Емкость для приема и временного хранения жидких отработанных сорбентов на атомной электростанции

Предложение относится к области атомной энергетики. Емкость включает цилиндрический корпус с конусным днищем, при этом конусное днище выполнено усеченным, а в верхней и нижней его частях установлены один под другим два кольцевых барботажных коллектора с щелевыми отверстиями с возможностью подвода к ним сжатого воздуха. В верхней части емкости смонтирован узел перелива, содержащий трубопровод перелива емкости и трубопровод технологического перелива для возврата очищенной среды в технологический цикл, причем оба трубопровода снабжены фильтрующими элементами. Предложение позволило повысить эффективность работы устройства. 5 ил.

Полезная модель относится к области атомной энергетики и может быть использована на атомных электростанциях (далее - АЭС) в системе промежуточного узла хранения отработанных сорбентов.

Одной из актуальных проблем ядерной энергетики является проблема радиоактивных отходов. В исходном виде радиоактивные отходы непригодны для хранения из-за малой механической прочности и значительной химической активности. Поэтому они подлежат переработке и кондиционированию, которые включают уменьшение объема отходов и их перевод в твердую стабильную монолитную форму.

Одним из видов жидких радиоактивных отходов являются отработанные ионообменные смолы, которые широко используются на атомных станциях для поддержания качества теплоносителей. После исчерпания ресурсов ионообменные смолы поступают в хранилища жидких радиоактивных отходов.

Заявляемая полезная модель относится к емкостям для приема и ионообменных смол в смеси с различными сорбентами и дисперсными осадками (гетерогенная фаза), удаляемыми из фильтров при гидровыгрузке и промывке, и их временного хранения перед транспортировкой на переработку.

Известен металлический предварительно напряженный резервуар, включающий днище, установленное на основании, стенку (см. авторское свидетельство SU 1231188, Е04Н 7/04, 1986).

Известен также вертикальный цилиндрический резервуар, включающий стенку, днище (см. авторское свидетельство SU 1231189, Е04Н 7/06, 1986).

Недостатком указанных устройств является выполнение резервуара в виде цилиндра с плоским днищем.

Из этого вытекает отсутствие визуального контроля протечек днища; наличие застойных зон в ячейках резервуара, при этом не предусмотрено перемешивание радиоактивных отходов, что приводит к образованию уплотнений; исключено полное опорожнение резервуара, ремонт требует больших трудозатрат, велика металлоемкость резервуара, что приводит к увеличению нагрузки на фундамент.

Известна также емкость для хранения жидких радиоактивных отходов (см. авторское свидетельство SU 1153720, G21F 9/22, 1999).

Емкость содержит бак с крышкой, трубопровод подвода радиоактивной среды, сообщенный с нижней частью емкости, и трубы подвода и отвода газа.

Недостатками данного устройства являются: отсутствие визуального контроля протечек плоского днища; трубопровод подвода радиоактивной среды не обеспечивает перемешивание радиоактивных отходов в емкости; образование уплотнений отложений по периметру днища емкости; вынос ионита с декантатом через перелив емкости приводит к нарушению технологического цикла переработки трапных вод.

Известен также резервуар, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с конусным днищем, системы подвода и отвода вод и отвода загрязнений (см. патент RU 2182508, В01D 21/02, 2002).

Внутри емкости расположена труба для подвода воды, лоток для сбора очищенной воды и насадка в виде установленной на трубе для подвода воды спиральной пластины, наружный край которой прикреплен к стенке емкости с образованием зазора. Внутренний край спиральной пластины жестко прикреплен к наружной поверхности трубы, на трубе по всей высоте выполнено щелевое отверстие, а в нижней части трубы установлена заглушка.

Недостатком данного устройства является то, что входной патрубок всасывающей магистрали смонтирован к нижней части емкости, что делает невозможным выполнение ремонтных работ на запорной арматуре и трубопроводе без опорожнения емкости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является емкость для сбора и временного хранения отработанных сорбентов, выполненная в виде вертикального цилиндра с конусным днищем и с системами подвода и отвода сред (см. патент JP 63271197, G21F 9/22, 1988).

Недостатками данного устройства является: отделение частичек смолы и дисперсных осадков в емкости происходит методом отстаивания, что приводит к уплотнению пульпы в конусной части емкости и забиванию транспортной магистрали, которая смонтирована к нижней части конусного днища емкости; невозможность выполнения ремонтных работ на запорной арматуре и трубопроводе.

Технический результат заявляемого решения заключается в повышении эффективности работы устройства за счет применения каскада барботирования и исключения выноса ионитов за пределы емкости.

Для достижения указанного технического результата в емкости для приема и временного хранения отработанных сорбентов на атомной электростанции, включающей цилиндрический корпус с конусным днищем, согласно предложению, конусное днище выполнено усеченным, при этом в верхней и нижней его частях установлены один под другим два кольцевых барботажных коллектора с щелевыми отверстиями с возможностью подвода к ним сжатого воздуха, а в верхней части емкости смонтирован узел перелива, содержащий трубопровод перелива емкости и трубопровод технологического перелива для возврата очищенной среды в технологический цикл, причем оба трубопровода снабжены фильтрующими элементами.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез общего вида емкости; на фиг.2 представлен узел перелива «В» с трубопроводами технологического перелива и перелива емкости; на фиг.3 изображен поперечный разрез емкости А-А; на фиг.4 представлен разрез Б-Б барботажного коллектора; на фиг.5 изображен вид «С» с фрагментом барботажного коллектора.

Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.

Устройство представляет собой емкость 1 для сбора и временного хранения отработанных сорбентов с цилиндрическим корпусом и с конусным днищем 2 из нержавеющей стали (фиг.1).

При этом конусное днище 2 выполнено с усеченной площадкой 3, которая расположена в нижней части конусного днища 2 и по центральной оси устройства.

На усеченной площадке 3 конусного днища 2 внутри корпуса установлен нижний кольцевой барботажный коллектор 4. Нижний коллектор 4 предназначен для размыва и исключения уплотнения пульпы.

В верхней части конусного днища 2 расположен верхний кольцевой барботажный коллектор 5. Верхний коллектор 5 предназначен для эффективного перемешивания пульпы.

Коллекторы 4, 5 выполнены из нержавеющих стальных труб с отверстиями в виде щелей, которые равномерно расположены по плоскости и ориентированы к усеченной площадке 3 (фиг.3, 4, 5). При этом к коллекторам 4, 5 подведены трубопроводы 6 для подачи сжатого воздуха.

Для транспортировки пульпы из емкости 1 она снабжена трубопроводом выгрузки 7, который опущен к усеченной площадке 3 и выведен в среднюю часть обечайки емкости 1.

Емкость 1 снабжена узлом перелива, выполненным в верхней части емкости 1 и включающим трубопровод технологического перелива 8 и трубопровод перелива емкости 9 (фиг.2). Трубопровод перелива емкости 9 предназначен для исключения перелива емкости 1, а трубопровод технологического перелива 8 - для возврата среды в технологический цикл.

Для предотвращения выноса ионитов трубопровод технологического перелива 8 и трубопровод перелива емкости 9 снабжены фильтрующими элементами 10, выполненными в виде сетчатых фильтров с ячейкой 0,2 мм. Фильтрующие элементы 10 установлены на трубопроводах перелива 8 и 9 с возможностью их осмотра и выполнения ремонтных работ без полного опорожнения емкости 1.

Устройство работает следующим образом.

После выработки ресурса ионообменные смолы из фильтров и радиоактивный шлам из системы переработки трапных вод, образующиеся в процессе эксплуатации АЭС, поступают в емкость 1 для приема и временного хранения отработанных сорбентов для выдержки их до распада короткоживущих радионуклидов, перед подачей на дальнейшую переработку.

Транспортировку отработанных сорбентов в емкость 1 осуществляют с применением сжатого воздуха и воды.

Отделение частичек смолы и дисперсных осадков в емкости 1 осуществляют методом отстаивания. При этом дисперсная фаза остается в емкости 1, а декантат через трубопровод технологического перелива 8 вновь возвращается в технологический цикл переработки трапной воды.

Накапливаемая в емкости 1 пульпа отстаивается и уплотняется. Для исключения образования уплотнения пульпы в конусном днище 2 на усеченной площадке 3 к нижнему кольцевому барботажному коллектору 4подают сжатый воздух по трубопроводам 6. При подаче сжатого воздуха уплотнения пульпы размываются и перемешиваются.

Также для равномерного перемешивания и предотвращения образования уплотнения пульпы в емкости 1 по трубопроводам 6 подают сжатый воздух в верхний барботажный коллектор 5. Данную операцию выполняют периодически в соответствии с регламентом.

Конструкция коллекторов 4 и 5 предотвращает попадание в них зерен ионообменных смол и обеспечивает работоспособность устройства на весь период эксплуатации емкости 1.

Для исключения забивания трубопровода выгрузки 7 и транспортных коммуникаций пульпой на время транспортирования пульпы также подают сжатый воздух по трубопроводам 6 в барботажные коллектора 4 и 5.

Заявляемая полезная модель позволила: соединить в одном техническом решении функции приема и временного хранения отработанных сорбентов для выдержки их до распада короткоживущих радионуклидов перед подачей на дальнейшую переработку; исключить образование уплотнения пульпы на дне емкости; обеспечить возможность выполнения ремонтных работ на трубопроводе выгрузки и арматуре без условия полного опорожнения емкости; обеспечить устойчивую работоспособность барботажных коллекторов на весь период эксплуатации емкости.

Емкость для приема и временного хранения отработанных сорбентов на атомной электростанции, включающая цилиндрический корпус с конусным днищем, отличающаяся тем, что конусное днище выполнено усеченным, при этом в верхней и нижней его частях установлены один под другим два кольцевых барботажных коллектора с щелевыми отверстиями с возможностью подвода к ним сжатого воздуха, а в верхней части емкости смонтирован узел перелива, содержащий трубопровод перелива емкости и трубопровод технологического перелива для возврата очищенной среды в технологический цикл, причем оба трубопровода снабжены фильтрующими элементами.