending
- 2020-09-08 CA CA3153954A patent/CA3153954A1/en active Pending
- 2020-09-08 WO PCT/RU2020/000483 patent/WO2021049974A1/ru unknown
- 2020-09-08 JP JP2022516692A patent/JP2023501049A/ja active Pending
- 2020-09-08 GB GB2204602.3A patent/GB2603377B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0036954B1 (de) * | 1980-03-29 | 1984-06-06 | TRANSNUKLEAR GmbH | Behälter zum Transport und/oder Lagerung radioaktiver Stoffe |
JPS6022700A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | 株式会社東芝 | 放射性廃棄物の固化処理方法 |
RU2064695C1 (ru) * | 1986-12-18 | 1996-07-27 | Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии | Контейнер для радиоактивных отходов |
DE102011115044A1 (de) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Siceram Gmbh | Keramischer Behälter und Verfahren zur Endlagerung von radioaktivem Abfall |
RU2479876C1 (ru) * | 2011-11-10 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" | Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220319727A1 (en) | 2022-10-06 |
WO2021049974A1 (ru) | 2021-03-18 |
GB202204602D0 (en) | 2022-05-11 |
KR20220139288A (ko) | 2022-10-14 |
GB2603377B (en) | 2023-11-08 |
CA3153954A1 (en) | 2021-03-18 |
EP4030441A1 (en) | 2022-07-20 |
JP2023501049A (ja) | 2023-01-18 |
CN114402400A (zh) | 2022-04-26 |
EP4030441A4 (en) | 2023-04-12 |
US11830636B2 (en) | 2023-11-28 |
GB2603377A (en) | 2022-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4687614A (en) | Process for producing a high integrity container | |
TWI460740B (zh) | 儲存高階核廢料之系統及方法 | |
CA3074444C (en) | Containment cask for drum containing radioactive hazardous waste | |
RU2722214C1 (ru) | Контейнер для хранения, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов | |
JP2017521661A (ja) | 放射性廃棄物の遮蔽梱包システム | |
GB1590108A (en) | Method of treating radioactive waste | |
JPH0520720B2 (ru) | ||
JP2004516483A (ja) | ウラニウムを含む核分裂性物質をバルク輸送するための包装装置 | |
KR102347710B1 (ko) | 내부식성 및 기계적 물성이 향상된 사용후핵연료 캐니스터 | |
WO2018091969A1 (en) | Controlled hip container collapse for waste treatment | |
RU2253160C1 (ru) | Устройство для транспортировки и/или хранения взрывоопасного, радиационно-опасного и токсикологически опасного груза | |
JPWO2021049974A5 (ru) | ||
JP7366265B2 (ja) | ウラン含有核分裂性物質の輸送用輸送包装キット | |
Syrunin et al. | The explosion-proof container, satisfying the IAEA norms on safety | |
US20220319728A1 (en) | Container for low-to-high level long-lived radioactive waste | |
Brüning et al. | The MONOLITH Container: A New Development for Transportation and Storage of Reactor Vessel Equipment and Reactor Vessel Parts | |
Georgeff et al. | Use of Ductile Iron for Radioactive Waste Packaging and Shielding in the United States–17278 | |
US20030165649A1 (en) | Repository disposal container | |
Lidar et al. | Encapsulation of ILW Metals by Melting Technology–15360 | |
Gowing et al. | Development of the BNFL Vitrified Residue Transport Flask | |
RU2498433C1 (ru) | Способ демонтажа кессонов с дефектными отвс из хранилища судов атомно-технологического обслуживания | |
JPH0511880B2 (ru) | ||
Gartz et al. | CONSTOR® TRANSPORT AND STORAGE CASK FOR SPENT FUEL AND FOR HIGH ACTIVE WASTE | |
RU2459294C1 (ru) | Способ упаковки поврежденного отработавшего ядерного топлива | |
Husain et al. | Compaction of radioactive incinerator ash: gas generation effects |