RU2324241C1 - Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel - Google Patents
Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324241C1 RU2324241C1 RU2006130179/06A RU2006130179A RU2324241C1 RU 2324241 C1 RU2324241 C1 RU 2324241C1 RU 2006130179/06 A RU2006130179/06 A RU 2006130179/06A RU 2006130179 A RU2006130179 A RU 2006130179A RU 2324241 C1 RU2324241 C1 RU 2324241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- elements
- cover
- cells
- diaphragms
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Buffer Packaging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), в частности к металлобетонным контейнерам для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК.The invention relates to containers for long-term storage and transportation of spent nuclear fuel (SNF), in particular to concrete containers for transportation and / or storage of spent nuclear fuel of nuclear reactors of the RBMK type.
Известны контейнеры для транспортировки и/или 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/или 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 вместимостью) при определенных (в частности, транспортных) ограничениях их по наружному габариту.Containers for transporting and / or storing spent nuclear fuel are known. In accordance with radiation safety standards and IAEA recommendations, such containers should provide high radiation-protective and strength properties, including in emergency situations, possible during the transportation and / or storage of spent nuclear fuel. At the same time, based on the technical and economic requirements for reducing the costs of organizing SNF container storage, it becomes necessary to create containers of relatively large usable volume (with maximum capacity) under certain (in particular, transport) restrictions on their external dimensions.
Известен складской контейнер для пеналов и топливных кассет по патенту DD 224144 A1, G21С 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, съемно соединенных со стержнями. Промежуточные днища (диафрагмы) имеют отверстия-ячейки 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.Known storage container for pencil cases and fuel cartridges according to the patent DD 224144 A1, G21C 19/06, 1985. The design of the known container allows the installation of pencil cases and fuel cartridges of various sizes. A ring is provided in the upper part of the container, and a ring with a bottom sheet is provided at the bottom. Both rings are held and rigidly connected by rods located around the rings along the longitudinal axis of the container. Inside the container in its upper part there is a double intermediate bottom, and in the lower part one or more ordinary intermediate bottoms are installed, removably connected to the rods. Intermediate bottoms (diaphragms) have openings-cells for installing pencil cases. In the center of the container there is a vertical pipe rigidly connected to the bottom sheet of the lower ring and detachably connected to the intermediate bottoms. The central pipe in the upper part has a nozzle in the form of a coupling for cargo capture.
Однако в известном контейнере не предусмотрены средства, обеспечивающие предохранение конструкции от разрушения при возможных аварийных ситуациях. Кроме того, известный контейнер имеет ограниченную область использования.However, in the known container means are not provided that provide protection of the structure from destruction in possible emergency situations. In addition, the known container has a limited scope.
Известен контейнер для хранения и транспортировки отработавших тепловыделяющих сборок, содержащий корпус, в котором размещена забетонированная многоместная кассета (чехол), включающая соединенные между собой диафрагмы с трубами-ячейками для установки отработавших тепловыделяющих сборок, крышку, выполненную под углубление в верхней части корпуса, и такелажные узлы, расположенные на корпусе (RU 2154316 С2, G21F 5/008, 2000 г.).A container for storing and transporting spent fuel assemblies is known, comprising a housing in which a concreted multi-seat cassette (case) is placed, including interconnected diaphragms with cell tubes for installing spent fuel assemblies, a cover made for a recess in the upper part of the housing, and rigging nodes located on the housing (RU 2154316 C2,
Однако бетонирование многоместной кассеты (чехла) в корпусе контейнера предполагает загрузку ТВЭЛ непосредственно в контейнер, что неприемлемо для загрузки ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК в условиях существующей инфрастуктуры АЭС (подобный контейнер по условиям габаритов и существующих на АЭС грузоподъемных средств не может доставляться в горячую камеру).However, concreting a multi-seat cartridge (cover) in the container body involves loading the fuel elements directly into the container, which is unacceptable for loading spent nuclear fuel of RBMK type reactors under the existing infrastructure of the NPP (such a container cannot be delivered to the hot chamber according to the dimensions and existing lifting equipment at the NPP) .
Также известен металлобетонный контейнер для транспортировки и/или хранения отработавших сборок ТВЭЛ ядерных реакторов по патенту RU 2189648 С1, G21F 5/008, 2002 г. Известный контейнер содержит 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-ячейками для установки пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, и такелажные узлы, расположенные на корпусе. Количество ячеек в чехле и их взаимное расположение определяются по условиям радиационной и ядерной безопасности. Места расположения промежуточных диафрагм по высоте чехла и количество этих диафрагм определяются количеством и местами расположения силовых поясов, устанавливаемых в чехол пеналов с отработавшими сборками ТВЭЛ, и выбираются таким образом, чтобы обеспечить возможность установки в чехол пеналов различных типоразмеров. Торцевые демпфирующие элементы, расположенные на нижней диафрагме чехла, одновременно являются опорными элементами чехла, взаимодействующими с днищем корпуса. Чехол снабжен расположенными вокруг диафрагм вдоль его продольной оси экранирующими металлическими конструкциями, соединяющими между собой диафрагмы. Известный металлобетонный контейнер обеспечивает возможность безопасной транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ и позволяет использовать существующую инфраструктуру, предназначенную для обращения с металлическими контейнерами типа ТК-18.Also known is a metal-concrete container for transporting and / or storing spent fuel assemblies of nuclear reactors according to patent RU 2189648 C1, G21F 5/008, 2002. The known container contains a housing with a bottom, inner and outer protective sealing caps and end damping elements inserted into the cavity case cover, including interconnected diaphragms with holes-cells for installing cases with spent assemblies of fuel elements, and rigging units located on the case. The number of cells in the case and their relative positions are determined by the radiation and nuclear safety conditions. The locations of the intermediate diaphragms along the height of the cover and the number of these diaphragms are determined by the number and locations of power belts installed in the cover of the canisters with spent TVEL assemblies, and are selected in such a way as to enable the installation of canisters of various sizes in the cover. End damping elements located on the lower diaphragm of the case are simultaneously supporting elements of the case interacting with the bottom of the case. The case is equipped with shielding metal structures located around the diaphragms along its longitudinal axis, connecting the diaphragms. The well-known metal-concrete container provides the possibility of safe transportation and / or storage of highly active spent nuclear fuel and allows you to use the existing infrastructure designed for handling metal containers of the type TK-18.
Однако известный металлобетонный контейнер имеет относительно небольшую вместимость, что обусловлено тем, что он предназначен для транспортировки и/или хранения высокоактивного ОЯТ в ограниченных габаритах цельнометаллических контейнеров типа ТК-18. Вместе с этим целевые характеристики известного металлобетонного контейнера не отвечают целевым характеристикам контейнеров, предназначенных для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК.However, the known metal-concrete container has a relatively small capacity, which is due to the fact that it is intended for transportation and / or storage of highly active spent nuclear fuel in the limited dimensions of all-metal containers of the TK-18 type. At the same time, the target characteristics of the well-known metal-concrete container do not meet the target characteristics of the containers intended for transportation and / or storage of spent nuclear fuel of RBMK type reactors.
Наиболее близким по совокупности существенных 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. «Актуальные вопросы разработки контейнеров для хранения отработавшего ядерного топлива». Брасас С.К. Журнал «Теплоэнергетика», №11, 1996 г., с.31-39). Известный контейнер содержит корпус с днищем, внутренней и наружной защитными герметизирующими крышками, выполненными под углубление в верхней части корпуса, вставленный в полость корпуса чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с отверстиями (ячейками) для установки пучков отработавших сборок ТВЭЛ и центральную трубу с хвостовиком для грузового захвата, и такелажные узлы (цапфы), расположенные на корпусе. Центры упомянутых отверстий в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы. 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 открытые 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, охватываемых установленной по высоте чехла цилиндрической перфорированной обечайкой.The closest set of essential features with the claimed invention is a metal concrete container for transporting (transporting) RBMK SNF reactors (“Metal concrete container for storing and transporting spent nuclear fuel of RBMK reactors.” AA Zubkov, Vromsel VN and others. Journal "Thermal Power Engineering", No. 11, 1996, pp. 40-44. "Actual issues of developing containers for storing spent nuclear fuel." Brasas SK Magazine "Thermal Engineering", No. 11, 1996, p.31- 39). The known container contains a housing with a bottom, inner and outer protective sealing caps, made under a recess in the upper part of the housing, a cover inserted into the cavity of the housing, including diaphragms with openings (cells) for interconnecting bundles of spent fuel assemblies and a central pipe with a shank for cargo capture, and rigging units (trunnions) located on the body. The centers of the said openings in the plan (i.e., in a plan view) are located along the contours of the corresponding regular hexagons having a common center that is geometrically aligned with the longitudinal axis of the central pipe. On the bottom of the housing is a support-damper, made in the form of upper and lower support rings connected by steel ribs deformable in the event of an impact. When transporting the container in a horizontal position, end-damping devices are put on its body, with the help of which the container is protected during shock loads at the time of an emergency. Transport dampers are wooden structures enclosed in a thin-walled metal shell. The container body design provides for the use of a cover to accommodate 102 bundles of RBMK fuel assemblies. For this, the spent fuel assemblies are fed into the hot chamber, where the idle ends are separated from each of them, the central steel rod is removed and the sleeve is cut, which ensures the mutual arrangement of two bundles of the fuel assemblies. To accommodate bundles of fuel elements in a case made of stainless steel, there are 102 pipes open from above, welded in the upper lattice of the cover and not reaching its bottom. In order to ensure the required relative positioning of the shell pipes and to prevent their unacceptable deflections in the event of an accident caused by the fall of the container, five diaphragms are installed in the case, which are covered by a cylindrical perforated shell set to the height of the case.
Известный металлобетонный контейнер имеет относительно большой полезный объем, однако количество размещаемых в контейнере пучков ТВЭЛ ограничено конструктивно наличием труб для размещения ТВЭЛ, что обуславливает увеличение шага ячеек и, соответственно, ограничивает их количество. Вместе с этим наличие цилиндрической перфорированной обечайки, установленной по высоте чехла вокруг диафрагм, с одной стороны ухудшает условия теплоотвода от ОЯТ и приводит к повышению температуры нагрева ТВЭЛ, а с другой стороны - уменьшает площадь поперечного сечения, в пределах которого могут быть размещены ячейки, что также ограничивает количество последних. К недостаткам известного контейнера также можно отнести то, что в нем не предусмотрены средства амортизации чехла при возможных аварийных ситуациях.The known metal-concrete container has a relatively large usable volume, however, the number of bundles of fuel elements placed in the container is structurally limited by the presence of pipes to accommodate the fuel elements, which leads to an increase in the step of the cells and, accordingly, limits their number. At the same time, the presence of a cylindrical perforated shell installed along the height of the cover around the diaphragms, on the one hand, worsens the conditions for heat removal from SNF and leads to an increase in the heating temperature of the fuel elements, and on the other hand, reduces the cross-sectional area within which cells can be placed, which also limits the number of the latter. The disadvantages of the known container can also be attributed to the fact that it does not provide means for depreciation of the cover in case of possible emergency situations.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании металлобетонного контейнера, обладающего повышенной вместимостью, в сравнении с существующими металлобетонными контейнерами, и при этом отвечающего всем требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами в части безопасности хранения и транспортирования ядерного топлива на объектах использования атомной энергии.The problem solved by the invention is to create a metal-concrete container with increased capacity in comparison with existing metal-concrete containers, and at the same time meeting all the requirements of current regulatory documents regarding the safety of storage and transportation of nuclear fuel at nuclear facilities.
Указанная задача решается благодаря тому, что в известном контейнере для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, содержащем корпус, в котором помещен чехол, включающий соединенные между собой диафрагмы с ячейками для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральную трубу с хвостовиком для грузового захвата, по меньшей мере одну защитную герметизирующую крышку, выполненную под углубление в верхней части корпуса, такелажные узлы, расположенные на корпусе, причем центры ячеек в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью центральной трубы, согласно изобретению диафрагмы чехла жестко соединены посредством продольных стержневых элементов, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла. При этом контейнер содержит трубчатые элементы, которые установлены в фиксированном положении соответственно между смежными диафрагмами чехла соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек. Чехол снабжен опорными демпфирующими элементами, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы.This problem is solved due to the fact that in a known container for transporting and / or storage of spent nuclear fuel containing a housing in which a cover is placed, including interconnected diaphragms with cells for installing bundles of fuel elements and a central pipe with a shank for cargo capture, at least one protective sealing cover, made under a recess in the upper part of the housing, rigging nodes located on the housing, and the centers of the cells in plan (i.e. top view) races laid along the contours of the corresponding regular hexagons having a common center that is geometrically aligned with the longitudinal axis of the central pipe, according to the invention, the diaphragms of the case are rigidly connected by means of longitudinal rod elements located around the diaphragms along the longitudinal axis of the case. The container contains tubular elements that are installed in a fixed position, respectively, between adjacent diaphragms of the cover coaxially with the corresponding non-adjacent cells. The inner diameter of the tubular elements corresponds to the diameter of the cells. The cover is equipped with supporting damping elements that are installed on the outside of the lower diaphragm.
Вместе с этим ячейки выполнены каждая с возможностью установки пучка тепловыделяющих элементов, помещенного в ампулу.At the same time, each cell is made with the possibility of installing a beam of fuel elements placed in an ampoule.
В последнем варианте чехол снабжен торцевыми подпружиненными элементами, которые установлены на нижней диафрагме, каждый напротив соответствующей ячейки, с возможностью взаимодействия с ампулой в нормальных условиях эксплуатации контейнера.In the latter embodiment, the case is equipped with spring-loaded end elements that are mounted on the lower diaphragm, each opposite the corresponding cell, with the possibility of interaction with the ampoule under normal operating conditions of the container.
Кроме того, контейнер в качестве трубчатых элементов содержит трубчатые элементы из борсодержащей стали.In addition, the container as tubular elements contains tubular elements made of boron steel.
Опорные демпфирующие элементы выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла при аварийном нагружении последнего.The supporting damping elements are each made with the possibility of plastic deformation along the longitudinal axis of the cover during emergency loading of the latter.
Вместе с этим в плане (т.е. на виде сверху) продольные стержневые элементы установлены заподлицо с диафрагмами.Along with this, in the plan (i.e., in the top view), the longitudinal rod elements are mounted flush with the diaphragms.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет при тех же габаритах контейнера существенно повысить его вместимость при одновременном обеспечении экологической (радиационной и ядерной) безопасности. Повышение вместимости контейнера в конечном счете дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ.The technical result of the use of the invention is that it allows for the same dimensions of the container to significantly increase its capacity while ensuring environmental (radiation and nuclear) safety. Increasing the capacity of the container ultimately makes it possible to reduce the cost of implementing the concept of dry storage of spent nuclear fuel when using metal-concrete containers for transportation and / or storage of spent nuclear fuel.
На фиг.1 схематично показан контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - чехол (дистанционирующая решетка), общий вид, продольный разрез (ампулы с пучками тепловыделяющих элементов условно не показаны); на фиг.3 - нижняя диафрагма чехла, вид по А на фиг.2; на фиг.4 - размещение ячеек на диафрагме чехла, поперечный разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - торцевой подпружиненный элемент, установленный на нижней диафрагме чехла, элемент В на фиг.2, продольный разрез.Figure 1 schematically shows a container for transporting and / or storage of spent nuclear fuel, General view, a longitudinal section; figure 2 - cover (spacer grid), General view, a longitudinal section (ampoules with bundles of fuel elements conventionally not shown); figure 3 is the lower diaphragm of the cover, view along A in figure 2; figure 4 - placement of cells on the diaphragm of the cover, a cross section along BB in figure 2; figure 5 - end spring-loaded element mounted on the lower diaphragm of the cover, element B in figure 2, a longitudinal section.
В варианте осуществления изобретения контейнер выполнен, например, металлобетонным и предназначен для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива реакторов типа РБМК. Контейнер содержит корпус 1 с днищем 2, защитные герметизирующие крышки 3-5, расположенные одна над другой на едином основании (не показано), вставленный в полость «а» корпуса 1 чехол (дистанционирующую решетку) 6 и расположенные на корпусе такелажные узлы 7. Защитные герметизирующие крышки 3 и 4 выполнены под углубление в верхней части корпуса 1. Чехол 6 включает соединенные между собой диафрагмы 8-10 с ячейками «b» для установки пучков тепловыделяющих элементов и центральную трубу 11 с хвостовиком 12 для грузового захвата. Центры ячеек «b» в плане (т.е. на виде сверху) расположены по контурам соответствующих правильных шестиугольников, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с продольной осью 13 центральной трубы 11. По существу ячейки «b» для установки пучков ТВЭЛ размещаются с постоянным шагом в гексагональной схеме. В варианте осуществления изобретения пучки ТВЭЛ помещаются в ампулах 14, что упрощает обращение с ОЯТ. Вместе с этим использование ампул повышает безопасность выгрузки пучков ТВЭЛ из контейнера в случае их разрушения.In an embodiment of the invention, the container is made, for example, metal-concrete and is intended for storage and transportation of spent nuclear fuel from RBMK reactors. The container comprises a housing 1 with a bottom 2, protective sealing covers 3-5, located one above the other on a single base (not shown), a cover (spacer grid) 6 inserted into the cavity “a” of the housing 1 and rigging assemblies located on the housing 7. Protective sealing caps 3 and 4 are made under the recess in the upper part of the housing 1. The cover 6 includes interconnected diaphragms 8-10 with cells "b" for installing bundles of fuel elements and a
Диафрагмы 8-10 чехла жестко соединены между собой также посредством продольных стержневых элементов 15, расположенных вокруг диафрагм вдоль продольной оси чехла 6, которая геометрически совмещена с продольной осью 13 центральной трубы 11. В варианте выполнения в плане (т.е. на виде сверху) продольные стержневые элементы 15 установлены заподлицо с диафрагмами 8-10 (т.е. не выступают за габарит диафрагм). В варианте осуществления изобретения продольные стержневые элементы 15 в поперечном сечении имеют прямоугольную форму и расположены по периферии диафрагм в зонах, свободных от ячеек «b».The diaphragms 8-10 of the cover are also rigidly interconnected by means of
Прочностные характеристики чехла (дистанционирующей решетки) обеспечиваются диафрагмами 8-10 и связывающими (скрепляющими) их между собой центральной трубой 11 и продольными стержневыми элементами 15. Места расположения промежуточных диафрагм 9 по высоте чехла 6 и количество этих диафрагм определяются условиями опирания пучков ТВЭЛ и равномерным распределением действующих на них нагрузок в случае возможного аварийного нагружения контейнера в поперечном направлении. В варианте осуществления изобретения допустимый уровень ударных нагрузок, действующих на контейнер при возможных аварийных ситуациях, определен величиной перегрузок, равных 100...150 ед.изм..The strength characteristics of the cover (spacer grid) are provided by the diaphragms 8-10 and the
Для снижения величины перегрузок, действующих на пучки ТВЭЛ, до допустимого уровня во всех аварийных ситуациях, регламентированных нормативными документами РФ и рекомендациями МАГАТЭ, при любых, в том числе и наиболее неблагоприятных углах падения контейнера, предусматривается помещение контейнера в разъемный демпфирующий кожух, т.е. предусматривается использование контейнера в составе транспортно-упаковочного комплекта, включающего собственно контейнер и разъемный демпфирующий кожух (не показано).To reduce the magnitude of the overloads acting on the fuel rod bundles to an acceptable level in all emergency situations regulated by the regulatory documents of the Russian Federation and the IAEA recommendations, at any, including the most unfavorable angles of incidence of the container, it is planned to place the container in a detachable damping casing, i.e. . It is planned to use a container as part of a transport and packaging kit, including the container itself and a detachable damping casing (not shown).
Помещение пучков ТВЭЛ в ампулы 14, в сравнении с ближайшим аналогом, позволяет отказаться от использования в чехле труб для размещения пучков ТВЭД, что, в свою очередь, позволяет уменьшить шаг размещения ячеек «b» в гексагональной схеме и, таким образом, позволяет увеличить количество ячеек и, следовательно, вместимость контейнера. При этом в сравнении с трубами тонкостенные ампулы имеют меньший диаметр, что при одном и том же шаге размещения ячеек позволяет увеличить размер перемычек между ячейками. Минимальный размер перемычек между ячейками может быть определен из допустимого уровня ударных нагрузок, действующих на контейнер. Исходя из минимального размера перемычек и диаметра ампулы, может быть определен минимальный шаг ячеек, что позволяет увеличить количество ячеек, например, при том же, что и у ближайшего аналога, диаметре диафрагм чехла. Увеличение количества пучков ТВЭД, размещаемых в контейнере, с одновременным уменьшением шага (расстояния) между ними вызывает необходимость использования в чехле конструкций, экранирующих (изолирующих) пучки ТВЭЛ друг от друга, с целью обеспечения требований по ядерной безопасности. Шаг размещения ТВЭЛ должен быть таким, чтобы эффективный коэффициент размножения нейтронов не превышал 0,95 при хранении и транспортировании ядерного топлива при нормальной эксплуатации, нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии (ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА НА ОБЪЕКТАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ НП-061-05, Утверждены постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 30 декабря 2005 г., №23, М., 2005. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ НП-053-04, Утверждены постановлением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 4 октября 2004 г., №5, М., 2004).The placement of the fuel rods in
В качестве экранирующих конструкций, поглощающих нейтроны, контейнер содержит трубчатые элементы 16 и 17, которые установлены в фиксированном положении соответственно между смежными диафрагмами чехла 6 соосно соответствующим несмежным между собой ячейкам «b». Трубчатые элементы по своей толщине «вписываются» в габариты перемычек между ячейками «b», при этом в плане (т.е. на виде сверху) разнесены относительно друг друга и, таким образом, не требуют увеличения шага ячеек. Внутренний диаметр трубчатых элементов соответствует диаметру ячеек. В варианте осуществления изобретения фиксация взаимного положения трубчатых элементов и диафрагм в поперечной плоскости чехла обеспечивается, например, с помощью соответствующих кольцевых расточек, выполненных в диафрагмах (по существу используется шиповое соединение трубчатых элементов и диафрагм), при этом внутренний диаметр трубчатых элементов выполнен не менее диаметра ячейки чехла. В варианте выполнения контейнер содержит трубчатые элементы, выполненные, например, из борсодержащей стали. Такое выполнение повышает эффективность поглощения нейтронов. Учитывая, что по условиям ядерной безопасности к трубчатым элементам не предъявляется требование по герметичности их цилиндрической обечайки, последние могут быть выполнены посредством гибки из тонколистового проката, выполненного из борсодержащей стали (таким образом, для этой цели не требуется изготовление специальных труб).As shielding structures absorbing neutrons, the container contains
В варианте осуществления изобретения в технологическом процессе загрузки пучков ТВЭЛ в контейнер, предполагающем предварительное размещение пучков ТВЭЛ в чехле и последующую загрузку чехла в контейнер, рассматривается возможность аварийного падения чехла во внутреннюю полость «а» корпуса контейнера с высоты порядка 4...5 м. С целью снижения ударной нагрузки, действующей на чехол и, соответственно, на пучки ТВЭЛ до допустимого уровня, чехол 6 снабжен опорными (торцевыми) демпфирующими элементами 18-21, которые установлены с наружной стороны нижней диафрагмы 10. Опорные демпфирующие элементы 18-21 выполнены каждый с возможностью пластической деформации вдоль продольной оси чехла 6 в случае возможного аварийного нагружения последнего. В варианте осуществления изобретения демпфирующие элементы выполнены, например, в виде приваренных к нижней диафрагме 10 правильных шестиугольников (18-20) с Т-образным профилем поперечного сечения, имеющих общий центр, который геометрически совмещен с центром нижней диафрагмы. При этом элементы 18-20 дополнительно соединены между собой, с центральной трубой 11 и диафрагмой 10 с помощью элементов 21, имеющих аналогичный профиль поперечного сечения.In an embodiment of the invention, in the technological process of loading the fuel rod bundles into the container, which involves the preliminary placement of the fuel rod bundles in the case and the subsequent loading of the case into the container, the possibility of an emergency case falling into the internal cavity “a” of the container body from a height of about 4 ... 5 m is considered. In order to reduce the shock load acting on the cover and, accordingly, on the fuel rods to an acceptable level, the cover 6 is equipped with supporting (end) damping elements 18-21, which are installed on the outside the
В варианте выполнения чехол 6 снабжен торцевыми подпружиненными элементами 22, которые установлены на нижней диафрагме 10, каждый напротив соответствующей ячейки «b» с возможностью взаимодействия с ампулой 14 в нормальных условиях эксплуатации контейнера, т.е. в определенных проектом обычных (безаварийных) условиях эксплуатации. В варианте осуществления изобретения торцевой подпружиненный элемент 22 содержит центральный шток 23 с опорным плунжером 24, опирающимся через пружину 25 в днище стакана 26, который посредством втулки 27 и болтов 28 жестко соединен с нижней диафрагмой 10. Перемещение опорного плунжера 24 относительно стакана 26 ограничено торцевыми поверхностями «с» и «d». Элементы 22 обеспечивают поджатие ампул 14 с пучками ТВЭЛ к защитной герметизирующей крышке 3 контейнера с целью исключения продольных перемещений ампул относительно чехла 6 в процессе транспортировки ОЯТ, например, железнодорожным транспортом, когда контейнер находится в горизонтальном положении. В соответствии с «Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжелых грузов на железных дорогах СССР колеи 1520 мм» (ЦВ/4172, 1985 г.) и «Технологическими условиями погрузки и крепления грузов» (М., Транспорт, 1990) величина инерционной перегрузки, действующей на ампулу в продольном направлении, принята равной 1,0. Эта величина определяет величину поджатия пружины 25 элемента 22. В случае аварийного падения ампулы 14 в ячейку чехла при загрузке ОЯТ потенциальной энергии сжатия пружины 25, определенной из условий перевозки железнодорожным транспортом, недостаточно для демпфирования удара и снижения до допустимого уровня перегрузок, действующих на пучки ТВЭЛ. В этом случае процесс деформирования пружины сопровождается посадкой опорного плунжера 24 торцевой поверхностью «с» на торцевую поверхность «d» стакана 26. В качестве демпфирующего элемента в этом случае служит опорный демпфирующий элемент (по существу хвостовик) «е» ампулы 14.In an embodiment, the case 6 is provided with end spring-loaded elements 22, which are mounted on the
Диаметр втулки 27 подпружиненного элемента 22 выбран значительно меньше диаметра ячейки «b», поэтому размер перемычек в нижней диафрагме 10 значительно больше, чем размер перемычек между ячейками в диафрагмах 8 и 9 (см. фиг.3, 4), что обеспечивает возможность установки (приварки) опорных демпфирующих элементов 18-21 с наружной стороны нижней диафрагмы 10 в зонах, расположенных между элементами 22 (по существу - посередине между рядами ячеек).The diameter of the
Использование металлобетонного контейнера в промышленности осуществляется следующим образом.The use of a metal container in industry is as follows.
В горячей камере (не показано) в чехол 6 устанавливают ампулы 14, в которые помещены разделенные на пучки тепловыделяющие элементы. Ампулы 14 размещаются в ячейках «b» диафрагм 8-10, при этом взаимное расположение ампул обеспечивается чехлом (дистанционирующей решеткой) 6. Затем чехол перемещают, например, в транспортный коридор АЭС (не показано), где его загружают в полость «а» корпуса 1 контейнера до упора опорных демпфирующих элементов 18-21 в днище 2. После загрузки контейнера закрывается внутренняя защитная герметизирующая крышка 3, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки 3 с корпусом 1. Аналогичным образом закрывается защитная герметизирующая крышка 4 и производится контроль герметичности ее соединения с корпусом 1. Защитные герметизирующие крышки образуют два контура (барьера) защиты. Конструкция контейнера допускает возможность установки дополнительной наружной защитной герметизирующей крышки 5. В варианте осуществления изобретения крышка 5 выполнена в виде листа, который по периметру приваривают к единому основанию крышек. Установка дополнительной защитной герметизирующей крышки обусловлена возможностью снижения герметичности уплотнений крышек 3 и 4 в условиях длительного радиационного и термоциклического воздействия в процессе хранения ОЯТ и требованием обеспечения надежности и экологической безопасности сухого контейнерного хранения. После при необходимости производится осушение внутренней полости «а» контейнера и заполнение ее инертным газом с помощью предусмотренных на контейнера клапанных устройств (не показано). После этого контейнер с ОЯТ транспортируют к месту предварительного хранения (на территории АЭС или в прилегающем к ней хранилище). Транспортировку осуществляют в вертикальном положении. В месте промежуточного хранения загруженный контейнер может находиться длительное время. Затем контейнер с ОЯТ в горизонтальном положении транспортируют к месту окончательного хранения в региональное хранилище или на переработку. Благодаря наличию торцевых подпружиненных элементов 22 и постоянному поджатию ампул 14 к защитной герметизирующей крышке 3 обеспечивается фиксация ампул 14 относительно корпуса 1 контейнера и исключается перемещение ампул при воздействии перегрузок (например, в случае резкого торможения) в процессе транспортировки контейнера, например, железнодорожным транспортом. В варианте осуществления изобретения на период транспортировки к месту окончательного хранения (захоронения) ОЯТ с целью предохранения металлобетонного контейнера с ОЯТ от разрушения при возможных аварийных ситуациях и повышения радиационной защиты персонала при транспортировке вставляют в разъемный демпфирующий кожух (не показано).In a hot chamber (not shown) in the case 6,
В случае аварийного падения ампулы 14 в ячейку «b» чехла 6 при загрузке в него ОЯТ происходит сжатие пружины 25, что сопровождается посадкой опорного плунжера 24 торцевой поверхностью «с» на торцевую поверхность «d» стакана 26. При этом демпфирование удара и соответственно снижение перегрузки, действующей на ампулу, до допустимого уровня происходит за счет пластической деформации хвостовика «е» ампулы.In the event of an accidental fall of the
Опорные демпфирующие элементы 18-21, установленные на нижней диафрагме 10 чехла 6, в случае аварийного падения чехла во внутреннюю полость «а» корпуса контейнера обеспечивают снижение действующих на чехол с ампулами перегрузок до уровня, допускаемого прочностью чехла и ампул с ТВЭЛ.Supporting damping elements 18-21 installed on the
Благодаря тому, что определенная часть ячеек чехла (в варианте осуществления изобретения 42 из 144) снабжена экранирующими трубчатыми элементами 16, 17, выполненными, например, из борсодержащей стали, при выбранном (минимизированном) шаге размещения ячеек обеспечивается снижение эффективного коэффициента размножения нейтронов при нормальной эксплуатации контейнера и при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии.Due to the fact that a certain part of the cells of the cover (in the embodiment 42 of 144) is equipped with shielding
Транспортировка и хранение металлобетонного контейнера с ОЯТ сопровождаются достаточно интенсивным тепловыделением активной части ОЯТ. В сравнении с ближайшим аналогом повышение эффективности теплоотвода из внутренней полости «а» корпуса контейнера обеспечивается максимальным раскрытием объема чехла 6, что достигается использованием для связи диафрагм между собой, в частности продольных стержневых элементов 15 в отличие от используемой в ближайшем аналоге цилиндрической перфорированной обечайки.Transportation and storage of a metal container with SNF is accompanied by a fairly intense heat release of the active part of the SNF. In comparison with the closest analogue, the increase in the efficiency of heat removal from the inner cavity “a” of the container body is ensured by the maximum opening of the volume of the cover 6, which is achieved by using diaphragms to communicate with each other, in particular,
Таким образом, благодаря особенности исполнения контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ ядерных реакторов типа РБМК изобретение позволяет создать металлобетонный контейнер, при тех же габаритах обладающий повышенной вместимостью в сравнении с существующими контейнерами и при этом отвечающий всем требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами в части безопасности хранения и транспортирования ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. В сравнении с ближайшим аналогом количество размещаемых в контейнере пучков ТВЭЛ увеличено со 102 до 144, что позволяет в ~1,4 раза сократить количество потребных контейнеров и, соответственно, сократить площадь хранилищ для контейнеров с ОЯТ. Благодаря этому достигается возможность существенного сокращения затрат на изготовление и эксплуатацию контейнеров. В результате повышение вместимости контейнера в конечном счете дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ.Thus, due to the particular design of the container for transporting and / or storing spent nuclear fuel of RBMK type reactors, the invention allows to create a metal-concrete container with the same dimensions and increased capacity in comparison with existing containers and at the same time meeting all the requirements of current regulatory documents regarding safety storage and transportation of nuclear fuel at nuclear facilities. In comparison with the closest analogue, the number of TVEL bundles placed in the container is increased from 102 to 144, which makes it possible to reduce the number of containers required by ~ 1.4 times and, accordingly, reduce the storage area for SNF containers. Thanks to this, it is possible to significantly reduce the cost of manufacturing and operating containers. As a result, increasing the capacity of the container ultimately makes it possible to reduce the cost of implementing the concept of dry storage of spent nuclear fuel when using metal-concrete containers for transportation and / or storage of spent nuclear fuel.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130179/06A RU2324241C1 (en) | 2006-08-21 | 2006-08-21 | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006130179/06A RU2324241C1 (en) | 2006-08-21 | 2006-08-21 | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2324241C1 true RU2324241C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39800064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006130179/06A RU2324241C1 (en) | 2006-08-21 | 2006-08-21 | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324241C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582576C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-04-27 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel |
-
2006
- 2006-08-21 RU RU2006130179/06A patent/RU2324241C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Зубков А.А. и др. Металло-бетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РБМК. - Теплоэнергетика, №11, с.40-44, 1996. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582576C1 (en) * | 2015-04-21 | 2016-04-27 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5651038A (en) | Sealed basket for pressurized water reactor fuel assemblies | |
US9293229B2 (en) | Ventilated system for storing high level radioactive waste | |
US10020084B2 (en) | System and method for processing spent nuclear fuel | |
RU2298242C2 (en) | Container system for shipment and storage of high-radioactivity materials | |
US20060056569A1 (en) | System and method for packaging a nuclear reactor pressure vessel head | |
KR102683251B1 (en) | Nuclear waste cask with impact protection | |
RU2611057C1 (en) | Container for storage and transportation of spent fuel assemblies and case for their arrangement | |
US20210257119A1 (en) | Unventilated cask for storing nuclear waste | |
RU2400843C1 (en) | Transport-packing complete set for transporting and storage of spent nuclear fuel | |
US5612543A (en) | Sealed basket for boiling water reactor fuel assemblies | |
EP3594964A1 (en) | Container for storing and transporting spent nuclear fuel | |
RU2324241C1 (en) | Container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel | |
RU56704U1 (en) | TRANSPORT PACKAGING KIT FOR TRANSPORTATION AND STORAGE OF WASTE HEATED FUEL ASSEMBLIES | |
RU2293384C1 (en) | Metal-concrete container for shipment and/or transportation of nuclear-reactor spent fuel assemblies | |
RU2279725C1 (en) | Metal-concrete container for transportation and/or storage of used assemblies of fuel elements of nuclear reactors | |
RU2458417C1 (en) | Cover for spent fuel assemblies | |
RU2696017C1 (en) | Damping device for reloading containers with fuel assemblies of reactor plant (versions) | |
RU2189648C1 (en) | Metal-concrete container for transport and/or storage of spent nuclear-reactor fuel assemblies | |
RU2793228C1 (en) | Dual-purpose transport packaging for technological handling and transportation on public roads of reactor core products | |
RU2273903C1 (en) | Method for dry storage of spent fuel assemblies in container | |
RU2293383C1 (en) | Metal-concrete container for transportation and/or storage of nuclear-reactor spent fuel assemblies | |
JP2023504443A (en) | Transport packaging kits for the transport of uranium-containing fissile material | |
Diersch et al. | Use of CASTOR {sup registered} and CONSTOR {sup registered} casks for RBMK and VVER fuel assemblies | |
RU2157010C1 (en) | Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel | |
Diersch et al. | Development of Transport and Long-Term Storage Casks for Spent Fuel with High Enrichment and High Burnup |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |