способ упаковки отработанного ядерного топлива

Формула изобретения

1. Способ упаковки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), включающий его загрузку с помощью дистанционирующих элементов в контейнер из коррозионно-стойкого металла, приварку к контейнеру верхней крышки, разогрев контейнера, заливку ОЯТ расплавленным легкоплавким металлом или сплавом, проведение отверждения расплава и герметизацию контейнера, отличающийся тем, что заливку ОЯТ осуществляют путем расплавления легкоплавкого металла или сплава непосредственно в контейнере и погружения ОЯТ в расплав, а герметизацию контейнера осуществляют с помощью крышки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавление легкоплавкого металла или сплава в контейнере и дополнительный нагрев осуществляют в одном герметизированном объеме, ограниченном снизу контейнером, а сверху соединенной с контейнером загрузочной вакуумной камерой для размещения ОЯТ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла или сплава используют свинец или сплав на его основе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем расплава выбирают равным или большим, чем объем газовых полостей в контейнере в зоне размещения ОЯТ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ядерным технологиям, и может быть использовано при упаковке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) при его транспортировке и/или длительном хранении.

Известен способ хранения кассет, содержащих ОЯТ, в приреакторных бассейнах под слоем воды [1]. Недостатком известного способа следует признать высокую вероятность выхода радионуклидов вследствие относительно высокой скорости коррозии элементов конструкции кассет и оболочек твэлов в воде. Длительность подобного хранения ОЯТ ограничена.

Наиболее близким аналогом можно признать способ упаковки ОЯТ (кассет или связок твэлов), характеризующийся размещением ОЯТ с использованием дистанционирующих элементов в тонкостенном контейнере из коррозионно-стойкого металла, приварки к контейнеру верхней крышки с отверстиями для заливки расплавленного металла и вентиляции, разогрева контейнера с ОЯТ, заливки в контейнер через отверстия расплавленного легкоплавкого металла или сплава на его основе, отверждение расплава в контейнере, заварку отверстий в верхней крышке и проведение операций текущего и окончательного контроля герметичности контейнера с ОЯТ [2]. Недостатком известного способа следует признать высокую вероятность разгерметизации оболочек твэлов при нагреве в процессе заливки расплавом или в процессе подготовки к заливке и выхода значительного количества радиоактивных газов в систему газоочистки или в окружающую среду, а также многостадийность и сложность проведения процесса заливки контейнеров.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в снижении вероятности разгерметизации оболочек твэлов и снижении выхода радиоактивных веществ из ОЯТ при упаковке и хранении.

Для получения указанного технического результата в контейнер помещают легкоплавкий металл или сплав, проводят расплавление легкоплавкого металла или сплава, с использованием дистанционирующих элементов погружают предварительно нагретое ОЯТ в расплав, отверждают расплав, герметизацию контейнера проводят путем приваривания верхней крышки. Предпочтительно расплав легкоплавкого металла или сплава и нагрев ОЯТ проводят в одном герметизированном объеме, ограниченном снизу контейнером, сверху - соединенной с контейнером загрузочной вакуумной камерой для размещения ОЯТ. Обычно в качестве легкоплавкого металла или сплава используют свинец или сплав на его основе, а объем расплава выбирают равным или большим объема газовых полостей в контейнере в зоне размещения ОЯТ.

На фиг. 1 - 4 приведены различные стадии процесса.

В контейнер, состоящий (фиг. 1) из цилиндрической обечайки 1 и приваренной к ней донной части 2, загружают легкоплавкий металл 3 (фиг. 2). Контейнер помещают в нагревательную печь 4. Верхний торец обечайки 1 герметично (с использованием уплотнения 11) соединяют с загрузочной вакуумной камерой 5 (фиг. 3), в которой размещено с использованием крепежных элементов 6 ОЯТ 7. Камера 5 подключена к системе газоочистки 8. Проводят расплав легкоплавкого металла или сплава на его основе (в частности, свинца или его сплава) в контейнере и одновременно нагрев ОЯТ 7. Затем ОЯТ 7 погружают с использованием крепежных элементов в расплав металла 3 (фиг. 3). Проводят заливку расплавом газовых полостей и зазоров, охлаждают и кристаллизуют расплав до получения монолита 10. Затем от контейнера отсоединяют камеру 5 и герметизируют контейнер посредством приваривания к нему крышки 9 (фиг. 4).

Использование предложенного способа позволит повысить надежность длительного хранения ОЯТ за счет создания дополнительного высокоэффективного коррозионностойкого барьера между ОЯТ и окружающей средой, обеспечить удержание радиоактивных продуктов внутри контейнера, ослабить излучение от ОЯТ, повысить эффективность охлаждения ОЯТ, а также расширить область применения способа не только на хранение, но и на транспортировку.