Хранилище делящихся материалов

 

Изобретение относится к атомной промышленности, к устройствам для хранения делящихся материалов (ДМ), в частности извлекаемых при разборке ядерных боеприпасов. Технический результат: повышение ядерной безопасности и экологической надежности хранения ДМ; обеспечение защиты от внешних воздействий, например от особо мощных военных источников нейтронного и/или жесткого гамма-излучения, а также повышение защиты обслуживающего персонала и гражданского населения близлежащих территорий от чрезвычайных происшествий в самом хранилище; сокращение удельного объема хранилища ДМ и соответственно уменьшение стоимости самого хранилища. Хранилище ДМ выполнено в виде сооружения шахтного типа и содержит контейнеры с дистанционированным размещением ДМ в вертикальных гнездах в железобетонном массиве хранилища. Контейнеры хранения ДМ выполнены удлиненной цилиндрической формы с длиной, более чем на порядок превышающей их диаметр. Силовой каркас хранилища выполнен в виде дистанционирующих металлических блоков с отверстиями для вертикальных гнезд хранения и/или металлических труб с дистанционирующей силовой арматурой, образующих ячеистую металлическую силовую матрицу с внутренними пустотами вокруг гнезд хранения ДМ. Пустоты заполнены бетоном с набором веществ, обеспечивающих высокий уровень поглощения нейтронов. Дистанционирующие металлические блоки выполнены с выборками для размещения бетона с поглотителем нейтронов. Удлиненные цилиндрические контейнеры хранения ДМ выполнены с возможностью размещения в них закладных контейнеров. ДМ размещен в контейнерах в виде сплавов, например, с торием. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности, к устройствам хранения делящихся материалов, в частности, извлекаемых при разборке ядерных боеприпасов.

В связи с этим возникла необходимость обеспечить сохранность делящихся материалов (ДМ) при длительном хранении, исключив при этом какие-либо аварийные ситуации и несанкционированное распространение.

Имеющиеся хранилища ДМ не в полной мере удовлетворяли современным требованиям безопасности.

Наиболее близким аналогом является хранилище ДМ преимущественно оружейного урана и/или плутония, содержащее контейнеры с дистанционированным размещением ДМ в вертикальных гнездах в железобетонном массиве /см. проспект "Хранилище делящихся материалов", Маякинфо, выпуск 9, май, 1999 г./ Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении ядерной безопасности и экологической надежности хранения ДМ, в защите от внешних воздействий, например, от особо мощных военных источников нейтронного и/или жесткого гамма-излучения, а также в повышении защиты обслуживающего персонала и гражданского населения близлежащих территорий от чрезвычайных происшествий в самом хранилище, сокращении удельного объема хранилища ДМ и соответственно уменьшении стоимости самого хранилища.

Предлагаемое хранилище ДМ отличается тем, что оно выполнено в виде сооружения шахтного типа с глубиной размещения, близкой к 100 м и более, в зависимости от геологических особенностей грунтов в месте размещения хранилища, а контейнеры хранения ДМ выполнены удлиненной цилиндрической формы с длиной, более чем на порядок превышающей их диаметр, а силовой каркас хранилища выполнен в виде дистанционирующих металлических блоков с отверстиями для вертикальных гнезд хранения и/или металлических труб с дистанционирующей силовой арматурой, образующих ячеистую металлическую силовую матрицу с внутренними пустотами вокруг гнезд хранения ДМ, которые заполнены бетоном с набором веществ, обеспечивающих высокий уровень поглощения нейтронов.

Дистанционирующие металлические блоки, создающие силовой каркас с гнездами для контейнеров хранения ДМ, выполнены с выборками для размещения в них бетона с поглотителями нейтронов и изготовлены, например, литьем из стали или других сплавов с возможным включением в исходный расплав веществ с повышенным поглощением нейтронов, например, бора.

ДМ размещены в контейнерах в виде сплавов, например, с торием, которые приготовлены с ядерно-безопасной концентрацией, определяемой для конкретных ДМ в таких сплавах.

Удлиненные цилиндрические контейнеры хранения ДМ выполнены с возможностью размещения в них закладных контейнеров, уменьшенных по диаметру до величин, меньших минимальных критических диаметров для конкретно хранимых ДМ.

Удлиненные цилиндрические контейнеры для ДМ в виде металлических отходов, например стружки и/, или неметаллических порошков, например диоксидов, размещены в закладных контейнерах, выполненных с двойными стенками, а образованное межстеночное пространство заполнено легкоплавким сплавом, содержащим вещества с повышенным поглощением нейтронов, например сплавом Вуда.

ДМ в виде изделий с размерами, превышающими минимальные критические диаметры, размещены в двухстеночных закладных контейнерах с размерами по величине, меньшими минимальных критических объемов для конкретных ДМ, и которые в свою очередь размещены внутри удлиненных контейнеров хранения с установкой дополнительных дистанционирующих вставок, изготовленных в виде герметичных контейнеров, содержащих внутри себя вещества, наиболее интенсивно поглощающие нейтроны.

В качестве поглотителей нейтронов использованы, например, бор, кадмий, а также редкоземельные элементы, которые введены в состав наполнителей для заполнения выборок дистанционирующих металлических блоков.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - показан общий вид углового разреза хранилища; фиг.2 - увеличенный общий вид углового разреза хранилища; фиг.3 - общий вид дистанционирующего металлического блока; фиг.4 - то же, с разрезом.

Хранилище ДМ (см. фиг.1) содержит металлические блоки 1 наружной силовой стенки хранилища; 2 - дистанционирующие металлические блоки; 3 - каналы для размещения удлиненных цилиндрических контейнеров; 4 - выступы дистанционирующих металлических блоков; 5 - выборки между выступами дистанционирующих металлических блоков для размещения наполнителя с поглотителями нейтронов и 6 - выступы дистанционирующих металлических блоков наружной силовой стенки хранилища.

В специальном помещении для комплектации удлиненных цилиндрических контейнеров из ДМ, доставленных в транспортных контейнерах (не показаны) производится комплектация удлиненных контейнеров хранения конкретными ДМ, подлежащими последующему хранению. Так осуществляют заполнение удлиненных контейнеров ДМ в виде ядерно-безопасных сплавов, например, с торием или в виде стружки, или негабаритных изделий и т.п. После чего контейнер герметизируют и координатным дистанционного управления краном помещают в соответствующую ячейку (гнездо) хранилища.

Выемка ДМ осуществляется в обратном порядке с загрузкой в соответствующий транспортный контейнер.

Хранилище делящихся материалов (ДМ), преимущественно оружейного урана и/или плутония, выполнено в виде сооружения шахтного типа с глубиной размещения, близкой к 100 м и более в зависимости от геологических особенностей грунтов в месте размещения хранилища, а контейнеры хранения ДМ выполнены удлиненной цилиндрической формы с длиной, более чем на порядок превышающей их диаметр. При этом силовой каркас хранилища выполнен в виде дистанционирующих металлических блоков 2 с отверстиями для вертикальных гнезд хранения и/или металлических труб с дистанционирующей силовой арматурой, образующих ячеистую металлическую силовую матрицу с внутренними пустотами вокруг гнезд хранения ДМ, которые заполнены бетоном с набором веществ, обеспечивающих высокий уровень поглощения нейтронов.

Собранные дистанционирующие металлические блоки 2 создают силовой каркас с гнездами для контейнеров хранения ДМ. Они выполняются с выборками 5 для размещения в них бетона с поглотителем нейтронов и изготовлены, например, литьем из стали или других сплавов и с возможным введением в исходный расплав веществ с повышенным поглощением нейтронов, например бора.

Удлиненные цилиндрические контейнеры хранения ДМ выполнены с возможностью размещения в них закладных контейнеров, уменьшенных по диаметру до величин, меньших минимальных критических диаметров для конкретно хранимых ДМ, или в виде металлических отходов, например стружки, и/или неметаллических порошков, например диоксидов, размещенных в закладных контейнерах, выполненных с двойными стенками, а образованное межстеночное пространство заполнено легкоплавким сплавом, содержащим вещества с повышенным поглощением нейтронов, например сплавом Вуда.

ДМ в виде изделий с размерами, превышающими минимальные критические диаметры, размещают в двухстеночных закладных контейнерах с размерами по величине, меньшими минимальных критических объемов для конкретных ДМ, и которые в свою очередь размещены внутри удлиненных контейнеров хранения с установкой дополнительных дистанционирующих вставок, изготовленных в виде герметичных контейнеров, содержащих внутри себя вещества, наиболее интенсивно поглощающие нейтроны.

В качестве поглотителей нейтронов использованы, например, бор, кадмий, а также редкоземельные элементы, которые введены в состав наполнителей для заполнения выборок дистанционирующих металлических блоков.

Хранилище оснащено автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП), в состав которого входят системы учета и контроля делящихся материалов, физической защиты, технологического контроля, инженерного обеспечения, контроля радиационной безопасности и административного управления. Хранилище имеет систему защиты против несанкционированного изъятия материалов. Система защиты связана с АСУТП.

К устройству хранилища предъявляют требования по устойчивости от воздействия природных явлений, техногенных аварий, террористических актов, от поражения в локальных военных конфликтах.

Формула изобретения

1. Хранилище делящихся материалов, преимущественно оружейного урана и/или плутония, содержащее контейнеры с дистанционированным размещением делящихся материалов в вертикальных гнездах в железобетонном массиве хранилища, отличающееся тем, что оно выполнено в виде сооружения шахтного типа, а контейнеры хранения делящихся материалов выполнены удлиненной цилиндрической формы с длиной, более чем на порядок превышающей их диаметр, при этом силовой каркас хранилища выполнен в виде дистанционирующих металлических блоков с отверстиями для вертикальных гнезд хранения и/или металлических труб с дистанционирующей силовой арматурой, образующих ячеистую металлическую силовую матрицу с внутренними пустотами вокруг гнезд хранения делящихся материалов, которые заполнены бетоном с набором веществ, обеспечивающих высокий уровень поглощения нейтронов.

2. Хранилище по п. 1, отличающееся тем, что дистанционирующие металлические блоки, создающие силовой каркас с гнездами для контейнеров хранения делящихся материалов, выполнены с выборками для размещения в них бетона с поглотителями нейтронов и изготовлены, например, литьем из стали или других сплавов с возможным включением в исходный расплав веществ с повышенным поглощением нейтронов, например, бора.

3. Хранилище по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что делящийся материал размещен в контейнерах в виде сплавов, например, с торием, которые приготовлены с ядерно-безопасной концентрацией, определяемой для конкретных делящихся материалов в таких сплавах.

4. Хранилище по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что удлиненные цилиндрические контейнеры хранения делящихся материалов выполнены с возможностью размещения в них закладных контейнеров, уменьшенных по диаметру до величин меньших минимальных критических диаметров для конкретно хранимых делящихся материалов.

5. Хранилище по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что в удлиненных цилиндрических контейнерах размещены закладные контейнеры для хранения делящихся материалов в виде металлических отходов, например, стружки, а закладные контейнеры выполнены с двойными стенками, с образованием межстеночного пространства, которое заполнено легкоплавким сплавом, содержащим вещества с повышенным поглощением нейтронов, например, сплавом Вуда.

6. Хранилище по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что делящийся материал в виде изделий с размерами, превышающими минимальные критические диаметры, размещены в двухстеночных закладных контейнерах с размерами, по величине меньшими минимальных критических объемов для конкретных делящихся материалов, и которые, в свою очередь, размещены внутри удлиненных контейнеров хранения с установкой дополнительных дистанционирующих вставок, изготовленных в виде герметичных контейнеров, содержащих внутри себя вещества, наиболее интенсивно поглощающие нейтроны.

7. Хранилище по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что в качестве поглотителей нейтронов использованы, например, бор, кадмий, а также редкоземельные элементы, которые введены в состав наполнителей для заполнения выборок дистанционирующих металлических блоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4