Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок твэл ядерных реакторов

 

Сущность изобретения: металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов содержит корпус 1 с днищем 2, внутренней и наружной герметизирующими крышками 3 и 4. Причем наружная герметизирующая крышка и днище корпуса выполнены таким образом, что одновременно являются торцевыми демпфирующими элементами. В полость "а" корпуса 1 вставлен чехол 5, включающий диафрагмы 6-9 с отверстиями-ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛов. Диафрагмы 6-9 соединены между собой с помощью экранирующих металлических конструкций, выполненных либо в виде соосно смонтированных обечаек, либо в виде листовых панелей. Металлобетонный контейнер снабжен торцевыми демпфирующими элементами 14-17, установленными по окружности на верхней и нижней диафрагмах 6 и 9 чехла 5 с их наружной стороны. При этом торцевые демпфирующие элементы 14, установленные на нижней диафрагме 9, одновременно являются опорными элементами чехла 5, взаимодействующими с днищем корпуса 1. Торцевые демпфирующие элементы 15-17, установленные на верхней диафрагме 6 чехла, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней герметизирующей крышкой 3 и с возможностью пластического деформирования. Кроме того, торцевые демпфирующие элементы 15 выполняют роль такелажных элементов чехла 5, а торцевой демпфирующий элемент 16 выполняет роль присоединительного элемента вертикального трубного канала, пропущенного через диафрагмы 6-9 для отсоса воды со дна полости "а" корпуса 1. В верхней части полости "а" установлен направляющий элемент, взаимодействующий с ответным элементом для обеспечения заданного углового положения чехла относительно продольной оси корпуса 1. Преимущества изобретения заключаются в том, что оно позволяет создать металлобетонный контейнер относительно большого полезного объема, обеспечивающий возможность безопасной транспортировки и/или хранения отработанного ядерного топлива. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к контейнерам для длительного сухого хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Известны контейнеры для транспортировки и хранения ОЯТ. В соответствии с нормами радиационной безопасности и рекомендациями МАГАТЭ подобные контейнеры должны обеспечивать высокие радиационно-защитные и прочностные свойства, в том числе при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и хранения ОЯТ. При этом, исходя из технико-экономических требований по снижению затрат на организацию контейнерного хранения ОЯТ, возникает необходимость создания контейнеров относительно большого полезного объема (с максимальной вместительностью ОЯТ) при определенных (в частности, транспортных) ограничениях их по наружному габариту.

В настоящее время отработавшие сборки ТВЭЛ ядерных реакторов АЭС хранятся в приреакторных бассейнах выдержки (хранилищах), емкости которых практически переполнены. Также переполнены и находящиеся в эксплуатации хранилища ОЯТ атомного флота. Отмеченное создает сложную экологическую проблему, требующую немедленного разрешения. Одним из путей ее решения является уменьшение срока хранения ОЯТ в бассейнах выдержки (например, с 5-ти лет до 3-х лет).

Уменьшение срока хранения ОЯТ в бассейнах выдержки обуславливает необходимость транспортировки к месту промежуточного или окончательного хранения высокоактивного ОЯТ, что предъявляет повышенные требования к обеспечению радиационной безопасности при транспортировке и хранении контейнеров с ОЯТ. Наряду с этим, контейнеры, создаваемые для транспортировки и хранения высокоактивного ОЯТ, должны обеспечивать возможность использования существующей инфраструктуры, предназначенной для обращения с ОЯТ. Существующая в настоящее время инфраструктура (например, грузоподъемные и транспортные средства) приспособлена для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18 (см. технический отчет МАГАТЭ: IAEA-TECDOC-1081. April 1999, с. 62, 65).

Известен цилиндрический сменный вставной короб для транспортных и стационарных резервуаров по патенту DE 3413393, G 21 С 19/06, G 21 F 5/00, 1985 г. Цилиндрическая наружная стенка вставного короба состоит из анкерных и промежуточных сегментов. Короб имеет каналы для размещения продолговатых ТВЭЛ ядерных реакторов. Каналы образованы пластинами, содержащими поглотители нейтронов. Пластины посредством шиповых соединений состыкованы соответственно одна с другой или с анкерными сегментами. Расстояние между пластинами зафиксировано с помощью крестовидных дистанционирующих держателей и с помощью дистанционирующих держателей, соединенных соответственно с промежуточными сегментами посредством перемычек. Таким образом, панели образуют жесткий разъемный конструктивный узел, стянутый в поперечном направлении диаметральными стяжками, проходящими через сверления в крестовидных дистанционирующих держателях. В качестве опор для стяжек держателей используются упомянутые анкерные сегменты.

Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях. Кроме, того известное устройство сложно технологически и трудоемко в изготовлении. Вместе с этим устройство не предполагает возможности размещения в нем отработавших сборок ТВЭЛ различных типоразмеров.

Известен складской контейнер для пеналов и топливных кассет по патенту DD 224144 А1, G 21 С 19/06, 1985 г. Конструкция известного контейнера позволяет устанавливать пеналы и топливные кассеты различных типоразмеров. В верхней части контейнера предусмотрено кольцо, а на дне - кольцо с донным листом. Оба кольца удерживаются и жестко соединяются посредством стержней, расположенных вокруг колец вдоль продольной оси контейнера. Внутри контейнера в верхней его части имеется двойное промежуточное днище, а в нижней части устанавливается одно или несколько ординарных промежуточных днищ, сьемно соединенных со стержнями. Промежуточные днища (диафрагмы) имеют отверстия для установки пеналов. В центре контейнера предусмотрена вертикальная труба, жестко соединенная с донным листом нижнего кольца и разъемно соединенная с промежуточными днищами. Центральная труба в верхней части имеет насадку в виде муфты для грузового захвата.

Однако в известном контейнере не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях. Кроме того, не предусмотрено экранирование по периметру контейнера, что снижает радиационную безопасность.

Известен контейнер типа ТК-6, предназначенный для транспортировки отработавших тепловыделяющих сборок ТВЭЛ (см. упомянутый отчет МАГАТЭ с. 58, 59). Известный контейнер содержит металлический корпус, закрытый сверху металлической уплотнительной крышкой и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях диафрагм которой размещаются отработавшие сборки ТВЭЛ, чехол выполнен с экранирующей обечайкой, что повышает радиационную безопасность.

Недостатком известного контейнера является высокая трудоемкость изготовления металлического корпуса и, следовательно, высокая стоимость. Кроме того, в известном контейнере не предусмотрены средства для амортизации выемной части (чехла) с ОЯТ при возможных аварийных ситуациях.

Известен контейнер для транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов по патенту RU 2120675, G 21 F 5/008, 1998 г. Известный контейнер содержит металлический корпус, закрытый сверху металлической уплотнительной крышкой и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях диафрагм которой размещены чехлы (пеналы) с ОТВС. Чехлы различных типоразмеров или установлены своими нижними торцами на дно контейнера, или подвешены на опорных буртах в отверстиях выемной части за верхние бурты чехлов с ОТВС. В варианте выполнения на верхние торцы чехлов с ОТВС до упора в торцы надеты вверх дном с необходимой толщиной дна съемные полые цилиндрические буфера, имеющие на дне полостей резиновые этиленпропиленовые прокладки. Таким образом, обеспечивается амортизация чехлов при упоре в дно крышки. Для обеспечения амортизации чехлов при аварийном падении контейнера на крышку на дне крышки закреплена резиновая этиленпропиленовая прокладка. Известное устройство обеспечивает возможность совместного размещения в полости контейнера чехлов (пеналов) с ОТВС различных типоразмеров.

Также известен защитный контейнер для транспортирования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) по патенту RU 2139582, G 21 F 5/008, 1999 г. Известный контейнер содержит металлический корпус и вставленную в полость корпуса выемную часть (чехол), в отверстиях верхней доски и диафрагм которой размещены трубные чехлы (пеналы) с ОЯТ. Корпус закрыт сверху уплотнительной металлической крышкой. Выемная часть снабжена прикрепленным к ней вертикальным трубным каналом. Верхний торец трубного канала вставлен в верхней доске выемной части в стыковочное гнездо присоединения вакуумной системы для отсоса воды со дна контейнера через трубный канал. Нижний торец трубного канала расположен над дном контейнера с зазором не более внутреннего радиуса трубного канала. Известный защитный контейнер обеспечивает его надежную эксплуатацию в соответствии с требованиями ядерной безопасности за счет упрощения его конструкции и уменьшения остатка воды в контейнере на порядок ниже допустимого количества.

Общим недостатком последних двух контейнеров является то, что для изготовления толстостенного металлического корпуса контейнера требуется уникальное металлургическое оборудование. Кроме того, цельнометаллический контейнер предполагает высокую трудоемкость изготовления и, следовательно, высокую стоимость.

Известен контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС по патенту RU 2148864, G 21 F 5/008, 2000 г. Известный контейнер содержит наружный корпус с крышкой, амортизаторы (торцевые демпфирующие устройства) и внутренний корпус с крышкой. Внутренний корпус опирается на амортизаторы, жестко закрепленные на дне горизонтально расположенного наружного корпуса. Во внутреннем корпусе расположен чехол с гнездами для ОТВС. Крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами. На дне наружного корпуса амортизаторы также расположены равномерно. Каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения. Загрузку контейнера осуществляют в вертикальном положении, после чего контейнер с помощью кантователя устанавливают в горизонтальное положение, при котором и осуществляют транспортирование контейнера.

Однако известный контейнер, также как и два предыдущих контейнера, выполнен цельнометаллическим, что предполагает высокую трудоемкость изготовления и, следовательно, высокую стоимость.

Известен железобетонный (металлобетонный) контейнер для транспортировки и/или хранения ОЯТ по патенту RU 2153715, G 21 F 5/008, 2000 г. Известный контейнер содержит наружную и внутреннюю металлические цилиндрические оболочки с днищами, выполненные в варианте исполнения изобретения из тонколистовой нержавеющей стали, обеспечивающей многолетнюю коррозионную стойкость. Полость между оболочками заполнена особопрочным и тяжелым бетоном с повышенной термостойкостью. Сверху внутренняя полость контейнера и полость между оболочками герметично перекрыты двумя крышками, расположенными одна над другой и размещенными на едином металлическом основании. Контейнер снабжен дополнительной металлической цилиндрической оболочкой, включающей обечайку, выступающую за днище упомянутой наружной металлической цилиндрической оболочки и охватывающей последнюю с образованием полости, которая заполнена тяжелым бетоном меньшей прочности, чем основной - тяжелый бетон. Наружная крышка выполнена таким образом, что является одновременно торцевым демпфирующим элементом контейнера. Это достигается благодаря тому, что она снабжена элементами, пластически деформируемыми в случае аварийного нагружения контейнера. Подобным же образом выполнено и днище наружной цилиндрической оболочки, которое, благодаря особенности конструкции, является одновременно другим торцевым демпфирующим элементом контейнера. С наружной стороны обечайки дополнительной металлической цилиндрической оболочки выполнен демпфирующий кольцевой элемент, который одновременно выполняет роль опорного элемента при транспортировке контейнера в вертикальном положении. Известный железобетонный контейнер предназначен для сухого хранения, преимущественно отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Последние перед загрузкой в контейнер помещают в пеналы, которые герметизируют. В контейнере пеналы с ОТВС размещаются посредством дистанционирующей решетки. Железобетонный контейнер обеспечивает защиту ОЯТ при длительном хранении и в случае аварийной ситуации при транспортировке при сравнительно невысокой стоимости контейнера по сравнению с контейнерами, корпуса которых изготавливаются в виде монолитных металлических конструкций.

Однако подобная конструкция железобетонного контейнера в случае использования ее для контейнера, предназначенного для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, предполагает соответствующее увеличение толщины стенок корпуса, следствием чего является увеличение массогабаритных характеристик контейнера, что не всегда приемлемо, например, по условиям эксплуатации.

Наиболее близким по совокупности признаков с заявляемым изобретением является металлобетонный контейнер для транспортировки (транспортирования) ОЯТ реакторов РБМК ("Металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК". Зубков А.А., Фромзель В.Н. и др. Журнал "Теплоэнергетика", 11, 1996 г., с. 40-44). Известный контейнер содержит корпус с днищем, внутренней и наружной герметизирующими крышками, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями для установки пучков отработавших сборок ТВЭЛ. На днище корпуса расположена опора-демпфер, выполненная в виде верхнего и нижнего опорных колец, соединенных стальными ребрами, деформируемыми в случае удара. При транспортировании контейнера в горизонтальном положении на его корпус надеваются торцевые демпфирующие устройства, с помощью которых обеспечивается сохранность контейнера при ударных нагрузках в момент аварийных ситуаций. Транспортные демпферы представляют собой деревянные конструкции, заключенные в тонкостенную металлическую оболочку. Конструкция корпуса контейнера предусматривает использование чехла для размещения 102 пучков тепловыделяющих сборок РБМК. Для этого отработавшие сборки ТВЭЛ подаются в горячую камеру, где от каждой из них отделяются холостые концы, вынимается центральный стальной стержень и разрезается втулка, обеспечивающая взаимное расположение двух пучков ТВЭЛ сборки. Для размещения пучков тепловыделяющих элементов в чехле, изготовленном из нержавеющей стали, предусмотрены 102 открытых сверху трубы, заваренные в верхней решетке чехла и не доходящие до его днища. Для обеспечения требуемого взаимного расположения чехловых труб и предотвращения их недопустимых прогибов при аварии, связанной с падением контейнера, в чехле установлено пять диафрагм.

Однако подобная конструкция металлобетонного контейнера в случае использования ее для контейнера, предназначенного для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, предполагает соответствующее увеличение толщины стенок корпуса, следствием чего является увеличение массогабаритных характеристик контейнера, что не всегда приемлемо. К недостаткам известного контейнера также можно отнести то, что в нем не предусмотрены средства амортизации чехла при возможных аварийных ситуациях. Вместе с этим конструкция вставленного в полость корпуса контейнера чехла не предполагает установки в чехле отработавших сборок ТВЭЛ различных типоразмеров.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании металлобетонного контейнера, обеспечивающего возможность безопасной транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, который позволил бы использовать существующую инфраструктуру (например, специальные транспортные средства), предназначенную для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18.

Указанная задача решается благодаря тому, что металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, содержащий корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками и торцевыми демпфирующими элементами, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями для установки отработавших сборок ТВЭЛ, согласно изобретению снабжен торцевыми демпфирующими элементами, установленными по окружности соответственно на верхней и нижней диафрагмах чехла с наружной стороны последних. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на нижней диафрагме, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса. Торцевые демпфирующие элементы, установленные на верхней диафрагме, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней защитной герметизирующей крышкой. При этом один из торцевых демпфирующих элементов, установленных на верхней диафрагме, одновременно выполняет роль присоединительного элемента вертикального трубного канала, пропущенного через диафрагмы для отсоса воды со дна полости корпуса, а часть других торцевых демпфирующих элементов, установленных на верхней диафрагме, одновременно выполняют роль такелажных элементов чехла. Чехол снабжен расположенными вокруг диафрагм вдоль его продольной оси экранирующими металлическими конструкциями, соединяющими между собой диафрагмы. В полости корпуса установлен направляющий элемент, взаимодействующий с соответствующим ответным элементом чехла для обеспечения заданного углового положения последнего относительно продольной оси корпуса.

Вместе с этим экранирующие металлические конструкции чехла выполнены в виде обечаек, каждая из которых соединяет две смежные диафрагмы. При этом обечайки, расположение которых соответствует расположению наиболее радиационно-активных зон отработавших сборок ТВЭЛ, выполнены утолщенными.

Кроме того, экранирующие металлические конструкции чехла могут быть выполнены в виде листовых панелей. При этом чехол включает диафрагмы, которые соединены с листовыми панелями с помощью шиповых соединений с возможностью фиксации.

Ответный элемент чехла для обеспечения заданного углового положения последнего относительно продольной оси корпуса представляет собой продольный паз, выполненный с наружной стороны экранирующих металлических конструкций чехла. При этом упомянутый направляющий элемент, соответствующий продольному пазу, установлен в верхней части полости корпуса.

С наружной стороны корпуса контейнера может быть выполнен демпфирующий кольцевой элемент, который одновременно выполняет роль опорного элемента при транспортировке контейнера.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить безопасность обращения с упаковочным комплектом хранения (т. е. с металлобетонным контейнером, загруженным отработавшими сборками ТВЭЛ). Вместе с этим изобретение обеспечивает возможность снижения материалоемкости благодаря приданию торцевым демпфирующим элементам чехла дополнительных функций.

Конструкция металлобетонного контейнера схематично представлена на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид контейнера, продольные разрез по грузовым цапфам; на фиг. 2 - поперечный разрез контейнера по А-А на фиг.1 (герметизирующие крышки условно не показаны); на фиг.3 - направляющий элемент корпуса, обеспечивающий заданное угловое положение чехла относительно продольной оси контейнера, элемент Б на фиг.2; на фиг.4 - присоединительный элемент вертикального трубного канала, разрез по В-В на фиг.2; на фиг.5 - чехол (выемная часть) в варианте выполнения экранирующих металлических конструкций в виде соосно смонтированных обечаек, общий вид; на фиг.6 - поперечный разрез чехла по Г-Г на фиг.5; на фиг.7 - чехол (выемная часть) в варианте выполнения экранирующих металлических конструкций в виде листовых панелей, общий вид; на фиг.8 - поперечный разрез чехла по Д-Д на фиг.7; на фиг. 9 - устройство узла соединения листовой панели с диафрагмой, элемент Е на фиг.8; на фиг.10 - то же, вид Ж на фиг.9.

Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших ТВЭЛ ядерных реакторов содержит корпус 1 с днищем 2, внутренней и наружной герметизирующими крышками 3 и 4. В варианте осуществления изобретения наружная герметизирующая крышка 4 выполнена таким образом, что является одновременно торцевым демпфирующим элементом контейнера. Это достигается благодаря тому, что она снабжена элементами, пластически деформируемыми в случае аварийного нагружения контейнера. В варианте осуществления изобретения, упомянутые элементы выполнены, например, в виде пустотелых оболочек с ребрами. Подобным же образом выполнено и днище 2 корпуса, которое, благодаря особенности конструкции, является одновременно торцевым демпфирующим элементом контейнера, обеспечивающим снижение действующих ударных нагрузок при падении контейнера на днище плашмя или под углом.

Корпус контейнера содержит наружную и внутреннюю металлические цилиндрические оболочки с днищами. Полость между оболочками заполнена особо прочным и тяжелым бетоном с повышенной термостойкостью. Сверху полость между оболочками перекрыта металлическим основанием, на котором размещены установленные одна над другой герметизирующие крышки 3 и 4. В варианте осуществления изобретения контейнер снабжен экранирующей дополнительной металлической цилиндрической оболочкой, включающей обечайку, выступающую за днище упомянутой наружной металлической цилиндрической оболочки и охватывающей последнюю с образованием полости, которая заполнена бетоном меньшей плотности и прочности, чем основной - тяжелый бетон.

В полость "а" корпуса 1 вставлен чехол 5, включающий диафрагмы 6-9 с отверстиями - ячейками "в" для установки пеналов (чехлов) с отработавшими сборками ТВЭЛ (на чертеже не показаны). Диафрагмы 6-9 соответственно соединены между собой с помощью экранирующих металлических конструкций, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла 5.

В варианте выполнения изобретения, экранирующие металлические конструкции чехла выполнены в виде соосно смонтированных обечаек 10, каждая из которых соединяет две соответствующие смежные диафрагмы. Обечайки с диафрагмами соединены с помощью сварки. Обечайки, расположение которых по высоте чехла 5 соответствует расположению наиболее радиационно-активных зон отработавших сборок ТВЭЛ, выполнены утолщенными. Этот вариант выполнения изобретения является предпочтительным, когда металлобетонный контейнер используется для высокоактивных отработавших сборок ТВЭЛ.

В другом варианте выполнения, экранирующие металлические конструкции чехла выполнены в виде листовых панелей 11 и 12. При этом диафрагмы 6, 7 и 9 с соответствующими листовыми панелями 11 и 12 соединены с помощью сварки, а диафрагмы 8 - с помощью шиповых соединений, а также болтов 13. Благодаря шиповым соединениям упрощается процесс сборки чехла и обеспечивается установка диафрагм 8 в заданное положение по высоте чехла. Для фиксации листовых панелей 12 относительно диафрагм 8 вместо болтов может быть использована, например, сварка. По сравнению с предыдущим вариантом выполнения, вариант выполнения экранирующих металлических конструкций чехла в виде листовых панелей предполагает использование контейнера для менее радиационно-активных сборок ТВЭЛ.

Места расположения промежуточных диафрагм 8 по высоте чехла 5 и количество этих диафрагм определяются количеством и местами расположения силовых поясов устанавливаемых в чехол 5 пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ и выбираются таким образом, чтобы обеспечить возможность установки в чехол пеналов различных типоразмеров.

Металлобетонный контейнер снабжен торцевыми демпфирующими элементами 14-17, установленными по окружности соответственно на верхней и нижней диафрагмах 6 и 9 чехла 5 с наружной стороны последних. Торцевые демпфирующие элементы 14, установленные на нижней диафрагме 9 чехла, одновременно являются опорными элементами чехла 5, взаимодействующими с днищем 2 корпуса 1. Торцевые демпфирующие элементы 15-17, установленные на верхней диафрагме 6 чехла, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней герметизирующей крышкой 3 и пластического деформирования в случае аварийного нагружения контейнера. В варианте выполнения установленные на верхней диафрагме 6 чехла торцевые демпфирующие элементы 15 расположены равномерно по окружности и одновременно выполняют роль такелажных элементов чехла 5. Торцевой демпфирующий элемент 16 одновременно выполняет роль присоединительного элемента вертикального трубного канала 18, пропущенного через диафрагмы 6-9 для отсоса воды (в случае необходимости) со дна полости "а" корпуса 1.

В верхней части полости "а" корпуса 1 установлен направляющий элемент 19, взаимодействующий с соответствующим ответным элементом 20 чехла 5. Направляющий элемент 19 обеспечивает заданное угловое положение чехла 5 относительно продольной оси корпуса 1. В варианте выполнения изобретения ответный элемент 20 чехла представляет собой продольный паз, выполненный с наружной стороны экранирующих металлических конструкций чехла.

В варианте выполнения с наружной стороны корпуса 1 контейнера выполнен демпфирующий кольцевой элемент 21 с опорной площадкой "с", который одновременно выполняет роль опорного элемента контейнера при транспортировке последнего в вертикальном положении.

Использование металлобетонного контейнера в промышленности осуществляется следующим образом.

Чехол 5 с помощью торцевых демпфирующих элементов 15, одновременно выполняющих роль такелажных элементов чехла, загружают в полость "а" корпуса 1 металлобетонного контейнера до упора торцевых демпфирующих элементов 14 в днище 2. При этом стенки продольного паза 20, выполненного с наружной стороны экранирующих металлических конструкций чехла, взаимодействуют с направляющим элементом 19 корпуса 1, обеспечивая установку чехла 5 в заданном положении относительно продольной оси корпуса 1. В чехол 5 устанавливают пеналы (на чертеже не показано) с отработавшими сборками ТВЭЛ (ОЯТ) ядерного реактора. Пеналы размещаются в отверстиях - ячейках "в" диафрагм 6-9. Количество ячеек в чехле и их взаимное расположение определяются по условиям радиационной и ядерной безопасности. Благодаря направляющему элементу 19 корпуса, взаимодействующему с продольным пазом 20, выполненным на чехле, обеспечивается строгое положение чехла 5 относительно корпуса 1 в процессе загрузки пеналов с ОЯТ, что позволяет механизировать процесс загрузки контейнера и использовать специальное наводящее устройство, исключающее необходимость нахождения обслуживающего персонала в зоне загрузки, являющейся наиболее опасной по условиям радиационной безопасности.

В случае необходимости после загрузки пеналов в чехол производится удаление радиоактивной воды со дна полости "а" корпуса 1. Для этого к присоединительному элементу 16 трубного канала 18 подсоединяют шланг вакуумной системы (на чертеже не показано) и производят отсос воды со дна полости "а" через трубный канал 18 в сливной бак вакуумной системы. При этом возможные протечки воды в месте подсоединения упомянутого шланга через зазоры в чехле снова стекают на дно полости "а", а не на пол помещения, в котором производится данная операция, что исключает загрязнение радиоактивной водой помещения в процессе удаления воды из контейнера.

После загрузки контейнера закрывается внутренняя герметизирующая крышка 3, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки с корпусом 1. При закрывании крышки 3 обслуживающий персонал дополнительно защищен от радиационного облучения утолщенной верхней диафрагмой 6 и предусмотренными в пеналах специальными пробками, защищающими от γ-излучения, которое проходит через отверстия - ячейки диафрагм. Закрывается наружная герметизирующая крышка 4, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки с корпусом 1. При необходимости производится вакуумирование внутренней полости контейнера и заполнение ее инертным газом с помощью предусмотренных на контейнере клапанных устройств (на чертеже не показано). После этого контейнер с отработавшими сборками ТВЭЛ транспортируют к месту предварительного хранения. Транспортировку осуществляют в вертикальном положении.

В варианте осуществления изобретения габарит металлобетонного контейнера, а также размеры и расположение опорной площадки "с" по высоте контейнера заданы такими, что позволяют при обращении с металлобетонным контейнером использовать существующую инфраструктуру, предназначенную для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18.

В процессе транспортировки и хранения металлобетонного контейнера с отработавшими сборками ТВЭЛ благодаря наличию утолщенных диафрагм 6 и 7, защитных герметизирующих крышек 3 и 4 и металлическому основанию этих крышек обеспечивается снижение радиационного излучения со стороны верхнего торца контейнера (в основной зоне работы обслуживающего персонала).

Радиационная безопасность в части боковой поверхности контейнера обеспечивается за счет экранирующих металлических конструкций чехла, использования особо прочного и тяжелого бетона, наличия наружной и внутренней металлических цилиндрических оболочек корпуса 1, экранирующей дополнительной металлической цилиндрической оболочки и слоя тяжелого бетона меньшей плотности и прочности, чем упомянутый основной бетон. Благодаря экранирующим металлическим конструкциям чехла и экранирующим свойствам элементов корпуса контейнера уровень γ-излучения на боковой поверхности контейнера снижается до уровня, допустимого по нормам радиационной безопасности.

При этом экранирующие металлические конструкции чехла обеспечивают: - снижение уровня γ-излучения примерно в 2-3 раза; - возможность создания металлобетонного контейнера относительно большого полезного объема в габаритах цельнометаллических контейнеров, например, типа ТК-18.

Торцевые демпфирующие элементы 14-17, установленные соответственно на верхней и нижней диафрагмах чехла, совместно с торцевыми демпфирующими элементами корпуса контейнера при возможных аварийных ситуациях при транспортировке контейнера обеспечивают снижение действующих на чехол перегрузок до уровня, допускаемого прочностью чехла, и исключение деформаций чехла, при которых может иметь место сближение пеналов и нарушение условий ядерной безопасности. Вместе с этим, благодаря упомянутым торцевым демпфирующим элементам в аварийной ситуации обеспечивается снижение величины относительного продольного перемещения чехла и пеналов (оснащенных собственными торцевыми демпфирующими элементами) с сохранением уровней опирания пеналов на диафрагмы чехла (т.е. обеспечивается нивелирование относительного положения чехла и пеналов в аварийной ситуации), обеспечивающих условия нагружения оболочек пеналов и их прочность.

Таким образом, благодаря особенности исполнения металлобетонного контейнера для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, изобретение позволяет создать металлобетонный контейнер относительно большого полезного объема, обеспечивающий возможность безопасной транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ, который позволяет использовать существующую инфраструктуру, предназначенную для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18. Вместе с этим изобретение позволяет повысить безопасность обращения с упаковочным комплектом хранения.

Формула изобретения

1. Металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов, содержащий корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками и торцевыми демпфирующими элементами, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями для установки отработавших сборок ТВЭЛ, отличающийся тем, что он снабжен торцевыми демпфирующими элементами, установленными по окружности соответственно на верхней и нижней диафрагмах чехла с наружной стороны последних, причем торцевые демпфирующие элементы, установленные на нижней диафрагме, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса, а торцевые демпфирующие элементы, установленные на верхней диафрагме, выполнены с возможностью взаимодействия с внутренней защитной герметизирующей крышкой, при этом один из торцевых демпфирующих элементов, установленных на верхней диафрагме, одновременно выполняет роль присоединительного элемента вертикального трубного канала, пропущенного через диафрагмы для отсоса воды со дна полости корпуса, а часть других торцевых демпфирующих элементов, установленных на верхней диафрагме, одновременно выполняют роль такелажных элементов чехла, при этом чехол снабжен расположенными вокруг диафрагм вдоль его продольной оси экранирующими металлическими конструкциями, соединяющими между собой диафрагмы, причем в полости корпуса установлен направляющий элемент, взаимодействующий с соответствующим ответным элементом чехла для обеспечения заданного углового положения последнего относительно продольной оси корпуса.

2. Металлобетонный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что экранирующие металлические конструкции чехла выполнены в виде обечаек, каждая из которых соединяет две смежные диафрагмы, при этом обечайки, расположение которых соответствует расположению наиболее радиационноактивных зон отработавших сборок ТВЭЛ, выполнены утолщенными.

3. Металлобетонный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что экранирующие металлические конструкции чехла выполнены в виде листовых панелей, при этом чехол включает диафрагмы, которые соединены с листовыми панелями с помощью шиповых соединений с возможностью фиксации.

4. Металлобетонный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что ответный элемент чехла для обеспечения заданного углового положения последнего относительно продольной оси корпуса представляет собой продольный паз, выполненный с наружной стороны экранирующих металлических конструкций чехла, при этом упомянутый направляющий элемент, соответствующий продольному пазу, установлен в верхней части полости корпуса.

5. Металлобетонный контейнер по пп. 1-4, отличающийся тем, что с наружной стороны корпуса выполнен демпфирующий кольцевой элемент, который одновременно выполняет роль опорного элемента при транспортировке контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10