Контейнер для долговременного хранения и захоронения отвержденных радиоактивных отходов

Полезная модель относится к ядерной энергетике, к устройствам для обращения с радиоактивными отходами (РАО) в виде отвержденных в бочках фрагментированных и заключенных в матрицу отходов на стадиях сбора, формирования и транспортирования для длительного хранения в приповерхностных или глубокого заложения подземных сооружениях. Полезная модель направлена на решение задачи обеспечения радиационной безопасности персонала при обращении с контейнером, заполненным цементным раствором или компаундом, безопасное транспортирование и безопасное долговременное хранение отвержденных РАО. При решении указанной задачи полезная модель обеспечивает получение технического результата, заключающегося в обеспечении его прочности и надежности при перемещении и штабелировании до 30 вертикальных рядов и в обеспечении дополнительного теплоотвода в процессе твердения цементного компаунда. Сущность полезной модели заключается в том, что контейнер для долговременного хранения и захоронения отвержденных радиоактивных отходов, включает корпус и крышку, на внешней стороне крышки расположен опорно-захватный элемент, к нижней части которого через, по крайней мере одно отверстие в крышке закреплен армирующий погружной элемент, выполненный в виде, по крайней мере одного, например, арматурного стержня, длиной, соответствующей глубине корпуса контейнера. 1 н.п.ф

Полезная модель относится к ядерной энергетике, к устройствам для обращения с радиоактивными отходами (РАО) в виде отвержденных в бочках сегментированных и заключенных в матрицу отходов на стадиях сбора, формирования и транспортирования для длительного хранения в приповерхностных или глубокого заложения подземных сооружениях. Кондиционирование РАО осуществляют фиксацией в устойчивой твердой среде путем формирования нерастворимых твердых форм, например, цемента с необходимыми для затвердевания добавками, которые останутся устойчивыми в течение длительного периода. Локализация отходов, осуществляется в контейнерах, представляющих собой емкости с уплотняемой крышкой.

Отверждение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) непосредственно в контейнерах, направляемых затем на долговременное хранение в хранилище или могильник, находит все большее применение на практике при кондиционировании РАО. Процесс приготовления цементного раствора с ЖРО может осуществляться как вне, так и непосредственно в контейнере, выполненном либо в виде бочки объемом 200, 400, 500 литров, либо в виде железобетонной емкости объемом 1000 литров, устанавливаемых в защитной камере, и проводится путем загрузки порции цемента с добавками, последующего перемешивания с одновременной подачей ЖРО.

Известны контейнеры для отверждаемых радиоактивных отходов, используемые в установках для цементирования РАО.

Известен способ и устройство цементирования жидких радиоактивных отходов (Давыдов В.И. и др. "Установки отверждения жидких отходов низкого и среднего уровня активности". Атомная энергия, 1995, т.79, в.6, с.431). Способ заключается в том, что подают жидкие радиоактивные отходы и цемент с добавками в мерники, подают содержимое мерников в смеситель, а затем выгружают цементный раствор из смесителя в контейнер. Контейнер закрывают крышкой и транспортируют к механизму смешивания, где раствор окончательно гомогенизируется путем вращения контейнера.

Известно другое устройство для переработки твердых радиоактивных и токсичных отходов (Патент RU 2124771 C1, G21F 9/36, 9/28, опубл. 10.01.99), включающее цилиндрический контейнер с герметизирующей и прижимной крышкой и предназначенное для перевода радиоактивной или токсичной золы в цементообразное состояние, состоящее из герметичной камеры, форкамеры, загрузочно-разгрузочного манипулятора, поворотного стола, дезактивирующей щетки, телескопического загрузочного устройства, виброблока, емкости для золы, цемента и затворителя, компрессора и вакуумного насоса.

Известно устройство для отверждения радиоактивных отходов в контейнере (см. заявку Японии 1-40319, кл. G21F 9/16, 1980). Оно содержит защитную камеру, контейнер, пристыкованный изнутри к отверстию в плите защитной камеры, перемешивающее устройство и сильфон, служащий для отделения пространства защитной камеры («грязной зоны») от пространства зоны обслуживания («чистой зоны») и являющийся гибким уплотняющим устройством. В контейнер подают в определенной пропорции подлежащие перемешиванию ЖРО и цемент. Мешалку опускают вниз и вводят в контейнер, а после перемешивания компонентов поднимают в кожух. Полученный цементный раствор отверждают непосредственно в контейнере.

В известных устройствах решена задача локализации радиоактивных отходов включением их в твердую устойчивую среду непосредственно в контейнере, транспортируемом затем в хранилище.

Недостатком известных устройств является перемешивание цементируемых ЖРО непосредственно в контейнере (бочке), в котором будет осуществляться их дальнейшее хранение (или захоронение). Такая технология предусматривает использование мешалки внутри контейнера или вращение самого контейнера, что приводит к необходимости применения дополнительного оборудования.

Наиболее близким к полезной модели по совокупности существенных признаков является контейнер для захоронения отвержденных радиоактивных отходов, снабженный крышкой, используемый в установке для цементирования отходов (патент RU 2301468, МПК G21F 9/36, 20.06.2007). Контейнер для радиоактивных отходов состоит из корпуса с кольцом и горловиной, закрываемой крышкой; трубы с отверстиями и кольцами перфорированного диска, сетки. После заполнения контейнера с РАО цементным раствором контейнер для РАО закрывается крышкой при помощи механизма фиксации крышки.

Недостатком известного контейнера является необходимость обеспечения достаточной прочности корпуса, крышки и механизма фиксации крышки для перемещения контейнера к месту захоронения после долговременного контролируемого хранения в течение не менее 50 лет, а также для возможности штабелирования контейнеров с целью сокращения площади хранилища, что, усложняет и удорожает конструкцию контейнера. Кроме того, процесс отверждения компаунда требует отведения выделяемого тепла из зоны реакции с целью снижения перегрева в центре контейнера (бочки).

Полезная модель направлена на решение задачи обеспечения радиационной безопасности персонала при обращении с контейнером, заполненным цементным раствором или компаундом, безопасное транспортирование и безопасное долговременное хранение отвержденных РАО.

При решении указанной задачи полезная модель обеспечивает получение технического результата, заключающегося в обеспечении его прочности и надежности при перемещении и штабелировании до 30 вертикальных рядов и в обеспечении дополнительного теплоотвода в процессе твердения цементного компаунда.

Указанный технический результат достигается тем, что в контейнере для долговременного хранения и захоронения отвержденных радиоактивных отходов, включающем корпус и крышку, на внешней стороне крышки расположен опорно-захватный элемент, к нижней части которого через, по крайней мере одно отверстие в крышке закреплен армирующий погружной элемент, выполненный в виде, по крайней мере одного, например, арматурного стержня, длиной, соответствующей глубине корпуса контейнера.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. Контейнер содержит корпус 1, крышку 2, опорно-захватный элемент 3, армирующие элементы 4.

В качестве корпуса 1 с крышкой 2 может быть использована металлическая бочка с крышкой.

Опорно-захватный элемент 3 может быть выполнен в виде грибка (как на фигуре, поясняющей сущность), а армирующие элементы 4 в виде металлических арматурных стержней.

Устройство может быть реализовано следующим образом:

На крышке 2 устанавливают опорно-захватный элемент 3. Через отверстия в крышке 2 к нижней стороне опорно-захватного элемента 3 прикрепляют один или несколько армирующих элементов 4 в виде арматурных стержней. На узле цементирования с помощью штатного транспортного технологического оборудования на тележку устанавливают порожний контейнер для отверждаемых ЖРО и на тележке перемещают его в позицию для выполнения операции по снятию крышки 2 с корпуса 1 контейнера. Затем перемещают корпус 1 контейнера в позицию заполнения готовым цементным раствором с ЖРО и загружают его. Перемещают загруженный корпус 1 контейнера в позицию для закрывания контейнера и устанавливают на корпусе 1 контейнера крышку 2 с опорно-захватным элементом 3 и армирующими элементами 4. Перемещают загруженный контейнер с установленной на нем крышкой 2 в позицию отстоя, где происходит затвердевание раствора цемента с ЖРО и образование цементированного монолита совместно с опорно-захватными элементами 3 и армирующими элементами 4 крышки 2 контейнера. С использованием опрно-захватного элемента 3 на наружной поверхности крышки 2 контейнер перемещают для транспортирования в хранилище.

Все операции процесса выполняются механизмами с дистанционным управлением оператором или средствами АСУТП.

Полезная модель обеспечивает прочность контейнера на сжатие при штабелировании в 30 рядов и возможность безопасного транспортирования контейнера через 50 лет (срок контролируемого долговременного хранения), а также обеспечивает радиационную защиту при обращении с контейнером.

Кроме того, наличие в цементном компаунде металлической арматуры позволяет обеспечить отвод тепла из зоны реакции образования цементного камня с целью снижения перегрева в центре бочки.

Контейнер для долговременного хранения и захоронения отвержденных радиоактивных отходов, включающий корпус и крышку, отличающийся тем, что на внешней стороне крышки расположен опорно-захватный элемент, к нижней части которого через по крайней мере одно отверстие в крышке закреплен армирующий погружной элемент, выполненный в виде по крайней мере одного, например, арматурного, стержня длиной, соответствующей глубине корпуса контейнера.