RU2518910C2 - Transportation packaging set for transporting radioactive materials - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, atomic power.

SUBSTANCE: invention relates to atomic engineering, particularly to transportation of highly radioactive materials, including nuclear materials, and can be used in transporting irradiated nuclear fuel by air. The transportation packaging set for transporting radioactive materials includes a protective container with a sealing system. The container, at least its lateral part, is made of layers of ductile radiation-protective materials, wherein the layers are separated from each other by a distance which allows formation of cross-folds in layers when damping emergency impacts on the end faces of the container.

EFFECT: safe transportation of large masses of radioactive materials, including irradiated fuel assemblies of power reactors, using air transport.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной промышленности, в частности к транспортированию высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе ядерных, и может быть использовано для транспортирования облученного ядерного топлива (ОЯТ) с использованием воздушного транспорта.The invention relates to the nuclear industry, in particular to the transportation of highly radioactive materials, including nuclear, and can be used to transport irradiated nuclear fuel (SNF) using air transport.

Для перевозок отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) энергетических реакторов используются транспортные упаковочные комплекты (ТУК) типа B (классификация по международному нормативному документу: «Правила безопасной перевозки радиоактивных материалов», МАГАТЭ, TS-R-1; по российским федеральным нормам и правилам в области использования атомной энергии: «Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов», НП-053-04). Основное требование к ТУК типа B - выдерживать аварийное падение с высоты не менее 9 м. Основные составные части ТУК для перевозки высокоактивных материалов: защитный контейнер, обеспечивающий радиационную защиту (поглощение испускаемого радиоактивным содержимым проникающего излучения и предотвращение поступления радиоактивных материалов в окружающую среду), и демпферы, обеспечивающие динамическую защиту (поглощение кинетической энергии при транспортных авариях).For transportation of spent fuel assemblies (SFA) of power reactors, Type B transport packaging kits (TUKs) are used (classification according to the international regulatory document: “Rules for the Safe Transport of Radioactive Materials”, IAEA, TS-R-1; according to Russian federal standards and regulations in the field of use of atomic energy: “Safety Rules for the Transport of Radioactive Materials”, NP-053-04). The main requirement for type B fuel cells is to withstand an accidental fall from a height of not less than 9 m. The main components of the fuel cell are for transporting highly active materials: a protective container that provides radiation protection (absorption of penetrating radiation emitted by the radioactive contents and preventing the release of radioactive materials into the environment), and dampers providing dynamic protection (absorption of kinetic energy during transport accidents).

Для перевозки высокоактивных материалов воздушным транспортом без ограничения по активности должны использоваться ТУК типа C (по классификации вышеперечисленных нормативных документов). Основное требование к ТУК типа C - выдерживать аварийное падение со скоростью не менее 90 м/с, что соответствует высоте более 400 м. Поскольку требования к ТУК для перевозки высокоактивных материалов по воздуху в части способности выдерживать аварии существенно более жесткие, демпферы упаковки типа C, обеспечивающие динамическую защиту, значительно больше по размерам и сложнее, чем демпферы упаковки типа B. Причем чем больше активность и масса радиоактивного содержимого, тем больше масса защитного контейнера и тем сложнее сделать демпфер, поглощающий кинетическую энергию как радиоактивного содержимого, так и защитного контейнера. До настоящего времени не было известно упаковок типа С для перевозки ОТВС энергетических реакторов.For transportation of highly active materials by air without restrictions on activity, type C TUKs should be used (according to the classification of the above regulatory documents). The main requirement for TUK type C is to withstand an accidental fall at a speed of at least 90 m / s, which corresponds to a height of more than 400 m. Since the requirements for TUK for transporting highly active materials by air in terms of ability to withstand accidents are much more stringent, type C packaging dampers, providing dynamic protection, much larger and more complex than type B packaging dampers. Moreover, the greater the activity and mass of the radioactive contents, the greater the mass of the protective container and the more difficult it is to make a damper, -absorbent kinetic energy as radioactive contents and a protective container. To date, Type C packages have not been known for the transport of SFAs for power reactors.

Известен ТУК для транспортирования и хранения радиоактивных материалов типа B(U) (RU 72352, G21F 5/005, опубл. 10.04.2008), включающий цилиндрический защитный контейнер из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, обеспечивающий радиационную защиту (поглощение испускаемого радиоактивным содержимым проникающего излучения и предотвращение поступления радиоактивных материалов в окружающую среду), внутреннюю и наружную крышки, два одеваемых на концы защитного контейнера демпфера, обеспечивающие динамическую защиту (поглощение кинетической энергии при транспортных авариях).Known TUK for transporting and storing radioactive materials of type B (U) (RU 72352, G21F 5/005, published April 10, 2008), including a cylindrical protective container made of high-strength cast iron with spherical graphite, providing radiation protection (absorption of the penetrating radiation emitted by the radioactive contents) and preventing the release of radioactive materials into the environment), inner and outer covers, two damper worn on the ends of the protective container, providing dynamic protection (absorption of kinetic energy in traffic accidents).

Известное устройство обеспечивает выполнение требований к ТУК типа B(U).The known device ensures that the requirements for TUK type B (U).

Однако известное устройство не способно обеспечить выполнение требований к ТУК типа C (т.е. не обеспечивает безопасной перевозки радиоактивных материалов воздушным транспортом), поскольку конструкция отдельно выполненных демпферов не способна поглотить энергию, существенно (примерно в 45 раз) большую, чем необходимо для ТУК типа B.However, the known device is not able to meet the requirements for type C fuel cells (i.e., it does not ensure the safe transportation of radioactive materials by air), since the design of separately made dampers is not able to absorb energy that is significantly (about 45 times) greater than that required for the fuel tanks type B.

Известен ТУК типа B(U) для транспортировки и хранения ОТВС (RU 2313144, G21F 5/00, опубл. 20.12.2007), включающий цилиндрический металлобетонный защитный контейнер, обеспечивающий радиационную защиту (поглощение испускаемого радиоактивным содержимым проникающего излучения и предотвращение поступления радиоактивных материалов в окружающую среду) с демпфирующим кожухом, обеспечивающим динамическую защиту (поглощение кинетической энергии при транспортных авариях). Демпфирующий кожух выполнен в виде съемного барабана с торцевым перекрытием и основания. Барабан накрывает контейнер и соединяется с основанием. Барабан состоит из двух обечаек, скрепленных с удародемпфирующими элементами в форме труб, которые размещены между обечайками.Known TUK type B (U) for transportation and storage of SFAs (RU 2313144, G21F 5/00, publ. 12/20/2007), including a cylindrical metal-concrete protective container that provides radiation protection (absorption of penetrating radiation emitted by the radioactive contents and preventing the entry of radioactive materials into environment) with a damping casing providing dynamic protection (absorption of kinetic energy during transport accidents). The damping casing is made in the form of a removable drum with an end overlap and a base. The drum covers the container and connects to the base. The drum consists of two shells fastened with shock-damping elements in the form of pipes, which are placed between the shells.

Известное устройство обеспечивает выполнение требований к ТУК типа B(U).The known device ensures that the requirements for TUK type B (U).

Однако известное устройство не способно обеспечить выполнение требований к ТУК типа C (т.е. не обеспечивает безопасной перевозки радиоактивных материалов воздушным транспортом), поскольку конструкция отдельного защитного кожуха не способна поглотить энергию, существенно (примерно в 45 раз) большую, чем для упаковки типа B.However, the known device is not able to meet the requirements for type C TUKs (i.e., it does not ensure the safe transportation of radioactive materials by air), since the design of a separate protective casing is not able to absorb energy that is significantly (about 45 times) greater than for type packaging B.

Известно устройство для транспортировки и/или хранения взрыво-, радиационно- и токсикологического опасного груза (RU 2251165, G21F 5/00, опубл. 27.04.2005), содержащее контейнер и амортизаторы. Крышки и стенки контейнера выполнены в виде защитной оболочки, содержащей, по меньшей мере, два чередующихся защитных слоя из металла и жаропрочной резины с отверстиями, расположенную между защитными слоями полость, сообщающуюся с внутренней полостью контейнера через невозвратные клапаны, на крышке контейнера установлен редукционный клапан с фильтром для выравнивания избыточного давления внутри контейнера с давлением окружающей среды без загрязнения окружающей среды, а во внутреннюю полость контейнера введена защитная сетка, предотвращающая повреждение защитной оболочки осколками.A device for transporting and / or storage of explosive, radiation and toxicological dangerous goods (RU 2251165, G21F 5/00, publ. 04/27/2005) containing a container and shock absorbers. The lids and walls of the container are made in the form of a protective shell containing at least two alternating protective layers of metal and heat-resistant rubber with holes, a cavity located between the protective layers, communicating with the internal cavity of the container through non-return valves, a pressure reducing valve with a filter to equalize the overpressure inside the container with the ambient pressure without environmental pollution, and a protective mesh is introduced into the inner cavity of the container, preventing raschayuschaya damage containment fragments.

Известное устройство позволяет повысить защищенность транспортируемого груза от повреждений как в условиях нормальной эксплуатации, так и в аварийных ситуациях.The known device allows to increase the security of the transported cargo from damage both in normal use and in emergency situations.

Однако известное устройство не способно обеспечить выполнение требований к ТУК типа C, т.е. не обеспечивает безопасной перевозки радиоактивных материалов, в частности ОЯТ, воздушным транспортом, поскольку не предназначено для этого, прежде всего потому, что конструкция отдельно выполненных амортизаторов не способна поглотить энергию, характерную для авиакатастроф. Слои защитной оболочки, выполненные из металла и жаропрочной резины с отверстиями, обеспечивают защиту от мгновенного выхода газа и от воздействия пулями, осколками или кумулятивными струями. Такие слои не обеспечат защиту от проникающего излучения ОЯТ и поглощения кинетической энергии самого контейнера при их пластической деформации. Более того, расположенная между некоторыми слоями резина ухудшает демпфирующие способности контейнера (утяжеляет ТУК, но почти не поглощает кинетическую энергию), при этом обладает низкой радиационной стойкостью и сильно ограничивает ресурс ТУК.However, the known device is not able to meet the requirements for TUK type C, i.e. It does not ensure the safe transportation of radioactive materials, in particular SNF, by air, because it is not intended for this, primarily because the design of separately made shock absorbers is not able to absorb the energy characteristic of air crashes. The layers of the protective shell made of metal and heat-resistant rubber with holes provide protection against instant gas release and from exposure to bullets, splinters or cumulative jets. Such layers will not provide protection from the penetrating radiation of spent nuclear fuel and the absorption of the kinetic energy of the container itself during their plastic deformation. Moreover, the rubber located between some layers worsens the damping ability of the container (makes TUK heavier, but almost does not absorb kinetic energy), while it has low radiation resistance and greatly limits the TUK resource.

Наиболее близким к заявляемому решению по конструктивному исполнению является известный ТУК-84 (О.В. Анфалова, А.И. Воробьев, B.C. Краев, М.А. Чемеркин, Л.И. Осокин «Конструкция транспортного упаковочного комплекта ТУК-84», Атомная энергия, 2006, ISSN0004-7163, том 100, номер 6, стр.419-422), включающий цилиндрический защитный контейнер, обеспечивающий радиационную защиту (поглощение испускаемого радиоактивным содержимым проникающего излучения и предотвращение поступления радиоактивных материалов в окружающую среду) с двумя одеваемыми на концы защитного контейнера демпферами, обеспечивающими динамическую защиту (поглощение кинетической энергии при транспортных авариях). Защитный контейнер, входящий в состав ТУК-84 (RU 2213382, G21F 5/008, опубл. 27.09.2003) выполнен в виде коаксиально расположенных наружной и внутренней обечаек, соединенных с днищем. Пространство между обечайками заполнено рулоном из гибкого листового материала. Герметизации контейнера обеспечивается системой герметизации в виде крышки с уплотнением.The closest to the claimed solution for the design is the well-known TUK-84 (O. V. Anfalova, A. I. Vorobyov, BC Kraev, M. A. Chemerkin, L. I. Osokin “The design of the transport packaging set TUK-84”, Nuclear Energy, 2006, ISSN0004-7163, Volume 100, Number 6, pp. 419-422), including a cylindrical protective container that provides radiation protection (absorption of penetrating radiation emitted by the radioactive contents and prevention of the release of radioactive materials into the environment) with two clothing on ends of the protective tainer dampers providing dynamic protection (kinetic energy absorption during traffic accidents). The protective container included in the TUK-84 (RU 2213382, G21F 5/008, published September 27, 2003) is made in the form of coaxially located outer and inner shells connected to the bottom. The space between the shells is filled with a roll of flexible sheet material. Container sealing is provided by a sealing system in the form of a lid with a seal.

Известное устройство обеспечивает выполнение требований к ТУК типа B(U). Использование вставки из гибкого листового материала предотвращает сквозное разрушение боковых стенок контейнера.The known device ensures that the requirements for TUK type B (U). The use of an insert made of flexible sheet material prevents through destruction of the side walls of the container.

Однако известное устройство не способно обеспечить выполнение требований к ТУК типа C (т.е. не обеспечивает безопасной перевозки радиоактивных материалов воздушным транспортом), так как конструкция отдельно выполненных демпферов не способна поглотить энергию, существенно (примерно в 45 раз) большую, чем для упаковки типа B.However, the known device is not able to meet the requirements for type C fuel cells (i.e., it does not ensure the safe transportation of radioactive materials by air), since the design of individually made dampers is not able to absorb energy that is significantly (about 45 times) greater than for packaging type B.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и достигаемому эффекту является ТУК145/C для транспортирования ОТВС исследовательских реакторов по воздуху (С. В. Комаров, О.А. Савинова, Д.В. Дерганов, А.И. Ивашкин «Надежность перевозов обеспечиваем вместе», «Атомная стратегия-XXI», 2011, номер 55, стр.27), включающий защитный контейнер и демпфер в виде защитно-демпфирующего кожуха из титановых сфер.The closest to the claimed invention in terms of purpose and achieved effect is TUK145 / C for transporting SFAs of research reactors by air (S.V. Komarov, O.A. Savinova, D.V. Derganov, A.I. Ivashkin “We ensure the reliability of shipments together ”,“ Atomic Strategy-XXI ”, 2011, No. 55, p. 27), including a protective container and a damper in the form of a protective-damping casing made of titanium spheres.

Демпфер ТУК145/C использует самые последние наработки в области динамической защиты при больших энергиях столкновения, что позволило обеспечить требуемый уровень безопасности при перевозке воздушными видами транспорта небольших ОТВС исследовательских реакторов, что ранее считалось невозможным. В настоящее время конструкция ТУК145/C сертифицирована, изготовлен промышленный образец.Damper TUK145 / C uses the latest developments in the field of dynamic protection at high collision energies, which made it possible to ensure the required level of safety when transporting small SFA of research reactors by air, which was previously considered impossible. Currently, the design of TUK145 / C is certified, an industrial design has been manufactured.

Однако кинетическую энергию ТУК поглощает преимущественно та часть демпфера, которая расположена между контейнером и соударяемым объектом, при увеличении толщины демпфера масса эффективно работающей части демпфера растет медленнее, чем масса всего демпфера, поэтому существует технологический предел демпфируемой массы груза; при дальнейшем увеличении массы демпфера полезная нагрузка снижается. В прилагаемых графических материалах (фиг.1) представлена расчетная зависимость предельной массы груза (контейнера с радиоактивными материалами) и необходимой массы демпфера от массы ТУК (типа ТУК145/C). Массы контейнера и демпфера ТУК-145/C - 11,5 т каждая, что, как видно из графика, находится вблизи предельных значений, из них масса радиоактивного содержимого (чехла с ОТВС) до 500 кг. Поэтому существующий уровень развития демпфирующих материалов не позволяет по прежней схеме (защитный корпус с отдельными демпферами) изготовить ТУК типа C для существенно больших объектов, таких как ОТВС энергетических реакторов (массы контейнеров для перевозки ОТВС энергетических реакторов составляют десятки тонн, например: масса ТУК-6 для перевозки ОТВС реактора ВВР-440 и ТУК-10 В для перевозки ОТВС реактора ВВР-1000 - около 90 т). Кроме того, расположение крышки (и системы герметизации) с одной стороны ТУК делает его особенно уязвимым при отдельных направлениях столкновения (проблема отскока крышки).However, the kinetic energy of the TUK is predominantly absorbed by that part of the damper that is located between the container and the impacted object; as the thickness of the damper increases, the mass of the effectively working part of the damper grows more slowly than the mass of the entire damper; therefore, there is a technological limit to the damped mass of the load; with a further increase in damper mass, the payload decreases. In the attached graphic materials (Fig. 1), the calculated dependence of the maximum mass of the cargo (container with radioactive materials) and the required mass of the damper on the mass of TUK (type TUK145 / C) is presented. The masses of the container and damper TUK-145 / C are 11.5 tons each, which, as can be seen from the graph, is close to the limit values, of which the mass of radioactive contents (a case with SFA) is up to 500 kg. Therefore, the current level of development of damping materials does not allow, according to the previous scheme (a protective case with separate dampers), to manufacture type C TUKs for substantially large objects, such as SFA of power reactors (the mass of containers for transporting SFA of power reactors is tens of tons, for example: TUK-6 for the transportation of SFAs of the VVR-440 and TUK-10 V reactors for the transportation of SFAs of the VVR-1000 reactor - about 90 tons). In addition, the location of the lid (and the sealing system) on one side of the TUK makes it especially vulnerable to individual collision directions (problem of lid bounce).

Техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является обеспечение выполнения требований безопасного транспортирования больших масс радиоактивных материалов, в том числе ОТВС энергетических реакторов, с использованием воздушного транспорта. Сущность изобретения заключается в том, что транспортный упаковочный комплект для транспортирования радиоактивных материалов содержит защитный контейнер с системой герметизации. Контейнер, по меньшей мере его боковая часть, выполнен из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, причем слои дистанционированы друг от друга.The technical result achieved by the claimed invention is to ensure that the requirements for the safe transportation of large masses of radioactive materials, including the SFA of energy reactors, using air transport are met. The essence of the invention lies in the fact that the transport packaging for transporting radioactive materials contains a protective container with a sealing system. The container, at least its lateral part, is made of layers of plastically deformable radiation protective material, the layers being spaced from each other.

Расстояние между слоями выбрано из условия обеспечения образования поперечных складок в слоях при демпфировании аварийного воздействия на торцы контейнера.The distance between the layers is selected from the condition for the formation of transverse folds in the layers when damping the emergency impact on the ends of the container.

Слои боковой части контейнера могут быть выполнены цилиндрическими и расположены концентрично.The layers of the side of the container can be made cylindrical and arranged concentrically.

В качестве радиационно-защитного материала может быть выбран металл, преимущественно: стали с высоким содержанием никеля, бронзы, титановые сплавы.As a radiation-protective material, a metal can be chosen, mainly: steel with a high nickel content, bronze, titanium alloys.

Защитный контейнер может состоять, по меньшей мере, из двух элементов, выполненных в виде стаканов, устанавливаемых один в другой и охватывающих находящиеся в контейнере радиоактивные материалы, при этом днище внешнего стакана закрывает полость внутреннего стакана, а герметизирующие элементы системы герметизации размещены с обоих торцов.The protective container may consist of at least two elements made in the form of cups, installed one in the other and covering the radioactive materials located in the container, while the bottom of the outer cup covers the cavity of the inner cup, and the sealing elements of the sealing system are placed at both ends.

Стаканы могут быть дистанционированы друг от друга и образовывать слои пластически деформируемого радиационно-защитного материала.Glasses can be spaced from each other and form layers of plastically deformable radiation protective material.

Стаканы могут быть выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, дистанционированных друг от друга.Glasses can be made of layers of plastically deformable radiation-protective material, spaced from each other.

Днища стаканов могут быть выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, дистанционированных друг от друга.The bottoms of the glasses can be made of layers of plastically deformable radiation-protective material spaced from each other.

Выполнение контейнера, по меньшей мере, его боковой части из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, и дистанционирование слоев друг от друга обеспечивают демпфирование аварийного воздействия на торцы контейнера с образованием поперечных складок.The implementation of the container, at least its lateral part from the layers of plastically deformable radiation protective material, and the spacing of the layers from each other provide damping of the accidental impact on the ends of the container with the formation of transverse folds.

Благодаря тому, что жесткость деформированного металла растет, нагрузки от места воздействия при столкновении (ударе) будут последовательно распределяться на остальную часть защитного контейнера. Основная часть кинетической энергии при столкновении будет поглощаться конструкцией защитного контейнера, обеспечивающей также и радиационную защиту, что позволит избежать дублирования масс защитного контейнера и демпфера.Due to the fact that the stiffness of the deformed metal increases, the loads from the impact site during a collision (impact) will be sequentially distributed to the rest of the protective container. The main part of the kinetic energy in a collision will be absorbed by the design of the protective container, which also provides radiation protection, which will avoid duplication of the masses of the protective container and the damper.

Таким образом, радиационно-защитные и демпфирующие функции ТУК будут возложены на одну и ту же конструкцию и предельная масса радиоактивного материала будет равна массе груза (защитного контейнера при прежней компоновке), что существенно больше массы радиоактивного содержимого ранее используемых конструкций. Распределение нагрузки от места удара на остальную часть защитного контейнера создает дополнительный запас прочности, и ТУК не будет фрагментироваться, пока большая часть радиационно-защитного материала не поглотит кинетическую энергию (а не только часть демпфера со стороны столкновения для ранее используемых конструкций).Thus, the radiation protective and damping functions of the TUK will be assigned to the same structure and the maximum mass of radioactive material will be equal to the mass of the cargo (protective container with the previous layout), which is significantly more than the mass of the radioactive contents of the previously used structures. The distribution of the load from the impact site to the rest of the protective container creates an additional margin of safety, and the TUK will not fragment until most of the radiation-protective material absorbs kinetic energy (and not just the part of the damper from the collision side for previously used structures).

Выполнение защитного контейнера из двух и более элементов в виде стаканов, устанавливаемых один в другой и охватывающих находящиеся в контейнере радиоактивные материалы, обеспечит надежную защиту содержимого контейнера при транспортировании. Выполнение стаканов из пластически деформируемого радиационно-защитного материала и дистанционирование их друг от друга либо выполнение стаканов из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала обеспечит совмещение защитных и демпфирующих функций. Кроме того, такая конструкция позволит изменять количество используемых элементов, изменяя, таким образом, общую толщину защитного слоя в зависимости от активности транспортируемого материала, что приведет к снижению общей массы ТУК и повышению экономичности перевозок.The implementation of the protective container of two or more elements in the form of glasses, installed one in the other and covering the radioactive materials contained in the container, will provide reliable protection of the contents of the container during transportation. Making glasses from plastically deformable radiation-protective material and spacing them from each other or making glasses from layers of plastically deformable radiation-protective material will provide a combination of protective and damping functions. In addition, this design will allow you to change the number of elements used, thus changing the total thickness of the protective layer depending on the activity of the transported material, which will lead to a decrease in the total mass of TUK and increase the efficiency of transportation.

Взаимное расположение элементов, при котором днище внешнего стакана закрывает полость внутреннего стакана, позволит повысить надежность защиты торцов ТУК и перераспределить нагрузки с систем герметизации на защитный контейнер. Кроме того, днища стаканов могут также быть выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала и совмещать защитные и демпфирующие функции.The relative position of the elements, in which the bottom of the outer cup closes the cavity of the inner cup, will increase the reliability of the protection of the ends of the TUK and redistribute the load from the sealing systems to the protective container. In addition, the bottoms of the glasses can also be made of layers of plastically deformable radiation-protective material and combine protective and damping functions.

Размещение герметизирующих элементов системы герметизации с обоих торцов ТУК позволит сохранить герметичность при ударе с любого торца за счет целостности геометрии второго торца (деформация у соударяемого торца может быть существенной, и соответствие сопрягаемых поверхностей системы герметизации не гарантируется).The placement of the sealing elements of the sealing system from both ends of the TUK will allow to maintain tightness upon impact from any end due to the integrity of the geometry of the second end (deformation at the impacted end can be significant, and matching mating surfaces of the sealing system is not guaranteed).

На фиг.1 представлен график зависимости массы груза и демпфера от массы ТУК (типа ТУК145/C).Figure 1 presents a graph of the dependence of the mass of the load and the damper on the mass of TUK (type TUK145 / C).

На фиг.2 представлена схема транспортного упаковочного комплекта для транспортирования радиоактивных материалов.Figure 2 presents a diagram of a transport packaging for transporting radioactive materials.

ТУК (фиг.2) представляет собой контейнер, состоящий из двух элементов в виде стаканов. Радиоактивный материал (1) размещен в полости внутреннего стакана (2), который в свою очередь установлен во внешний стакан (3). Днище (4) внешнего стакана (3) закрывает полость внутреннего стакана (2). Полость внутреннего стакана (2) может быть дополнительно герметизирована крышкой (на схеме не показано). Боковые части стаканов выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала (5) и дистанционированы друг от друга (дистанционирующее расстояние между слоями (6). Днища стаканов также могут быть выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, дистанционированных друг от друга (на схеме не показано). С обоих торцов размещены герметизирующие элементы (7) системы герметизации контейнера в виде прокладок из упругого материала, например резины.TUK (figure 2) is a container consisting of two elements in the form of glasses. Radioactive material (1) is placed in the cavity of the inner glass (2), which in turn is installed in the outer glass (3). The bottom (4) of the outer cup (3) covers the cavity of the inner cup (2). The cavity of the inner glass (2) can be additionally sealed with a lid (not shown in the diagram). The lateral parts of the glasses are made of layers of plastically deformable radiation-protective material (5) and are spaced from each other (the distance between the layers (6). The bottoms of the glasses can also be made of layers of plastically deformable radiation-protective material spaced from each other (on the diagram is not shown.) At both ends are placed sealing elements (7) of the container sealing system in the form of gaskets made of elastic material, for example rubber.

Суммарная толщина слоев определяется расчетным путем исходя из характеристик предполагаемого наиболее радиоактивного содержимого и применяемого материала. В качестве пластически деформируемого радиационно-защитного материала возможно применение сталей с высоким содержанием никеля, бронзы, титановых сплавов. Так, при использовании стали суммарная толщина слоев обычно выбирается в пределах 0,15÷0,35 м.The total thickness of the layers is determined by calculation based on the characteristics of the expected most radioactive contents and the material used. As a plastically deformable radiation protective material, it is possible to use steels with a high content of nickel, bronze, and titanium alloys. So, when using steel, the total thickness of the layers is usually chosen in the range 0.15 ÷ 0.35 m.

Расстояние между слоями L может быть примерно оценено (уточняется при численном моделировании конкретной продукции при выполнении проекта) по соотношению:The distance between the layers L can be approximately estimated (specified by numerical modeling of a specific product during the project) by the ratio:

$$L=\sqrt{D\cdot t}$$

, где $$L=\sqrt{D\cdot t}$$

where

L - расстояние между слоями;L is the distance between the layers;

D - диаметр слоя;D is the diameter of the layer;

t - толщина слоя.t is the thickness of the layer.

Толщина слоев выбирается в зависимости от свойств материала и от технологических особенностей, диаметр внутреннего слоя определяется габаритами радиоактивного содержимого (например, чехла с ОТВС), последующие слои большего диаметра.The thickness of the layers is selected depending on the properties of the material and technological features, the diameter of the inner layer is determined by the dimensions of the radioactive contents (for example, a case with SFA), subsequent layers of larger diameter.

ТУК используется следующим образом. Радиоактивный материал (1) помещают в полости внутреннего стакана (2), который в свою очередь устанавливают во внешний стакан (3). С обоих торцов размещают герметизирующие элементы (7) системы герметизации.TUK is used as follows. Radioactive material (1) is placed in the cavity of the inner glass (2), which in turn is installed in the outer glass (3). At both ends, sealing elements (7) of the sealing system are placed.

Шесть ОТВС, например, реактора ВВР-1000 (штатный режим облучения со временем выдержки более 5 лет, длина 4,57 м, масса 740 кг) вместе с чехлом общей массой 5 т могут быть помещены в ТУК с диаметром полости 0,8 м. Для радиационной защиты от проникающего излучения и демпфирования аварийного столкновения со скоростью 100 м/с нужен контейнер длиной 5,5 м, диаметром полости 0,8 м, наружным диаметром 2,05 м с суммарной толщиной слоев (толщиной защиты) 0,3 м на каждую сторону при использовании стали в качестве пластически деформируемого радиационно-защитного материала. При толщине слоев 0,05 м достаточно 6 слоев (с наружными диаметрами 0,9; 1,1; 1,32; 1,57; 1,85 и 2,05 м последовательно) из стали 03Х16Н9М2. Расстояние между слоями составит 0,15; 0,17; 0,20; 0,23 и 0,15 м соответственно. Масса ТУК с радиоактивным содержимым составит 70 т. Конструктивно ТУК выполняется в виде двух 3-х слойных стаканов с внешними диаметрами 1,32 м и 2,05 м. Такие параметры конструкции ТУК обеспечат при аварийном падении торцом со скоростью 90 м/с поглощение кинетической энергии за счет деформации (укорочения) боковой части на 1 м с образованием поперечных складок глубиной 0,15÷0,25 м. Максимально допустимая деформация стенок составляет более 2 м, таким образом, обеспечен более чем двукратный запас прочности.Six SFAs, for example, the VVR-1000 reactor (standard irradiation mode with a holding time of more than 5 years, length 4.57 m, weight 740 kg) together with a cover with a total mass of 5 tons can be placed in a TUK with a cavity diameter of 0.8 m. For radiation protection from penetrating radiation and damping of an accidental collision at a speed of 100 m / s, a container 5.5 m long, a cavity diameter of 0.8 m, an outer diameter of 2.05 m with a total layer thickness (protection thickness) of 0.3 m per each side when using steel as a plastically deformable radiation protective material la. With a layer thickness of 0.05 m, 6 layers are sufficient (with outer diameters of 0.9; 1.1; 1.32; 1.57; 1.85 and 2.05 m in series) made of 03X16H9M2 steel. The distance between the layers will be 0.15; 0.17; 0.20; 0.23 and 0.15 m respectively. The mass of TUK with radioactive contents will be 70 tons. Structurally, TUK is made in the form of two 3-layer glasses with external diameters of 1.32 m and 2.05 m. Such design parameters of TUK will provide kinetic absorption in case of an emergency end-face fall at a speed of 90 m / s energy due to deformation (shortening) of the side part by 1 m with the formation of transverse folds with a depth of 0.15 ÷ 0.25 m. The maximum allowable deformation of the walls is more than 2 m, thus providing a more than double margin of safety.

Заявляемое изобретение позволит обеспечить выполнение требований безопасного транспортирования больших масс радиоактивных материалов, в том числе ОТВС энергетических реакторов, с использованием воздушного транспорта.The claimed invention will ensure that the requirements for the safe transportation of large masses of radioactive materials, including SFA of power reactors, using air transport are met.

Claims (6)

1. Транспортный упаковочный комплект для транспортирования радиоактивных материалов, содержащий защитный контейнер с системой герметизации, отличающийся тем, что контейнер, по меньшей мере, его боковая часть, выполнен из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, причем слои дистанционированы друг от друга, а расстояние между слоями выбрано из условия обеспечения образования поперечных складок в слоях при демпфировании аварийного воздействия на торцы контейнера.1. A transport packaging set for transporting radioactive materials, comprising a protective container with a sealing system, characterized in that the container, at least its lateral part, is made of layers of plastically deformable radiation protective material, the layers being spaced apart from each other, and the distance between the layers is selected from the condition of ensuring the formation of transverse folds in the layers when damping the accidental impact on the ends of the container. 2. Транспортный упаковочный комплект по п.1, отличающийся тем, что в качестве радиационно-защитного материала выбран пластически деформируемый металл, преимущественно: стали с высоким содержанием никеля, бронзы, титановые сплавы.2. The transport packaging set according to claim 1, characterized in that a plastically deformable metal is selected as a radiation protective material, mainly: steel with a high nickel content, bronze, titanium alloys. 3. Транспортный упаковочный комплект по п.1, отличающийся тем, что защитный контейнер состоит, по меньшей мере, из двух элементов, выполненных в виде стаканов, устанавливаемых один в другой и охватывающих находящиеся в контейнере радиоактивные материалы, при этом днище внешнего стакана закрывает полость внутреннего стакана, а герметизирующие элементы системы герметизации размещены с обоих торцов.3. The transport packaging set according to claim 1, characterized in that the protective container consists of at least two elements made in the form of cups, installed one in the other and covering the radioactive materials contained in the container, while the bottom of the outer cup closes the cavity inner cup, and the sealing elements of the sealing system are placed at both ends. 4. Транспортный упаковочный комплект по п.3, отличающийся тем, что стаканы дистанционированы друг от друга и образуют слои пластически деформируемого радиационно-защитного материала.4. The transport packaging set according to claim 3, characterized in that the glasses are spaced from each other and form layers of plastically deformable radiation protective material. 5. Транспортный упаковочный комплект по п.3, отличающийся тем, что стаканы выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, дистанционированных друг от друга.5. Transport packaging set according to claim 3, characterized in that the glasses are made of layers of plastically deformable radiation protective material spaced from each other. 6. Транспортный упаковочный комплект по п.3, отличающийся тем, что днища стаканов выполнены из слоев пластически деформируемого радиационно-защитного материала, дистанционированных друг от друга. 6. Transport packaging set according to claim 3, characterized in that the bottoms of the glasses are made of layers of plastically deformable radiation-protective material spaced from each other.

Images