Патент на изобретение №2273903

(54) СПОСОБ СУХОГО КОНТЕЙНЕРНОГО ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к области транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива. Сущность изобретения: способ сухого контейнерного хранения отработавших тепловыделяющих сборок, включающий размещение тепловыделяющих сборок в транспортно-упаковочном комплекте, состоящем из контейнера и разъемного демпфирующего кожуха, выполненного разъемным таким образом, чтобы минимизировать высоту подъема контейнера при помещении его в разъемный демпфирующий кожух. Транспортировку транспортно-упаковочного комплекта к месту хранения, где контейнер освобождают от кожуха, после чего отработавшие тепловыделяющие сборки сохраняют в месте хранения. При этом сначала загружают отработавшие тепловыделяющие сборки в контейнер, после чего контейнер в вертикальном положении помещают в разъемный демпфирующий кожух, выполненный в виде съемного барабана с торцевым перекрытием и основания, выполняющего роль торцевой крышки съемного барабана. Загруженный контейнер устанавливают на основание, сверху накрывают съемным барабаном, который скрепляют с основанием. Затем разъемный демпфирующий кожух скрепляют с контейнером, после чего транспортно-упаковочный комплект в транспортировочном положении транспортируют к месту хранения. Преимущество изобретения заключается в повышении надежности хранения и транспортировки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к хранению отработавшего топлива, а более конкретно, к сухому контейнерному хранению отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) атомных электростанций (АЭС), и может быть использовано для повышения надежности при обращении с ОТВС.

Известно сухое хранение отработавшего ядерного топлива (Справочник по ядерной энерготехнологии. Пер. с англ. Ф.Ран, А.Адамантиадес, Дж.Кентон, Ч.Браун /Под ред. В.А.Легасова. М.: Энергоатомиздат, 1989, с.494-496). Известный способ сухого хранения предполагает определенный первоначальный срок выдержки в бассейне с водой. После этого отработавшее топливо загружают в контейнер, которых сохраняют в месте хранения. Это может быть шахта на поверхности, сухая скважина или камера с воздушным охлаждением.

Если способ сухого контейнерного хранения рассматривать укрупненно, то можно отметить, что в общем случае он предполагает следующую совокупность операций:

– ОТВС выдерживают определенный срок в бассейне с водой;

– загружают ОТВС в контейнер;

– загруженный контейнер транспортируют к месту промежуточного хранения (на территории АЭС или в ближайшем к ней хранилище). Использование промежуточного хранения позволяет получить отсрочку в отношении принятия решения о конечном захоронении ОЯТ (Янберг К. Хранение отработавшего топлива в Германии. Журнал “Теплоэнергетика”, №11, 1996 г., с.70-76);

– хранят контейнер в месте промежуточного хранения в течение 20-50 лет;

– контейнер с ОТВС транспортируют к месту окончательного хранения;

– контейнер с ОТВС устанавливают в месте окончательного хранения (захоронения).

Можно отметить, что операция транспортировки ОТВС к месту хранения всегда присуща технологическому процессу, составляющему способ сухого контейнерного хранения, т.е. содержание понятия “способ сухого контейнерного хранения ОТВС” включает в себя и “транспортировку ОТВС к месту хранения”.

В сравнении с другими подходами к хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) сухое хранение обладает потенциальными экономическими преимуществами. При таком хранении, основанном на пассивном охлаждении, используются очень простые системы, не требующие значительного технического обслуживания. Мощности установок по сухому хранению могут наращиваться постепенно, малыми порциями с капитальными минимальными первоначальными затратами.

Недостатком известного способа является то, что при сооружении внереакторного хранилища ОЯТ требуется обеспечение безопасности при транспортировке, т.е. требуется повышение радиационно-защитных свойств контейнера и снижение нагрузок при возможных аварийных ситуациях в процессе транспортировки, которые необходимо учитывать в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ. Это, в свою очередь, обуславливает удорожание способа. Больших капитальных вложений требует и строительство специальных сооружений для хранения контейнеров, например шахт на поверхности, скважин или подземных камер.

Известен способ промежуточного и окончательного хранения тепловыделяющих элементов ядерного реактора (патент DE №3500999, G 24 С 19/32, 19/06, 1986), заключающийся в том, что отработавшие тепловыделяющие элементы вставляют в металлические втулки и сохраняют в экранированной охлаждаемой камере. При этом отработавшие тепловыделяющие элементы вставляют во втулки на реакторе и вместе с ними транспортируют к входной технологической позиции указанной камеры в транспортном резервуаре, установленном на тележке, допускающей поворот резервуара в вертикальное положение, в котором верхняя торцевая сторона резервуара находится на верхней площадке тележки. Тепловыделяющие элементы увозят с втулками и переводят в магазин, доступный для загрузочной машины, обслуживающей упомянутую камеру.

Недостатком известного способа хранения ОЯТ является то, что он предполагает сооружение приреакторного хранилища. Сосредоточение ядерного топлива в одном месте, а место нахождения АЭС это, как правило, промышленные центры с концентрацией населения и потребителей электроэнергии, снижает безопасность эксплуатации АЭС. При этом емкости приреакторых хранилищ ограничены. Кроме того, строительство специального сооружения требует больших затрат и обуславливает относительно большие сроки создания хранилища.

Известен способ сухого хранения радиоактивных высокоактивных отходов (патент DE №3708234, G 21 F 9/34, 1988). Известный способ предусматривает хранение радиоактивных отходов, загруженных в кокили, путем сохранения кокилей в скважинах, рассчитанных для отдельных кокилей и выполненных в месте окончательного захоронения отходов, и включает транспортировку кокилей к месту хранения. Способ заключается в том, что радиоактивные отходы загружают в кокили, последние в несколько ярусов устанавливают в металлическом транспортировочном контейнере, после посредством средств наземного транспортирования упомянутые контейнеры доставляют в область окончательного захоронения, где кокили порциями перегружаются в металлические эксплуатационные контейнеры и транспортируются с ними к местам окончательного захоронения, рассчитанным для отдельных кокилей. После выгрузки кокилей в места окончательного захоронения эксплуатационные контейнеры возвращают для загрузки следующей порции кокилей из транспортировочного контейнера.

Недостатком известного способа сухого хранения является относительно большая металлоемкость и необходимость в строительстве специальных скважин под кокиль, что требует больших капиталовложений. Кроме того, в известном способе хранения, включающем операцию транспортировки кокилей с радиоактивными отходами к месту хранения, последняя является относительно трудоемкой. Упомянутая операция предполагает использование двух типов контейнеров – транспортировочного и эксплуатационного и перегрузку топлива из одного контейнера в другой, что уже само по себе усложняет способ. При этом применительно к длинномерным отработавшим тепловыделяющим сборкам использование многоярусной транспортировки представляется нецелесообразным по конструктивным соображениям.

Известен способ контейнерного хранения радиоактивных отходов, при котором радиоактивные отходы хранят или транспортируют в стальном контейнере, окруженном стенками нескольких контейнеров, изготовленных из бетона, стали и свинца (патент GB №2132814, G 21 F 9/34, 5/00, 1984). Контейнеры вставляют один в другой, и каждый герметично закрывают по меньшей мере одной крышкой. При этом наружный контейнер выполняют разъемным в виде основания, на которое последовательно устанавливают съемные соосные кольца и торцевое перекрытие. Такое выполнение наружного контейнера (кожуха) позволяет при его загрузке минимизировать высоту подъема других контейнеров, вставленных один в другой и, таким образом позволяет повысить безопасность обращения с радиоактивными отходами, помещенным в стальной контейнер. Наружный контейнер, по существу, представляет собой установленные друг на друга железобетонные блоки с торцевым перекрытием, которые служат средством дополнительного экранирования от радиоактивного излучения. Деление наружного контейнера на части обусловлено требованием удобства его монтажа.

Однако известный способ контейнерного хранения не предполагает при транспортировке радиоактивных отходов обеспечение демпфирования стального контейнера с радиоактивными отходами при возможных аварийных ситуациях, т.е. стальной контейнер не защищен от ударных нагрузок, что снижает радиационную безопасность, например, при транспортировке.

Известен способ сухого контейнерного хранения отработавшего ядерного топлива и подобных материалов, при котором стальной контейнер с ОЯГ в период промежуточного хранения на территории АЭС в вертикальном положении помещают в защитный и вентиляционный кожух, который может быть собран из кольцеобразных железобетонных элементов, установленных один на другой (патент US №5852643, G 21 F 005/00, 1998). При этом стальной контейнер с ОЯТ устанавливают на круглое основание, на которое после последовательно устанавливают кольцеобразные соосные железобетонные элементы и круглую крышку (торцевое перекрытие). Упомянутое основание и кольцеобразные элементы снабжены направляющими выступами, благодаря чему при состыковке элементов защитного и вентиляционного кожуха вокруг стального контейнера образуется кольцевой канал, заданной ширины. Этот канал способствует созданию дефокусирующей геометрии на случай попадания в защитный кожух кумулятивного заряда (например, противотанкового бронебойного снаряда). Таким образом, защитный и вентиляционный кожух предохраняет от возможного радиоактивного заражения в случае нападения террористов на АЭС.

Однако защитный и вентиляционный кожух в известном способе не предполагает обеспечения защиты стального контейнера при транспортировке последнего, т.к. элементы кожуха не скреплены между собой и сам кожух не скреплен со стальным контейнером.

Известен способ сухого контейнерного хранения длинномерных (до 14 м) ОТВС, при котором корпус (внутренний резервуар) с ОТВС помещают в разъемный кожух (патент RU №2148864, G 21 F 5/008, 2000). Согласно известному способу ОТВС сначала выдерживают определенный срок в бассейне с водой, а затем ОТВС загружают в контейнер для транспортировки и длительного хранения (до 50 лет). Контейнер содержит наружный корпус с крышкой (разъемный кожух), чехол с гнездами для длинномерных ОТВС и амортизаторы. При этом контейнер снабжен внутренним корпусом (внутренним резервуаром) с крышкой, охватывающим чехол с гнездами для ОТВС, содержащим средства для крепления с наружным корпусом (разъемным кожухом) и опирающимся на амортизаторы, равномерно расположенные и жестко закрепленные на дне горизонтально установленного наружного корпуса (разъемного кожуха) и на внутренней поверхности крышки наружного корпуса. Загрузку контейнера осуществляют следующим образом. Кантователем захватывают контейнер и устанавливают в вертикальное положение на монтажной площадке. Отстыковывают крышку наружного корпуса (разъемного кожуха), зацепляют краном внутренний корпус (внутренний резервуар) и переносят на площадку для загрузки чехла. Отстыковывают крышку внутреннего корпуса, загружают чехол с длинномерными ОТВС и производят сушку ОТВС горячим воздухом. После просушки ОТВС герметично закрывают внутренний корпус (внутренний резервуар) крышкой и заполняют инертным газом через соответствующий клапан. Возвращают внутренний корпус в контейнер, герметично закрывают наружный корпус (разъемный кожух) и контейнер устанавливают в горизонтальное положение. В таком положении контейнер транспортируют железнодорожным транспортом к месту хранения.

Известный способ сухого хранения длинномерных ОТВС предполагает принятие мер для обеспечения минимизации высоты подъема загруженного контейнера (внутреннего резервуара) при помещении его в защитный кожух. Однако в известном источнике информации решение этой задачи не раскрыто.

Известен способ сухого контейнерного хранения, в котором обеспечивается минимизация высоты подъема загруженного контейнера (внутреннего резервуара) при помещении последнего в защитный демпфирующий кожух (патент RU №2105364, G 21 F 5/008, 1998), для чего кожух выполняют в виде разъемного барабана с торцевыми стенками и обечайкой, включающей центральный элемент и концевые элементы (участки, примыкающие к торцевым стенкам). При этом обечайка разделена на четыре части: две цилиндрические, примыкающие к соответствующим торцевым стенкам и два полуцилиндра. В результате принятого деления на составные части демпфирующий кожух в варианте исполнения представляет собой разъемную конструкцию, состоящую из основания, верхней крышки и двух торцевых крышек, соответственно соединенных между собой посредством фланцевых соединений. Согласно известному способу перед транспортировкой контейнера с ОЯТ с АЭС на место дальнейшего хранения или захоронения сначала на опорный фундамент или специальную раму хранилища устанавливают в горизонтальном положении, выполненное в виде полуцилиндра основание демпфирующего кожуха. Затем посредством грузоподъемного средства на опоры упомянутого основания устанавливают в горизонтальном положении внутренний резервуар с ОЯТ. При этом высота подъема резервуара над полом не превышает 300 мм, т.е. допустимой величины по условиям возможного аварийного падения резервуара. После этого устанавливают верхнюю крышку демпфирующего кожуха, которую соединяют с упомянутым основанием. Затем внутренний резервуар закрепляют внутри демпфирующего кожуха с помощью резьбовых упоров. После этого последовательно устанавливают две торцевые крышки демпфирующего кожуха, которые соединяют с его основанием и верхней крышкой. Затем внутренний резервуар закрепляют в осевом направлении с помощью соответствующих резьбовых упоров. После этого осуществляют установку контейнера, содержащего внутренний и наружный резервуары на транспортное средство. Транспортировку контейнера осуществляют в горизонтальном положении.

Однако в известном способе установку контейнера с ОЯТ в защитный демпфирующий кожух осуществляют в горизонтальном положении, что предполагает предварительное кантование контейнера с ОЯТ и усложняет обращение с контейнером при помещении его в защитный демпфирующий кожух. Кроме того, относительно большое количество разъемов защитного демпфирующего кожуха увеличивает трудоемкость способа сухого контейнерного хранения.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ сухого хранения отработавших тепловыделяющих сборок по патенту RU №2097848 (G 21 F 5/008, 1997). Известный способ включает следующие операции:

а) металлобетонный контейнер (внутренний резервуар) помещают в снабженный торцевой крышкой демпфирующий разъемный кожух (наружный резервуар). При этом указанный кожух выполняют разъемным таким образом, чтобы минимизировать необходимую высоту подъема металлобетонного контейнера (МБК) при помещении последнего в вертикальном положении в кожух и освобождении от кожуха. Таким образом, МБК (внутренний резервуар) совместно с демпфирующим кожухом (наружным резервуаром) образуют транспортировочный контейнер. Наряду с обеспечением предохранения МБК от разрушения при аварийных ситуациях при транспортировке и обеспечением дополнительной радиационной защиты при транспортировке МБК, демпфирующий кожух дает возможность уменьшить массу и снизить стоимость изготовления МБК, а поскольку МБК является основным (базовым) и тиражируемым элементом для контейнерного решения “сухого” хранения, то, благодаря размещению МБК на период транспортировки в демпфирующем кожухе, в итоге снижается стоимость способа сухого контейнерного хранения в целом;

б) загружают ОТВС в транспортировочный контейнер (ОТВС загружают в МБК, размещенный в демпфирующем кожухе).

В варианте выполнения способа каждую ОТВС перед загрузкой в МБК помещают в пенал и последний герметизируют;

в) закрывают транспортировочный контейнер, включающий наружный (демпфирующий кожух) и внутренний (МБК) резервуары.

В варианте осуществления способа демпфирующий кожух и МБК жестко скрепляют друг с другом;

г) загруженный транспортировочный контейнер транспортируют к месту хранения;

д) МБК (внутренний резервуар) освобождают от демпфирующего кожуха (наружного резервуара);

е) МБК устанавливают на место хранения;

ж) транспортировочный контейнер возвращают для последующей загрузки (предварительно поместив в демпфирующий кожух незагруженный МБК, находящийся в упомянутом месте хранения). Таким образом, обеспечивается предохранение МБК от разрушения при возможных аварийных ситуациях при его транспортировке в незагруженном состоянии. Демпфирующий кожух, будучи рассчитанным на предохранение от разрушения загруженного МБК, тем более обеспечивает защиту порожнего МБК.

Известный способ сухого хранения ОТВС позволяет при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ обеспечить предохранение контейнера с ОТВС от разрушения при возможных аварийных ситуациях при транспортировке к месту хранения, которые необходимо учитывать в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ, и повышает радиационную защиту персонала при транспортировке.

Однако помещение металлобетонного контейнера в демпфирующий кожух до проведения операции загрузки в контейнер ОТВС существенно увеличивает габариты обслуживаемой (т.е. загружаемой) конструкции (контейнер в сборе с демпфирующим кожухом). Учитывая, что загрузка контейнера отработавшими тепловыделяющими сборками, как правило, производится в транспортном коридоре реакторного цеха АЭС, габариты которого ограничены, то по условиям обеспечения возможности перемещения в нем указанной конструкции необходимо уменьшение габаритов демпфирующего кожуха и, соответственно, габаритов контейнера. В результате сокращается количество ОТВС, размещаемых в контейнере. В итого это приводит к необходимости увеличения потребного количества контейнеров и к повышению стоимости реализации концепции сухого контейнерного хранения ОЯТ. Кроме того, используемый в известном способе демпфирующий кожух имеет относительно большое количество разъемов, что увеличивает трудоемкость способа сухого хранения ОТВС.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения в условиях существующей инфраструктуры возможности использования металлобетонных контейнеров с оптимальными габаритно-массовыми характеристиками (с точки зрения количества размещаемых в контейнере ОТВС) при одновременном обеспечении предохранения контейнеров с ОТВС от разрушения при возможных аварийных ситуациях при транспортировке к месту хранения.

Задача решается благодаря тому, что в способе сухого контейнерного хранения отработавших тепловыделяющих сборок, включающем размещение тепловыделяющих сборок в транспортно-упаковочном комплекте, состоящем из контейнера и разъемного демпфирующего кожуха, выполненного разъемным таким образом, чтобы минимизировать высоту подъема контейнера при помещении его в разъемный демпфирующий кожух, и транспортировку транспортно-упаковочного комплекта к месту хранения, где контейнер освобождают от кожуха, после чего отработавшие тепловыделяющие сборки сохраняют в месте хранения, согласно изобретению сначала загружают отработавшие тепловыделяющие сборки в контейнер, после чего контейнер в вертикальном положении помещают в разъемный демпфирующий кожух, выполненный в виде съемного барабана с торцевым перекрытием (верхней крышкой) и основания, выполняющего роль торцевой (нижней) крышки съемного барабана. При этом загруженный контейнер устанавливают на основание, сверху накрывают съемным барабаном (как колпаком), который скрепляют с основанием, а затем разъемный демпфирующий кожух скрепляют с контейнером, после чего транспортно-упаковочный комплект в транспортировочном положении транспортируют к месту хранения.

Вместе с этим в варианте выполнения перед загрузкой отработавших тепловыделяющих сборок в контейнер их устанавливают в многоместный пенал.

В другом варианте выполнения перед установкой загруженного контейнера на основание последнее устанавливают в углублении, выполненном на площадке места проведения работ.

Кроме того, в вышерассмотренных вариантах выполнения на месте хранения после освобождения контейнера от кожуха контейнер освобождают от отработавших тепловыделяющих сборок.

Вместе с этим в другом варианте при освобождении контейнера от отработавших тепловыделяющих сборок их переустанавливают в другой контейнер (контейнер хранения), предназначенный только для хранения отработавших тепловыделяющих сборок.

В варианте выполнения, когда отработавшие тепловыделяющие сборки устанавливают в многоместный пенал, после загрузки отработавших тепловыделяющих сборок в пенал его внутреннюю полость герметизируют.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ обеспечить предохранение контейнера с ОТВС от разрушения при возможных аварийных ситуациях при транспортировке к месту хранения, которые необходимо учитывать в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ, повышает радиационную защиту персонала при транспортировке и одновременно позволяет в условиях существующей инфраструктуры АЭС использовать металлобетонные контейнеры с оптимальными габаритно-массовыми характеристиками с точки зрения количества размещаемых (загружаемых) ОТВС, что позволяет сократить потребное количество контейнеров и тем самым дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании МБК для транспортировки и/или хранения ОЯТ.

На фиг.1 схематично показана перегрузка пеналов с ОТВС из бассейна выдержки в металлобетонный контейнер, установленный на внутристанционной тележке внутри транспортного коридора реакторного цеха АЭС; на фиг.2 – разгрузка внутристанционной тележки на месте промежуточного хранения контейнеров с ОТВС; на фиг.3 – металлобетонный контейнер с ОТВС, помещенный в демпфирующий кожух, и грузоподъемное средство с устройством кантования на месте промежуточного хранения перед погрузкой транспортно-упаковочного комплекта на железнодорожную платформу (железнодорожный транспортер); на фиг.4 – установка транспортно-упаковочного комплекта на железнодорожную платформу (железнодорожный транспортер); на фиг.5 – разъемный демпфирующий кожух с помещенным в него металлобетонным контейнером, продольный разрез.

В варианте выполнения изобретения способ осуществляется с помощью транспортировочного контейнера 1, который содержит внутренний и наружный резервуары 2, 3. Внутренний резервуар 2 – собственно контейнер предназначен для загрузки ОТВС 4 и выполнен в виде цилиндрической металлобетонной конструкции с двумя герметичными крышками: внешней 5 и внутренней 6, расположенными одна над другой и установленными на едином основании 7. Крышки 5 и 6 образуют два контура (барьера) защиты. Кроме того, конструкция внутреннего резервуара 2 (т.е. – собственно контейнера) допускает возможность установки дополнительной герметизирующей крышки (например, в виде листа), которую по периметру приваривают к упомянутому основанию 7 (не показано). Установка дополнительной герметизирующей крышки обусловлена возможностью снижения герметичности уплотнений крышек 5 и 6 в условиях длительного радиационного и термоциклического воздействия в процессе хранения ОЯТ и – требованием обеспечения надежности и экологической безопасности способа сухого контейнерного хранения.

Наружный резервуар 3 представляет собой демпфирующий кожух из разъемных элементов. В целом кожух выполнен в виде съемного барабана 8 с торцевым перекрытием и основания 9, предназначенного для опирания съемного барабана 8 и выполняющего роль нижней торцевой крышки съемного барабана. В варианте исполнения изобретения барабан 8 с торцевым перекрытием и основание 9 содержат удародемпфирующие элементы, например, в виде набора труб, обладающие достаточной энергией деформации. Крепление основания 9 с барабаном 8 выполнено в виде болтового фланцевого соединения, при этом внутренняя цилиндрическая поверхность барабана 8 сопряжена с соответствующей ответной поверхностью, выполненной на основании. Благодаря этому исключается возможность нагружения болтов 10 упомянутого фланцевого соединения сдвигающими (поперечными) усилиями при ударе. В цилиндрической стенке барабана и торцевом перекрытии барабана установлены взаимодействующие с корпусом внутреннего резервуара 2 резьбовые элементы 11, исключающие возможность перемещения внутреннего резервуара 2 (собственно контейнера) относительно наружного резервуара 3 (демпфирующего кожуха) при действии перегрузок в период транспортировки. Таким образом, благодаря резьбовым элементам 11 исключается возможность соударений контейнера и демпфирующего кожуха при транспортировке.

Предлагаемый способ сухого хранения отработавших тепловыделяющих сборок реализуется следующим образом.

Отработавшие тепловыделяющие сборки 4 выдерживают определенный срок в бассейне 12 с водой. В варианте осуществления способа ОТВС размещаются (устанавливаются) в многоместных пеналах 13, что упрощает обращение с ОТВС.

В варианте выполнения после установки ОТВС в пенал 13 последний герметизируют, например посредством “обварки” его крышки. Герметизация пенала позволяет существенно повысить экологическую безопасность при возможных аварийных ситуациях в процессе транспортировки и хранения ОЯТ. Использование многоместных пеналов по сравнению с одноместными пеналами позволяет сократить общее количество пеналов и элементов их герметизации.

После определенного срока выдержки в бассейне с водой и соответственно – снижения уровня активности ОТВС их выгружают из бассейна 12 выдержки и загружают в контейнер 2 для дальнейшего хранения. Загрузка ОТВС в контейнер может производиться при нахождении контейнера 2 в транспортном коридоре 14 реакторного цеха на специальной внутристанционной тележке 15, имеющей минимальную высоту грузовой площадки. Пеналы 13 с ОТВС устанавливают в соответствующие гнезда дистанционирующей решетки 16, которую предварительно помещают в контейнер 2. Принципиально возможным является загрузка ОТВС непосредственно в контейнер 2 или – в установленную в загрузочной камере дистанционирующую решетку 16, которую затем совместно с ОТВС устанавливают в контейнер 2. В последнем варианте (при отсутствии пеналов) гнезда дистанционирующей решетки могут быть выполнены изолированными от пространства внутренней полости контейнера и могут перекрываться крышками (не показано). Загрузка, внутристанционная транспортировка контейнера 2 и хранение контейнера на АЭС осуществляются при вертикальном положении контейнера. После загрузки контейнера его закрывают, как правило, двумя герметичными крышками 5,6 и загруженный контейнер транспортируют к месту промежуточного хранения 17 (на территории АЭС или в прилегающем к ней хранилище). При этом перемещение контейнера и установку контейнера на место промежуточного хранения осуществляют с ограничением скорости передвижения и высоты подъема контейнера, а также – с использованием дополнительных страховочных средств, что исключает возможность возникновения аварийных ситуаций, при которых могли бы быть разрушены загруженные в контейнер ОТВС и мог быть разрушен или разгерметизирован контейнер.

В месте промежуточного хранения 17 загруженный контейнер может находиться длительное время. Затем загруженный контейнер 2 транспортируют к месту окончательного хранения.

Перед транспортировкой контейнера с ОТВС с АЭС к месту окончательного хранения (например, в региональное хранилище или на радиохимический комбинат с целью переработки ОЯТ) контейнер 2 помещают в разъемный демпфирующий кожух 3. При этом контейнер 2 с ОТВС посредством штатных грузоподъемных средств устанавливают на горизонтально выставленное основание 9, затем сверху накрывают съемным барабаном 8, который с помощью, например, болтовых соединений жестко скрепляют с основанием 9. Затем с помощью резьбовых элементов 11 демпфирующий кожух 3 скрепляют с контейнером 2. Таким образом, исключается возможность перемещения последнего внутри кожуха при транспортировке. Резьбовые элементы 11, скрепляющие демпфирующий кожух с контейнером одновременно являются дистанционирующими и демпфирующими элементами и, кроме того, выполняют роль тепловых мостов. Такое техническое решение обеспечивает надежную защиту контейнера 2 при любом виде аварийного падения, повышает радиационную защиту благодаря дополнительному экранированию и позволяет снизить конструктивные запасы по прочности контейнера, что, в свою очередь, позволяет снизить стоимость контейнера. При этом выполнение демпфирующего кожуха 3 разъемным с отъемным основанием 9, когда контейнер с ОТВС устанавливают на основании 9 кожуха и накрывают съемным барабаном 8 с торцевым перекрытием, позволяет минимизировать высоту подъема контейнера при помещении последнего в кожух и освобождении от кожуха, что повышает безопасность обращения с ОТВС (ОЯТ). В другом варианте выполнения (не показано) дополнительное уменьшение высоты подъема контейнера с ОТВС при помещении его в демпфирующий кожухом может быть достигнуто путем установки основания 9 кожуха в приямке (углублении, выполненном на площадке места проведения работ, в частности, в месте промежуточного хранения).

После контейнер в сборе с демпфирующим кожухом (транспортно-упаковочный комплект) посредством грузоподъемного средства 18 и устройства кантования 19 переводят в горизонтальное положение. В этом положении транспортно-упаковочный комплект (ТУК) устанавливают на транспортное средство, например, железнодорожную платформу (железнодорожный транспортер) 20 и фиксируют положение ТУК относительно последней.

Транспортно-упаковочный комплект (демпфирующий кожух с контейнером) в транспортировочном положении транспортируют к месту окончательного хранения (захоронения). Разъемный демпфирующий кожух, оснащенный ударопоглощающими элементами (например, трубами, набором ребер в виде шпангоутов и стрингеров и т.п.), обеспечивает снижение перегрузок, действующих на контейнер, до допустимого уровня во всех возможных аварийных ситуациях, регламентированных нормативными документами РФ и рекомендациями МАГАТЭ, при любых, в том числе и наиболее неблагоприятных углах падения ТУК (например, падение на угол ТУК). Вместе с этим помещение контейнера в демпфирующий кожух существенно повышает прочностные характеристики транспортно-упаковочного комплекта при падении на штырь, термозащитные свойства при попадании в зону пожара и радиационно-защитные свойства.

После транспортировки контейнера в региональное хранилище освобождение его на месте хранения от демпфирующего кожуха производится в обратной последовательности. Затем демпфирующий кожух возвращают на АЭС для транспортировки последующего контейнера с ОТВС, а контейнер с ОТВС устанавливают в месте хранения.

В другом варианте выполнения изобретения на месте хранения после освобождения контейнера 2 от демпфирующего кожуха 3 контейнер освобождают от ОТВС 4. В этом варианте выполнения ОТВС 4 на месте хранения из контейнера 2 перегружают (переустанавливают) в другой контейнер, предназначенный только для хранения ОТВС (контейнер хранения), требования к которому могут быть существенно ниже, чем к контейнеру 2, предназначенному для хранения и/или транспортировки (исключаются требования, связанные с возможными аварийными транспортными ситуациями). Это позволяет существенно упростить контейнер хранения и снизить его стоимость по сравнению с контейнером 2 и соответственно – снизить стоимость реализации способа сухого контейнерного хранения.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения, предлагаемый способ позволяет при использовании металлобетонных контейнеров для транспортировки и/или хранения ОЯТ обеспечить предохранение контейнера с ОТВС от разрушения при возможных аварийных ситуациях при транспортировке к месту хранения, которые необходимо учитывать в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ, повышает радиационную защиту персонала при транспортировке и одновременно позволяет в условиях существующей инфраструктуры АЭС использовать металлобетонные контейнеры с оптимальными габаритно-массовыми характеристиками с точки зрения количества размещаемых (загружаемых) ОТВС, что позволяет сократить потребное количество контейнеров и тем самым дает возможность снизить стоимость реализации концепции сухого хранения отработавшего ядерного топлива при использовании МБК для транспортировки и/или хранения ОЯТ.

Формула изобретения

1. Способ сухого контейнерного хранения отработавших тепловыделяющих сборок, включающий размещение тепловыделяющих сборок в транспортно-упаковочном комплекте, состоящем из контейнера и разъемного демпфирующего кожуха, выполненного разъемным таким образом, чтобы минимизировать высоту подъема контейнера при помещении его в разъемный демпфирующий кожух, и транспортировку транспортно-упаковочного комплекта к месту хранения, где контейнер освобождают от кожуха, после чего отработавшие тепловыделяющие сборки сохраняют в месте хранения, отличающийся тем, что сначала загружают отработавшие тепловыделяющие сборки в контейнер, после чего контейнер в вертикальном положении помещают в разъемный демпфирующий кожух, выполненный в виде съемного барабана с торцевым перекрытием и основания, выполняющего роль торцевой крышки съемного барабана, при этом загруженный контейнер устанавливают на основание, сверху накрывают съемным барабаном, который скрепляют с основанием, а затем разъемный демпфирующий кожух скрепляют с контейнером, после чего транспортно-упаковочный комплект в транспортировочном положении транспортируют к месту хранения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед загрузкой отработавших тепловыделяющих сборок в контейнер их устанавливают в многоместный пенал.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед установкой загруженного контейнера на основание последнее устанавливают в углублении, выполненном на площадке места проведения работ.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на месте хранения после освобождения контейнера от кожуха контейнер освобождают от отработавших тепловыделяющих сборок.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при освобождении контейнера от отработавших тепловыделяющих сборок их переустанавливают в другой контейнер.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что после загрузки отработавших тепловыделяющих сборок в пенал его внутреннюю полость герметизируют.

РИСУНКИ