RU32632U1

RU32632U1 - Convection-cooled container for transporting and / or storage of spent nuclear fuel

Info

Publication number: RU32632U1
Application number: RU2003109876/20U
Authority: RU
Inventors: О.А. Клюев
Original assignee: Клюев Олег Александрович
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-09-20

Description

КОНВЕКЦИОННО-ОХПАЖДАЕМЫЙ КОНТЕЙНЕРCONVECTION-FOOT CONTAINER

ДЛЯ ТРАНСНОРТИРОВКИ И / ИЛИ ХРАНЕНИЯFOR TRANSPORT AND / OR STORAGE

ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВАNUCLEAR FUEL

Полезная модель относится к ядерной технике, а более конкретнокртдиахщонно-запщтнымконтейнерам,The utility model relates to nuclear technology, and more specifically to containers and containers,

предназначенным для транспортировки и хого длительного хранения отработавшего ядерного топлива.designed for transportation and long-term storage of spent nuclear fuel.

Известен контейнер для транспорт1фовки и / или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий корпус из бетона, в боковой стенке которого установлены канзлы oxJШЖдeния в виде вертикальных металлических труб, отделенных от бегона тепловой изоляцией (патент ФРГ N 3 816 195, МПК G21 F 5/00, опубл. 1989A container for transporting and / or storing spent nuclear fuel is known, comprising a concrete casing in the side wall of which canals are installed in the form of vertical metal pipes separated from the runner by thermal insulation (German patent N 3 816 195, IPC G21 F 5/00, publ. 1989

Недостатком известного контейнера является отсутствие охлаждения верхней и нижней частей Kopityca, что хриводит к ограниченному теплосъему и ограниченному сроку службы.A disadvantage of the known container is the lack of cooling of the upper and lower parts of Kopityca, which leads to limited heat removal and a limited service life.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели является контейнер для транспортировки и / или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий корпус с крышкой, состоящий из н ужной и внутренней оболочек, между которыми размещены материал радиационной защиты иThe closest set of essential features to a utility model is a container for transporting and / or storing spent nuclear fuel, comprising a housing with a lid, consisting of an outer and inner shells, between which radiation protection material is placed and

MnKG21F5/008MnKG21F5 / 008

контакпфующие о оболочками матурные теплопроводящие элементы, чехол для размещения отработавшего топлива и каналы охлазедения, соединенные о атмосферой ( патент РФ N 2 082 233, МПК G 21 F 5/008, опубл. 1997 г.).matting heat-conducting elements contacting the shells, a cover for placing spent fuel and cooling channels connected to the atmosphere (RF patent N 2 082 233, IPC G 21 F 5/008, publ. 1997).

Кяналы охлаждения вьшолнены в виде кольцевого зазора между наружной металлической оболочкой корпуса и н ужным кожухом с тяговой , котфый надет на контейнер.The cooling kanals are made in the form of an annular gap between the outer metal shell of the casing and the casing with the traction, which is worn on the container.

Недостатком известного контейнера является огсутотвие непосредственного охлаждения чехла с отработавпшм топливом и донной части контейнера, которые изолированы от наружной оболочки корпуса, активно охлаждаемой обтекающим воздухом, другими элементами контейнера Кроме этого, недостаточное охлаждение вызвано офаниченным отводом тепла от внутренней оболочки арматурными теплогфоводящими элементами, вьшолненными в воде трутков, что объясняется малой гшощадыо контакта (в виде точек) гц)утков с оболочками.A disadvantage of the known container is the direct cooling of the case with spent fuel and the bottom of the container, which are isolated from the outer shell of the casing, actively cooled by the flowing air, other elements of the container. In addition, insufficient cooling is caused by a limited heat dissipation from the inner shell by reinforcing heat-transfer elements filled in water tubes, which is explained by the small total contact of (in the form of dots) Hz) ducks with shells.

Задачей настоящей полезной модели является создание конвекционноч)хлаждаемого ударопрочного контейнера для транспортировки и / или хранения отработавшего ядерного топлива, эксплуатации которого хфактически исключается перегрев находящегося в контейнере дцерного топ.11ива.The objective of this utility model is to create a convectionally cooled high-impact container for transporting and / or storing spent nuclear fuel, the operation of which in fact eliminates overheating of the tanker fuel tank located in the container.

Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение теплосъема за счет создания независимых конвекционных воздушных потоков, один из которых гфотекает в полости корпуса, активно охлаждая его внутренние части, включая чехол с отработавшим топливом, а другой протекает внзпгриThe technical result of this utility model is to increase heat removal by creating independent convection air flows, one of which flows into the body cavity, actively cooling its internal parts, including the case with spent fuel, and the other flows in

Ш 0&1бетонной части корпуса, активно охлаждая бетон, матурные теплопроводящие элементы и контактируюпще с ними оболочки. Кроме этого, теплосъем увеличивается за счет обеспечения непосредственного контакта внутренних нагретых элементов контейнера с более холодными и за счег увеличения тегшопроводящей поверхности нагретых элементов контейнера.Ø 0 & 1 of the concrete part of the body, actively cooling the concrete, matted heat-conducting elements and shells in contact with them. In addition, heat removal increases due to the direct contact of the internal heated elements of the container with colder ones and due to the increase in the tag-conducting surface of the heated elements of the container.

Указанный технический результат достигается тем, что в контейнере для транспортировки и / или хранения отработавшего ядерного топлива, содфжащсм корпус с крышкой, состоящий из наружной и внутренней оболочек, между которыми размещены материал радиационной защиты и матурные теплопроводящие элементы, конгактирз юпще с наружной и внутренней оболочками, чехол для отработавшего топлива, и каналы охлаждения, соединенные с атмосферой,The specified technical result is achieved by the fact that in the container for transportation and / or storage of spent nuclear fuel, containing a housing with a cover, consisting of outer and inner shells, between which are placed radiation protection material and matte heat-conducting elements, which are more compact with outer and inner shells, a cover for spent fuel, and cooling channels connected to the atmosphere,

чехол размещен в выемном металличесжом сосуде, который выполнен с теплоотводящими ребрами, снабжен по крайней мере двумя герметичными крышками и установлен посредством ребер, контактирующих с внутренней оболочкой, внутри корпуса с образованием зазора для прохода воздуха, при этом часть каналов охлаждения выполнена в боковой стенке в виде металлических труб, проходящих снизу вверх и жестко соединенных с матурными теплопроводящими элементами, а другие каналы выполнены в нижней части и крышке и сообщены с зазором.the cover is placed in a removable metal vessel, which is made with heat-removing ribs, provided with at least two sealed covers and installed by means of ribs in contact with the inner shell, inside the housing with the formation of a gap for the passage of air, while some of the cooling channels are made in the side wall in the form metal pipes passing from bottom to top and rigidly connected to matted heat-conducting elements, and other channels are made in the lower part and the lid and communicated with a gap.

пластин, а для з величения прочности сцепления материала биологической защиты с пластинами последние снабжены перфорацией.plates, and for increasing the adhesion strength of the biological protection material to the plates, the latter are equipped with perforations.

Кроме этого, часть труб установлена с возможностью непосредственного контакта с внутренней оболочкой.In addition, part of the pipes is installed with the possibility of direct contact with the inner shell.

Кроме этого, жесткое соединение труб с матурными элементами выполнено .In addition, a rigid connection of pipes with maturity elements is made.

Сущность полезной модели поясняется чфтежами, где на фиг. 1 изображен контейнер (вид спереди, г одольный разрез), на фиг. 2 показано расположение арматурных теплопроводящих элементов в корпусе конгейнера (поперечное сечение А-А).The essence of the utility model is illustrated in the drawings, where in FIG. 1 shows a container (front view, g single section), in FIG. Figure 2 shows the location of the reinforcing heat-conducting elements in the container body (cross section AA).

Контейнер для транспортировки и / или хранения отработавшего топлива содержит корпус 1 с защитной крышкой 2, который состоит из нарзгжной и внутренней металлических оболочек 3, 4, пространство между которыми заполнено материалом 5 радиационной защиты, например, жаростойким бетоном и / или нейтронопоглощающей композицией. Между оболочками 3, 4 установлены по касательной к вг тренней оболочке 4 матурные теплоотводящие элементы, вьшолненные в виде металлических пластин 6, сниженных перфорацией. Пластины 6 тфиварены к внутренней оболочке 4 и плотно контактьфуют с наружной оболочкой 3. Во В1 ггренней полости корпуса 1 установлен выемной металлический сосуд 7, в котором размещен чехол с отработавшим топливом (на чертеже не показан). Сосуд 7 вьшо.пнен с теплоотводящими боковыми и торцевыми ребрами 8, 9, которые одновременно являютсяThe container for transportation and / or storage of spent fuel contains a housing 1 with a protective cover 2, which consists of an outer and inner metal shells 3, 4, the space between which is filled with radiation protection material 5, for example, heat-resistant concrete and / or a neutron-absorbing composition. Between the shells 3, 4 are installed tangentially to the inner shell 4 of the matted heat-removing elements, made in the form of metal plates 6, reduced by perforation. The plates 6 are tefwared to the inner shell 4 and tightly contact with the outer shell 3. In B1 of the cavity of the housing 1, a removable metal vessel 7 is installed, in which a cover with spent fuel is placed (not shown in the drawing). The vessel 7 is completely connected with heat-removing side and end ribs 8, 9, which are simultaneously

диотанционирующими и демпфирующими элементами, и снабжен по крайней мере двумя герметичными крышками 10, 11. Сосуд 7 установлен в корпусе 1 с образованием зазора 12 для прохода воздуха и посредством ребер 8, 9 контактирует с дном и боковой поверхностью внутренней оболочки 4. В нижней части корпуса 1 вьшолнены подводяхцие каналы 13 охлаждения, которые входами соединены с атмосффой, а выходами сообщены с зазором 12 в нижней его части, а в крышке 2 выполнены отводящие каналы 14 охлаждения, которые входами сообщены с зазором 12 в верхней его части, а выходами соединены с атмосферой. В разгерметизации сосуда 7 каналы охлаждения 13 и 14 могут быть закрыты заглупжами (на чертеже не показаны). В боковой стенке корпуса 1 выполнены каналы охлаждения, которые представляют собой металлические трубы 15, проходящие снизу вверх, например, вертикально или по спи)али, при этом входы и выходы труб 15 сообщены с атмосферой. Трубы 15 установлены рядами по длине металлических пластин 6 и, плотно контаетируя с ними, жестко соединены с пластинами 6, например, сварным швом, а ввугренний ряд труб 15, кроме этого, плотно контактирует с внутренней оболочкой 4, что не только увеличивает теплоотвод от нагретых элементов контейнера, но и повышает его демпфирующие свойс1ва при возможных ударных нагрузках за счет пластической деформации труб и пластин. Кроме этого, для повышения демпфирующих свойств контейнера крышка 2 и корпус 1 снабжены сминаемыми демпфирующими элементами 16 и 17 соответственно.dots and damping elements, and is equipped with at least two sealed covers 10, 11. The vessel 7 is installed in the housing 1 with the formation of a gap 12 for the passage of air and through ribs 8, 9 is in contact with the bottom and side surface of the inner shell 4. In the lower part of the housing 1, the cooling channels 13, which are connected to the atmosphere by inputs, and the outputs are connected with a gap 12 in its lower part, and the cooling channels 14 are made in the cover 2, and the cooling channels 14 are connected by the inputs to the gap 12 in its upper part, and the output E connected to the atmosphere. In the depressurization of the vessel 7, the cooling channels 13 and 14 can be closed by stubs (not shown in the drawing). Cooling channels are made in the side wall of the housing 1, which are metal pipes 15 extending from bottom to top, for example, vertically or spirally, while the inlets and outlets of the pipes 15 are in communication with the atmosphere. Pipes 15 are installed in rows along the length of the metal plates 6 and, tightly in contour with them, are rigidly connected to the plates 6, for example, by a weld, and the in-row row of pipes 15, in addition, is in close contact with the inner shell 4, which not only increases heat dissipation from heated elements of the container, but also increases its damping properties at possible impact loads due to plastic deformation of pipes and plates. In addition, to increase the damping properties of the container, the lid 2 and the housing 1 are provided with crushable damping elements 16 and 17, respectively.

Контейнер работает следующим образом.The container works as follows.

Отработавшее топливо, находящееся в сосуде 7, постоянно вьщеляет энергию, в том числе тепловую, тепловая мощность три полной загрузке может достигать нескольких десятков киловатт. В процессе транспорпфовки и хранения сосуд 7, оболочки 3, 4 корпуса 1 и находящийся между оболочками 3, 4 материал 5 радиационной защиты вместе с арматурными пластинами 6 постоянно охлаждаются атмосферным воздухом за счет организованных независимо друг от конвекционных потоков. Тешюсъем со стенок сосуда 7 гфоисходит путем его охлаждения проходящим воздупшым потоком, который форм1фует свое начало от входов в подводящие каналы 13 охлаждения, затем Г5)оходит через каналы 13, охлаждая нижнюю часть корпуса 1 и через их выходы поступает в нижнюю часть зазора 12, осуществляя охлаждение дна В1 тренней оболочки 4, нижней торцевой части сосуда 7 и ребер 9. Затем поток воздуха поднимается по зазору 12 вверх, охлаждая боковые стенки сосуда 7 с ребрами 8, боковые стенки внутренней оболочки 4, и поступает в верхнюю часть зазора 12, где охлаждает нижнюю часть крьшпси 2 корпуса 1 и крышку 11 сосуда 7. Затем поток поступает в отводяпще каналы 14 охлаждения через их входы и охлаждает крышку 2. Нагретый воздушный поток выходит в атмосферу через выходы каналов 14. Теплосъем с Kopityca 1 происходит путем охлаждения его конструктивных элеменюв атмосферным воздухом, который поступает в нижнюю часть труб 15 и проходит по ним снизу вверх. Поток воздуха, проходя по трубам 15, интенсивно охлаждаетThe spent fuel located in the vessel 7, constantly absorbs energy, including thermal, thermal power of three full load can reach several tens of kilowatts. In the process of transportation and storage, the vessel 7, shell 3, 4 of the housing 1 and the radiation protection material 5 located between the shells 3, 4, together with the reinforcing plates 6 are constantly cooled by atmospheric air due to convection flows organized independently of each other. Teshusem from the walls of the vessel 7 takes place by cooling it with a passing puffed stream, which forms its beginning from the inlets to the cooling supply channels 13, then G5) goes through the channels 13, cooling the lower part of the housing 1 and through their outputs enters the lower part of the gap 12, cooling the bottom B1 of the tripod shell 4, the lower end of the vessel 7 and the ribs 9. Then the air flow rises along the gap 12 upward, cooling the side walls of the vessel 7 with ribs 8, the side walls of the inner shell 4, and enters the upper part of the gap 12, where gives the lower part of the housing 2 of the housing 1 and the cover 11 of the vessel 7. Then, the flow enters the outlet cooling channels 14 through their inlets and cools the cover 2. The heated air stream enters the atmosphere through the outlets of the channels 14. Heat removal from Kopityca 1 occurs by cooling its structural elements atmospheric air, which enters the lower part of the pipes 15 and passes through them from the bottom up. The air flow passing through the pipes 15, intensively cools

материал 5 радиационной защиты, пластины 6, внутреннюю оболочку 4. Упомянутые металлические элементы контейнера находятся в тепяопроводящем контакте с нагретым сосудом 7, поэтому гфоходящий по трубам 15 поток воздуха в дополнение к охлаждающему потоку воздуха в зазоре 12 опосредованно охлаждает сосуд 7. Система комплексного интенсивного охлаждения контейнера позволяет снизить темпфатзфу отработавшего топлива до такого уровня, гфи котором обеспечивается возможность увеличения длительности его безопасного зфанения. Кроме этого, наличие теплоотгводящих ребер 8, 9 на внутреннем сосуде 7 позволяет осуществить его дисташщонирование относительно стенок внутренней оболочки в режиме нормальной эксплуатации и амортизацию при различных соудфениях, а наличие сминаемых демпфирующих элементов на крыппсе 2 и корпусе 1 позволяет не только увеличить гфочносгь конгейнера, но и повысить теплоотвод с его наружной оболочки 3 за счет увеличения площади охлаждаемой повфхности.radiation protection material 5, plates 6, inner shell 4. The mentioned metal elements of the container are in heat-conducting contact with the heated vessel 7, therefore, the air flow passing through the pipes 15 in addition to the cooling air flow in the gap 12 indirectly cools the vessel 7. The complex intensive cooling system The container allows to reduce the temperament of spent fuel to such a level that GFI provides the possibility of increasing the duration of its safe baking. In addition, the presence of heat-removing ribs 8, 9 on the inner vessel 7 makes it possible to distach it relative to the walls of the inner shell during normal operation and cushioning for various cases of wear, and the presence of crumpled damping elements on the wing 2 and body 1 allows not only to increase the accuracy of the container, but and increase the heat sink from its outer shell 3 by increasing the area of the cooled surface.

Claims

1. A container for transporting and / or storing spent nuclear fuel, comprising a housing with a cover, consisting of an outer and inner shell, between which radiation protection material and reinforcing heat-conducting elements are placed in contact with the outer and inner shells, a spent fuel case and connected to atmosphere cooling channels, characterized in that the cover is placed in a removable metal vessel, which is made with heat-removing fins, equipped with at least two sealed covers and installed by means of ribs in contact with the inner shell, inside the housing with the formation of a gap for the passage of air, while some of the cooling channels are made in the side wall of the housing in the form of metal pipes passing from bottom to top and rigidly connected to reinforcing heat-conducting elements, and other channels are made in the lower part of the body and cover and communicated with a gap.

2. The container according to claim 1, characterized in that the reinforcing heat-conducting elements are made in the form of plates.

3. The container according to claim 2, characterized in that the plates are provided with perforations.

4. The container according to claim 1, or 1 and 2, 1 to 3, characterized in that some of the pipes are installed with the possibility of direct contact with the inner shell.

5. The container according to claim 1, or 1 and 2, or 1 to 3, or 1 to 4, characterized in that the rigid connection of the pipes with reinforcing elements is made by welding.