SU1144632A3

SU1144632A3 - Контейнер дл транспортировки радиоактивного материала

Info

Publication number: SU1144632A3
Application number: SU813276844A
Authority: SU
Inventors: Дорослай Пал; Феррони Ферручо
Original assignee: Электроватт Инженерунтернемунг Аг (Фирма)
Priority date: 1979-08-20
Filing date: 1981-04-20
Publication date: 1985-03-07
Also published as: WO1981000642A1; JPS56501061A; BR8008799A; US4447729A; EP0034150A1; DE3063611D1; EP0034150B1; ATE3678T1

Abstract

1. КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ РАДИОАКТИВНОГО МАТЕРИАЛА, содержащий по крайней мере один съемный противоударный демпфер, установленный на одном из торцов контейнера , отличающийс тем, что, с целью повьппени надежности транспортировки за счет улучшени амортизации при ударе, противоударньй демпфер выполнен из двух выпуклых наружу чашек, вл ющихс стенками герметически закрытой полости. 2.Контейнер по п.1, отличающийс тем, что в полости противоударного демпфера помещена в качестве поглощающего энергию материала бальзова древесина, волокна которой расположены параллельно оси i контейнера. 3.Контейнер по п.1, отли (/) чающийс тем, что бокова поверхность противоударного демпфера имеет тороидальную форму.

Description

Изобретение относитс к защитным контейнерам дл транспортировки радиоактивного материала и предназначено дл транспортировки облученных топливных элементов дл дерног реактора. Известен контейнер дл транспортировки радиоактивного материала, содержащий массивный металлический цилиндр, герметически закрытый внизу и вверху flj. Недостатком данного контейнера вл етс отсутствие противоударных демпферов, что при его падении может привести к повреждению корпуса и невозможности дальнейшего использовани . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс контейнер дл транспортировки радио активного материала, содержащий по крайней мере один съемный противоударньй демпфер, установленный на одном из торцов контейнера 2. Известный контейнер изготовлен из массивного кованого стального цилиндра, герметически закрытого внизу и вверху, чтобы он вьщержал аварии без повреждени Массивный стальной корпус не пропускает гамма излучени . Дл экранировани против нейтронного излзгчени контейнер снабжен наружным кожухом, заполненным водой. Боковые ребра охлаждени служат, с одной стороны, дл отдачи тепла, а с другой - дл поглощени энергии в момент бокового удара кон тейнера. На концах контейнера могут быть предусмотрены противоударные демпферы, которые наход т применени как в качестве экрана дл защиты от нейтронов, так и в качестве поглоти тел энергии. Однако способность по лощать энергию в момент удара у кон тейнеров вл ютс недостаточной. В зависимости от угла падени и положени контейнера в момент удара мож но получать неравномерные величины замедлени и местами очень высокие пики замедлени , что может повлечь за собой опасное повреждение контей неров. Цель изобретени - повьшение надежности транспортировки за счет улучшени амортизации при ударе. Поставленна цель достигаетс тем, что в контейнере дл транспортировки радиоактивного материала, содержащем по крайней мере один съемный противоударньй демпфер, установленный на одном из торцов контейнера , противоударньй демпфер выполнен из двух выпукльк наружу чашек, вл ющихс стенками герметически закрытой полости. В полости противоударного демпфера помещена в качестве поглощающего энергию материала бальзова древесина, волокна которой расположены параллельно оси контейнера. Бокова поверхность противоударного демпфера имеет тороидальную форму. На фиг. 1 изображен порожний транспортный контейнер (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 - то же, дл семи облученных топливных элементов (поперечный разрез); на фиг. 3 то же, дл семнадцати облученных топливных элементов, поперечный разрез; на фиг. 4 - топливные элементы, транспортируемые в контейнере; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 1. Транспортный контейнер состоит из цилиндрического корпуса 1 (фиг.1) коробки 2, дл переноски топливных элементов, внутренней запорной крышки 3, наружной крышки 4 контейнера и двух установленных на концах контейнера противоударных демпферов 5 и 6. Дл подъема контейнера предусмотрено шесть опорных цапф 7, четыре из которых установлены на верхнем конце, а две - на нижнем конце. . Цилиндрический корпус 1 имеет дно 8, кроме того, на нем установлена внутренн запорна крьшка 3. Цилиндрический корпус 1, дно 8 и внутренн запорна крышка 3 выполнены из углеродистой стали и обеспечивают защиту от гамма-излучени . Полость контейнера и наружные части покрыты нержавеющим стальным листом. Цилиндрическа часть контейнера окружена вод ной оболочкой 9. Последн распростран етс в осевом направлении между нижними и верхними опорными цапфами 7 дл экранировани активной зоны топливных элементов. Вода служит в качестве экрана дл защиты от быстрых нейтронов. Наружный кожух 10 вод ной оболочки снабжен выполненными по периметру кольцеобразными ребрами 11 охлаждени из стали, предназначенными дл передачи тепла. На верхнем конце наружного кожуха 10 находитс кольцеобразна камера

3

12расширени , отделенна от воды. В этой камере 12 расширени , заполненной газом, расположены два концентрически установленных сильфона

13из нержавеющей стали. При расширении воды газ в камере 12 расширени сжимаетс между сильфонами 13 и последние расшир ютс . Нормальное рабочее давление воды составл ет приблизительно 2 бар. Дл защиты наружного кожуха.10 от воздействи слишком высокого давлени воды он снабжен несколькими небольшими шайбами с заданным местом излома. Дл впуска и вьшуска воды предусмотрены клапаны, установленные на противоположных сторонах на нижнем конце наружного кожуха 10. Другой клапан входит в камеру 12 расширени и служит дл заполнени этой камеры газом и дл ее опорожнени .

Наружньй кожух 10 закрыт на нижнем и верхнем концах вьшолненными по периметру толстыми боковыми ребрами 14, служащими дл амортизации ударов.

Дл контрол температуры контейнера предусмотрены температурные датчики , вход щие в контейнер до разной глубины. Температурные датчики расположены в самой гор чей области цилиндрического корпуса 1 контейнера непосредственно перед ребрами охлаждени . Температурные датчики размещены в трубе, причем тйким образом, что рассе нные гамма-лучи не имеют свободного выхода . Обща длина цилиндрического корпуса 1 контейнера составл ет 5,29 м. Глубина контейнера, измеренна от поверхности фланца 15 до дна контейнера, составл ет 5,12 м. В случае насаживани внутренней запорной крьппки 3 и отсутстви распорных шайб максимальна глубина составл ет 4,675 м.

Стальные ребра 11 охлаждени покрыты защитным слоем эпоксидной смолы которьй можно обеззараживать от радиоактивных веществ. Все другие неза1цищенные части контейнера, за исключением массивных нержавеющих стальных ребер 14 на концах наружного кожуха, выполнены из нержавеющей стали или покрыты по меньшей мере слоем нержавеющего стального листа, толщина которого составл ет 3 мм. Внутренние вогнутые поверхнос ти контейнера также покрыты нержаве446324

ющей сталью. .Дл обеспечени безопасности транспортный контейнер имеет две крьш1ки.- Дл закрывани контейнера служат внутренн запорна

5 крьш1ка 3 с кольцевым фланцем 15 и крепежными болтами 16, наружна крьш1ка 4 контейнера с крепежными болтами 17, три металлических кольца круглого сечени (не показаны) и

10 фланец 18 с отверсти ми дл крепежных болтов 19 противоударных демпферов 5 и 6. На внутренней запорной крьппке 3 можно закрепл ть различные ограничи15 тельНые распорные шайбы, чтобы размеры полости контейнера можио было приспосабливать к длине различных i транспортируемых топливных стержней. ВнутреннА запорна крьшка 3 и заМ крепленные на ней болтами ограничительные распорные шайбы образуют цельную транспортную единицу. Так : 1сак внутренн запорна крьшка 3 ; изготовлена из стали, она обеспечи-

25 вает достаточное экранирование против гамма-излучени . Оба противоударных демпфера 5 и 6, заполненные бальзовой древесиной 20, обеспечивают экранирование нейтронного излучени .

j Двадцать четыре равномерно распре- деленных болта 16 фиксируют внутреннюю запорную крышку 3 при помощи кольцевого фланца 15 на корпусе 1

- контейнера. Верхнюю крышку 4 контейнера фиксируют двенадцать дополнительных , также равномерно распределенных болтов 17. Дл закреплени противоударных демпферов 5 и 6 служат

0 кольцевой фланец 18 и восемь других равномерно распределенных болтов 19. Болты 16-19, кольцевые фланцы 15 и 18 и верхн крышка 4 контейнера выполнены из нержавекщей стали. Внут 5 рен запорна крьшка 3, в свою очередь , покрыта нержавеющим стальным листом.

Коробки 2 и 21 можно вставл ть в jg транспортный контейнер. Коробка 2 ((фиг. 2) служит дл размещени в ней семи топливных элементов, а котробка 21 (фиг. 3) - дл размещени в ней семнадцати топливных элементов. 55 Коробки 2 и 21 обладают высокой внутренней прочностью и обеспечивают экранирование против нейтронов дл безопасной транспортировки топливНЫХ элементов. При этом коробки вы полиены противоударньми. В нормальном транспортиро ка топливных элементов осуществл ет с в сухом состо нии. Предусмотренные дл этого коробки 2 и 21 состо из насажанных одна на другую толсты отлитых алюминиевых шайб 22, соединенных нержавею1цими болтами 23 (фиг. 1). Между внутренней стенкой контейнера и алюминиевыми шайбами 22 предусмотрен, принима по внимание термическое расширение, зазор. Внутри коробок 2 и 21 предусмотрены продолговатые каналы 24 дл топливных элементов, выполненные из нержа веющей бористой стали, с добавкой 1вес.% нейтрального бора дл погло щени нейтронов. Коробки 2 и 21 сна жены также нижними ограничительньми распорными пластинками 25 (фиг. 4) дл топливных элементов. Между кана ламк 24 дл топливных элементов предусмотрены цилиндрические отверсти 26, в которых имеетс смесь графита и карбида бора, причем последн помещена в нержавекицие стал ные трубы. Эта смесь вл етс также составной частью экрана дл защиты от нейтронов. Топливные элементы 27-29 можно транспортировать с защитной оболочкой 30 или без нее. Если транспорт тировка осуществл етс беэ дополнительной защитной оболочки, то необходимо приварить к нижним ограничительньм распорным пластинкам 25 дополнительные каналы, выполненные из нержавеющей стали, которые вдавливаютс снизу в каналы 24 (фиг. 1) Один или несколько каналов 24, выполненных из нержавек цей бористой стали, можно смонтировать в коробке 2с возможностью их удалени . После удалени этих каналов 24 мсикно вдвинут в свободную полость специальные защит .ные контейнеры дл поврежденных топливных элементов. Остальные, неyдaл e a ie , каналы 24 приварены к . верхней нержавеющей стальной плите 31 (4иг. 4) коробки 2 (фиг. 1). Таким образом обеспечиваетс термическое расширение вниз. В случае транспортировки топливных элементов в мокром состо нии в каналы 24 вдвинуты тонкостенные трубы из бористой стали, дл предот вращени изгиба которых предусмотре ны разжимные кольца 32, расположенные на определенном рассто нии одно от другого. В этих разжимных кольцах 32 выполнены отверсти , чтобы вода могла свободно циркулировать . В горизонтальном транспортнсж положении разжимные кольца 32 воспринимают вес топливных элементов . Дл того, чтобы коробку 2 или 21 можно было вдвинуть в транспортный контейнер пр молинейно без возмож- . ности ее поворачивани или перемещени во врем транспортировки на наружной поверхности коробки выполнен продольный паз в который входит соответствующий выступ, выполненный на внутренней стенке контейнера . Опорные цапфы 7 служат, с одной стороны дл подъема контейнера дл транспортировки, а с другой - дл его закреплени на транспортной йодложке. Б качестве транспортной подложки можно использовать, например , седельное устройство, приваренное к транспортной каретке. Опорные цапфы 7 ввинчены в корпус 1 контейнера с возможностью их удалени . Они вл ютс , за исключением их внутренних участков, деформируемыми. Две нижние опорные цапфы 7 установлены эксцентрично по отношению к оси 33 (фиг.1) контейнера в цел х обеспечени опрокидывани транспортного контейнера в опре; еленную сторону при его опускании на седельное устройство. Опорные цап4и 1 и болты выполнены из нержавекнцей стали. Противоударные демпферы 5 и 6 состо т в основном из толстостенной наружной чашки 34, тонкостенной внутренней чашки 35, набивки из бальзовой древесины 20, кольцевого фланца 36 и;нескольких труб 37. Обе чашки 34 и 35 приварены снаружи к кольцевому фланцу 36, котор служит дл центрировани противоударного демпфера при его насаживании. Он закреплен на цилиндрическом корпусе 1 контейнера болтами 19. Проход щие через демпфер 5 толстостенные трубы 37 приварены к наружной чашке 34 и к кольцевому фланцу 36. Через трубы 37 можно вдвинуть болты 19. В случае падени транспортного контейнера в осевом направлении вниз кинетическую энергию в момент удара поглощают следующие детали: кругла в горизонтальной проекции выпукла наружу наружна чашка 34, котора вл етс в осевом направлении относительно м гкой и податливой; набивка из бальзовой древесины 20, волркна которой направлены параллельно отношению к оси 33 кон тейнера (бальзова древесина может поглощать значительную часть кинетической энергии); жесткие трубы 37, поглощающие приблизительно 50% энергии при -деформации. .. В случае удара боковой стенки транспортного контейнера кинетическую энергию поглощает выполненна в виде тора часть 38 наружной чашки 34, А также массивные концевые ребра 14. Они деформируютс приблизительно одновременно и поглощают примерно одинаковое количество энер гии. Поглощение кинетической энергии удара бальзовой древесиной в этом случае отсутствует ввиду ориен тации ее волокон. В случае удара кромки транспортного контейнера имеет место комбинаци обоих указанных выше случаев поглощени энергии, причём бальзова древесина поглощает в зависимое ти от угла удара большее или меньше количество энергии. Предлагаемое выполнение транспор ного контейнера допускает равномерное замедление и поглощение энергии во всех направлени х без отрицатель ных пиков замедлени , которые можно наблюдать при использовании известHbtx контейнеров, в которых только ребра вл ютс деформируемьми. Преимуществом вл етс также равномерное распределение работы деформации по наружной поверхности предлагаемого транспортного контейнера. Опорные цапфы 7 вл ютс деформи руемыми и также могут поглощать кин тическую энергию в случае, если они }при падении контейнера набок удар ютс торцовой стороной. Наружные чашки 34 и все трубы 37 выполнены из нержавеющей стали. Полость между наружной и внутренней чашками герме тически закрыта, чтобы набивка из бальзовой д ревесины не могла по1 лощать влагу.. Дл транспортировки контейнер устанавливаетс горизонтально на седельном устройстве с кареткой.При этом седельное устройство поддерживает опорные цапфы. Дл железнодо рожного транспорта каретка устанав-ливаетс на вагоне-платформе или на специальном грузовом вагоне с платформой . В первом случае вс установка , состо ща из каретки, контейнера и крьш1ки, имеет размеры стандартного контейнера, так что эту установку можно транспортировать дальше и на . судне. В случае транспортировки на грузовом вагоне с платформой, центр т жести находитс ниже, так что можно достигнуть более высоких скоростей при транспортировке. Полость контейнера доступна через внутреннюю запорную крышку 3, прижатую кольцевым фланцем 15, через два клапана 39 (фиг. 5-6) и через небольшие закрываемые отверсти дл отбора проб, выполненные во внутренней запорной крьопке 3. Герметичность полости обеспечена обоими клапанами 39, а также металлическими кольцами круглого сечени , расположенньми между кольцевым фланцем 18 и внутренней запорной, крышкой 3 и между фланцем 18 и соответствующей уплотн ющей поверхностью корпуса 1 контейнера. Отверстие дл отбора проб и контрол атмосферы в полости выполнено в опорной цапфе 40 внутренней запорной КрЬШ1КИ 3. Наружное пространство контейнера закрыто наружной крышкой 4 контейнера и крьш1ками клапанов. Между наружной крышкой 4 контейнера и корпусом 1 контейнера размещены пластмассовые кольца круглого сечени , в то врем .как крьш1ки клапанов уплотнены по отношению к клапанам металлическими кольцами круглого сечени . В наружной крышке 4 контейнера и в крьооках: клапанов предусмотрены отверсти дл отбора проб и контрол . Они . служат также дл контрол герметичности полости. Преимущество двух полостей состоит в том, что клапан между ними можно непрерывно контролировать относительно утечки радиоактивного материала. Все удал емые части полости контейнера , за исключением отлитых алюминиевых шайб в коробке, выполнены из нержавеющей стали или покрыты слоем нержавеющего стального листа, толщиной 3 мм. Нержавеюща

9

сталь вл етс устойчивой к действи следуювцос жидкостей дл очистки и обеззараживани : деминерализованной воды, азотной кислоты, раствора едкого натра и раствора нитрофтора с 5% фтора.

Нижнюю часть полости контейнера можно очищать через нижние клапаны.

Все наружные поверхности ко тейнера , включа жидкостный насос, также покрыты нержавеищим стальным листом, за исключением участка с ребрами охлаждени . При выгрузке транспортного контейнера в мокром состо нии, когда он погружаетс в выгрузочньй бассейн, участок с ребрами охлаждени покрываетс специальным щитом. Последний состоит из цилиндрического кожуха из нержавеющей стали, снабженного надуваемыми резиновыми прокладками. Перед погружением транспортного контейнера в выгрузочный бассейн он доводитс до вертикального положени и закрепл етс при помощи нижних опорных цапф 7 на основании. Затем прикрепл етс кожух из нержавеющей стали, который уплотн етс при помощи надуваемых резиновых прокладок . На нижнем конце кожуха, напротив клапана контейнера, предусмотрена съемна крышка в цел х .соединени трубопроводов с клапаном контейнера и после прикреплени кожуха . Во врем этой операции кЛапан между верхней и нижней прокладками можно уже опорожн ть, в то врем .

4463210

как участок с ребрами охлаждени еще окружён водой.

Если транспортный контейнер погружен , то давление воды между J обеими надуваемьми резиновыми прокладками на обоих концах выше, чем снаружи, так что вода выгрузочного бассейна не может попасть в полость ребер. На ребрах нанесена эпоксидна краска, допускающа в случае радиоактивного заражени легкую очистку и обеззараживание.

После прикреплени кожуха необходимо отвести ввдел ющеес тепло путем охлаждени участка с ребрами охлаждени . Дл этого надо предусмотреть на кожухе присоединени дп охлаждающей воды.

Отвод тепла из контейнера осуществл етс путем конвекции и излучени тепла, прежде всего через ребра охлаждени , так как оба противоударных демпфера представл ют собой теплоизол цию. Небольшое количество тепла отводитс через опорные и неснабженную ребрами поверхность кожуха.

В момент удара контейнера после свободного падени нпи при пожаре принимаютс в расчет потери воды в кожухе 10. Порожний кожух 10 слзокит затем в качестве изолирующего сло , а тепло отдают только располоокенные во внутренней части ребра охлаждени .

Различные аварийные случаи можно имитировать и исследовать с помощью вычислительных устройств.

Фаг. 2«7/

Фиг.З

JO

Х

25 Фиг. 4

Фаг. 5 В-В

Claims

1. КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ РАДИОАКТИВНОГО МАТЕРИАЛА, содержащий по крайней мере один съемный противоударный демпфер, установленный на одном из торцов контейнера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности транспортировки за счет улучшения амортизации при ударе, противо ударный демпфер выполнен из двух выпуклых наружу чашек, являющихся стенками герметически закрытой полости.

2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что в полости противоударного демпфера помещена в качестве поглощающего энергию материала бальзовая древесина, волокна которой расположены параллельно оси контейнера.

3. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность противоударного демпфера имеет тороидальную форму.

1 1144632 1