контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок аэс

Формула изобретения

Контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС, содержащий наружный корпус с крышкой, амортизаторы, внутренний корпус с крышкой и со средствами для крепления с наружным корпусом, опирающийся на амортизаторы, жестко закрепленные на дне горизонтально расположенного наружного корпуса, отличающийся тем, что он снабжен чехлом с гнездами для отработавших тепловыделяющих сборок, установленным во внутреннем корпусе, крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами, при этом на дне наружного корпуса амортизаторы расположены равномерно, а каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к передвижным защитным контейнерам и предназначено для транспортирования и сухого длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС.

Известен контейнер для транспортирования и хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий вертикально установленный металлический корпус, имеющий форму цилиндра, закрепленные на корпусе демпфирующие ребра, имеющие форму плоских горизонтальных колец с выступами, радиационную защиту, состоящую из полых цилиндров и содержащую нейтронозащитный материал, полые цилиндры радиационной защиты выполнены из металла с коэффициентом теплового расширения, большим коэффициента теплового расширения материала корпуса (патент РФ N 1630558, G 21 F 5/00, опубл. 20.03.89).

В таком контейнере демпфирующие ребра создают достаточно высокую ударостойкость в аварийных ситуациях, но в транспортном положении контейнер расположен вертикально, поэтому данная конструкция рассчитана на небольшую длину отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС), что ограничивает область применения, а также при попадании контейнера в очаг пожара из-за высокой температуры (800^oC) возможно разрушение нейтронозащитного материала, в результате повышается радиационная опасность для обслуживающего персонала и не обеспечивается защита окружающей среды.

Известен контейнер для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива, содержащий внутренний и наружный резервуары. Наружный резервуар представляет собой демпфирующий кожух из разъемных элементов, выполненный в виде барабана с торцевыми стенками и обечайкой, включающий центральный и концевые элементы. У торцевых стенок кожуха установлены радиально расположенные трубчатые элементы, скрепленные соответственно с концевыми элементами обечайки и между собой. Вдоль образующей каждого концевого элемента обечайки установлены другие трубчатые элементы, скрепленные соответственно с концевым элементом обечайки и между собой (патент РФ N 2105364, G 21 F 5/008, опубл. 20.02.98).

Данный контейнер наиболее близок к предлагаемому и выбран в качестве прототипа. Недостатком контейнера является то, что в каждом конкретном контейнере совокупность элементов, обеспечивающих демпфирование удара, работоспособна в сравнительно узком диапазоне нагрузок - от нагрузки, которая вызывает начало упругой деформации элементов, до нагрузки, при повышении которой элементы схлопываются и прекращают демпфирование. Поэтому для надежной защиты отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС необходимо точное согласование демпфирующих свойств элементов с ожидаемыми нагрузками. Так как это не всегда возможно, демпфирование контейнера недостаточно надежно.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание контейнера, обеспечивающего повышение надежности защиты экологически опасного груза от воздействия ударных нагрузок при транспортировании, длительном хранении, в аварийных ситуациях, при попадании в очаг пожара, упрощение изготовления и монтажа.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в том, что совокупность его признаков, обеспечивающих демпфирование, имеет возможность ступенчато увеличивать сопротивление удару за счет включения в работу поочередно стаканов амортизатора от наименее жесткого наружного ко все более жестким внутренним.

Для достижения этого технического результата контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) АЭС, содержащий наружный корпус с крышкой, амортизаторы, внутренний корпус с крышкой и со средствами для крепления с наружным корпусом, опирающийся на амортизаторы, жестко закрепленные на две горизонтально расположенного наружного корпуса, снабжен чехлом с гнездами для ОТВС, установленный во внутреннем корпусе, крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами, при этом на дне наружного корпуса амортизаторы расположены равномерно, а каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения.

Признаки, отличающие предлагаемый контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС от наиболее близкого к нему известного патента РФ N 2105364, снабжен чехлом с гнездами для ОТВС, установленный во внутреннем корпусе, что способствует длительному хранению, крышка наружного корпуса расположена в его торце, причем ее внутренняя поверхность снабжена жестко закрепленными и равномерно расположенными амортизаторами, при этом на дне наружного корпуса амортизаторы расположены равномерно, а каждый амортизатор набран из стаканов, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки и жестко связанных между собой в месте сопряжения, что способствует за счет подбора количества и их жесткости надежной защите ОТВС в широких пределах нагрузок - от минимальных, которые могут повредить ОТВС, до разумно ожидаемых максимальных. При этом элементы амортизаторов имеют достаточно простые формы и изготовление их не вызывает затруднений.

Предлагаемый контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 3.

На фиг. 1 показан контейнер для транспортирования и длительного хранения ОТВС АЭС;

на фиг. 2 - разрез А-А, расположение амортизаторов внутри контейнера;

на фиг. 3 - амортизатор в разрезе Б-Б.

Контейнер для транспортирования и длительного хранения отработавших тепловыделяющих сборок АЭС (фиг. 1) содержит наружный корпус 1 с крышкой 2, чехол 3 с гнездами для ОТВС 4, амортизаторы 5. Контейнер снабжен внутренним корпусом 6 с крышкой 7, охватывающим чехол 3 с гнездами для ОТВС 4, содержащим средства 8 для крепления с наружным корпусом 1 и опирающимся на амортизаторы 5, равномерно распложенные и жестко закрепленные на дне горизонтально установленного наружного корпуса 1 и на внутренней поверхности крышки 2 наружного корпуса 1.

Количество амортизаторов 5 (фиг. 2) определяется количеством и массой ОТВС 4: чем больше количество ОТВС 4 (в данном контейнере 17 ОТВС 4), тем больше нагрузка на амортизаторы 5, тем больше количество амортизаторов 5.

Каждый амортизатор 5 (фиг. 3) может быть набран от 1-го и более стаканов 9 и 10, выполненных в виде полых металлических цилиндров разного диаметра, установленных друг в друге с зазорами в направлении приложения нагрузки.

Размеры "E", "d" и угол (фиг. 2) выбраны конструктивно в зависимости от количества и массы ОТВС.

Размер "D" (фиг. 2) выбран конструктивно исходя из обеспечения следующего условия: при воздействии внешних нагрузок на амортизатор 5 происходит деформация последних, что приводит к увеличению размера "d", тогда за счет размера "D" не будет накладки и трения между амортизатором 5 и наружным корпусом 1.

Зазоры ₁ и ₂ выбраны конструктивно исходя из условия: в результате внешнего воздействия обусловлено поэтапное гашение энергии сначала за счет зазора ₁, далее за счет зазора ₂ и за счет внутреннего стакана 10 - полное гашение энергии, что обеспечивает защиту экологически опасного груза от воздействия ударных нагрузок при транспортировании и в аварийных ситуациях.

Металлическая прокладка 11 (фиг. 1) с графитовым наполнителем, выполнена по ОСТ 26.260.454-93, выдерживает температуру до 800 градусов C в течение 30 мин в очаге пламени пожара.

Загрузку контейнера осуществляют следующим образом.

Кантователем захватывают контейнер и устанавливают в вертикальное положение на монтажной площадке (на чертеже не показана). Отстыковывают крышку 2 наружного корпуса 1, зацепляют краном внутренний корпус 6 и переносят на площадку для загрузки чехла 3 с ОТВС 4 (на чертеже не показана). Отстыковывают крышку 7 внутреннего корпуса 6, загружают чехол 3 с ОТВС 4 и производят сушку горячим воздухом ОТВС 4. Это необходимо, т.к. ОТВС 4 хранятся в воде. После просушки ОТВС 4 герметично закрывают внутренний корпус 6 крышкой 7 и заполняют инертным газом внутренний корпус 6 через клапан, не показанный на чертеже. Возвращают внутренний корпус 6 в контейнер, герметично закрывают наружный корпус 1 крышкой 2 и устанавливают в горизонтальное положение.

В таком положении контейнер с экологически опасным грузом подготовлен для перевозки в железнодорожном вагоне.

Рассмотрим вариант аварийной остановки во время транспортирования контейнера с ОТВС.

Во время движения контейнер жестко закреплен на платформе крышкой по ходу движения, при резком торможении наружный корпус 1 с крышкой 2 остаются на месте, а внутренний корпус 6 с крышкой 7 по инерции продолжают движение до столкновения с амортизаторами 5, расположенными на внутренней торцевой поверхности крышки 2. Усилия сдавливания сначала воспринимаются наружными стаканами амортизаторов 5, затем за счет зазоров между стаканами 9 и 10 происходит поэтапное гашение энергии, в результате чего внутренний корпус 6 с крышкой 7 прекращают движение. Тем самым предохраняется от разрушения внутренний корпус 6 с крышкой 7 и не нарушается их герметичность. Это позволяет дальнейшее транспортирование контейнера без демонтажа до места назначения. В случае резкого торможения при расположении контейнера дном по ходу движения внутренний корпус 6 с крышкой 7 продолжают движение в направлении амортизаторов 5, расположенных на дне наружного корпуса 1, при этом амортизаторы 5 воспринимают усилия сдавливания в выше указанной последовательности. Амортизаторы 5 выполнены из простых деталей, просты в изготовлении и сборке.

Выполненный таким образом контейнер для транспортирования и длительного хранения длинномерных (до 14 м) ОТВС обеспечивает защиту экологически опасного груза от воздействия ударных нагрузок при транспортировании, длительном хранении (до 50 лет), в аварийных ситуациях, при попадании в очаг пожара.