Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива

Устройство может использоваться в ядерной энергетике для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов. Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива, включает полый внутренний стакан для размещения отработавшего ядерного топлива, внешнюю обечайку с днищем и размещенную между ними защиту от нейтронного излучения, при этом дно внутреннего полого стакана и днище внешней обечайки разделены дополнительным поглотителем нейтронов и соединены между собой специальными крепежными элементами, проходящими сквозь дополнительный поглотитель нейтронов.

Устройство может использоваться в ядерной энергетике для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов.

Контейнеры для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, изготавливаемые из высокопрочного чугуна, имеют, как правило, цилиндрическую форму при этом их размеры, такие как, внешний диаметр и высота составляют по несколько метров, толщина стенок контейнера, может достигать нескольких сотен миллиметров, и обладают значительной массой, достигающей 100 и более тонн. Эти особенности конструкции требуют повышения технологичности контейнеров для снижения трудоемкости работ при их изготовлении и сборке. Как правило, контейнер состоит из внутренней и внешней оболочек, между которыми размещен нейтронно-защитный материал, для защиты окружающей среды и обслуживающего персонала от радиоактивного излучения, а также теплоотводящие элементы для предотвращения перегрева содержимого контейнера.

Известен контейнер для транспортирования и хранения радиоактивных отходов АЭС, состоящий из внешней и внутренней оболочек между которыми находится секционированный промежуточный слой, в секциях которого выполнены сквозные отверстия, заполненные материалом нейтронной защиты. На днище внешней оболочки с внутренней стороны находится слой нейтронно-поглощающего материала [1].

Недостатками известного контейнера является сложность монтажа элементов конструкции, недостаточный отвод тепла через дно внутренней оболочки.

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива содержащий металлические внутреннюю и наружную цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена тяжелым бетоном [2].

Недостатком известного контейнера является затруднительный отвод тепла от внутренней к внешней оболочке, обусловленный тепловыми характеристиками бетона.

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий металлический корпус, включающий днище, наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки, полость между которыми заполнена материалом для поглощения нейтронов. Через материал для поглощения нейтронов пропущены элементы с высокой теплопроводностью, выполненные в виде радиальных продольных листовых элементов, которые прикреплены к наружной и внутренней цилиндрическим оболочкам корпуса с поджатием с помощью резьбовых элементов. Радиальные продольные листовые элементы имеют сквозные отверстия и/или прерывистые кромки с образованием выемок. С наружной стороны днища установлена нейтронная защита, выполненная из материала аналогичного тому, что используется в нейтронной защите между внутренней и наружной оболочками корпуса контейнера [3].

Недостатками известного контейнера является то, что нейтронная защита установлена с наружной стороны днища, так как это требует принятия специальных мер по защите ее от повреждения во время эксплуатации контейнера, кроме того, между дном внутренней оболочки и днищем внешней оболочки отсутствуют теплоотводящие элементы, что ухудшает отвод тепла от внутренней оболочки.

Технический результат от применения предлагаемого устройства заключается в улучшении отвода тепла от внутренней оболочки к внешней при обеспечении высоких радиационно-защитных свойств от нейтронного излучения и надежном креплении внутреннего полого стакана и внешней обечайки.

Достигается технический результат тем, что дно внутреннего полого стакана и днище внешней обечайки разделены дополнительным поглотителем нейтронов и соединены между собой специальными крепежными элементами, проходящими сквозь дополнительный поглотитель нейтронов.

На фиг.1 схематично показано устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива в поперечном сечении в диаметральной плоскости. На фиг.2 показано сечение А-А устройства для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива.

Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива включает полый внутренний стакан 1, служащий для размещения отработавшего ядерного топлива, оболочку полого внутреннего стакана 1 изготовленную из нейтронно-поглощающего материала 2, внешнюю обечайку 3 с днищем 4, размещенный между дном полого внутреннего стакана 1 и днищем 4 внешней обечайки 3 дополнительный поглотитель нейтронов 5, через который проходят соединяющие дно полого внутреннего стакана 1 и днище 4 внешней обечайки 3 специальные крепежные элементы 6. Сверху полый внутренний стакан 1 и внешняя обечайка 2 герметично закрываются крышками 7 и 8, соответственно, между которыми находится поглотитель нейтронов 9.

Наличие специальных крепежных элементов 6 соединяющих дно полого внутреннего стакана 1 и днище 4 внешней обечайки 3 позволят предотвратить перемещение полого внутреннего стакана 1 относительно внешней обечайки 3 путем фиксирования относительного положения полого внутреннего стакана 1 и внешней обечайки 2, к которой прикреплена крышка 4. Крышка 4 к внешней обечайке 3 крепится способом, обеспечивающим прочность и герметичность соединения.

Дополнительный поглотитель нейтронов 5 будет препятствовать выходу быстрых нейтронов за пределы внешней оболочки 3, через ее днище 4.

Специальные крепежные элементы 6, проходящие сквозь дополнительный поглотитель нейтронов 5 будут выполнять роль теплоотводящих элементов и тем самым способствовать лучшему отводу тепла, выделяемого отработавшим ядерным топливом, загруженным в полый внутренний стакан 1, от полого внутреннего стакана 1 к внешней оболочке 3.

Благодаря новизне предлагаемой конструкции устройства для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива улучшится отвода тепла от внутренней оболочки к внешней при обеспечении хорошей защиты окружающей среды от нейтронного излучения и надежном фиксировании полого внутреннего стакана от перемещения внутри внешней оболочки даже при возникновении в процессе его использования аварийной ситуации.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Описание изобретения к патенту RU 2054205.

2. Описание изобретения к патенту RU 2084975.

3. Описание изобретения к патенту RU 2348085.

Устройство для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива, включающее полый внутренний стакан для размещения отработавшего ядерного топлива, внешнюю обечайку с днищем и размещенную между ними защиту от нейтронного излучения, отличающееся тем, что дно внутреннего полого стакана и днище внешней обечайки разделены дополнительным поглотителем нейтронов и соединены между собой специальными крепежными элементами, проходящими сквозь дополнительный поглотитель нейтронов.