контейнер железобетонный

Формула изобретения

Контейнер железобетонный для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора, включающий чехол для сборок ТВЭЛ, установленный внутри контейнера, металлобетонный корпус, состоящий из внутренней и наружной стальных оболочек, имеющих днища и в верхней части корпуса соединенных с кованым стальным кольцом с крышками, отличающийся тем, что кованое кольцо выполнено с перемычкой, при этом пространство между герметичными крышками образует контрольную полость, подключенную к системе сигнализации, а армирование бетонного заполнения включает равномерно расположенные по окружности внутренней поверхности наружной стальной оболочки корпуса вертикальные стержни с изгибом, в верхней части корпуса закрепленные на кованом кольце, а в нижней части прикрепленные к стальному диску, расположенному между днищами, при этом вертикальные стержни по высоте и равномерно по окружности через наружные кольца, стержни-тепловоды и внутренние кольца рядами связаны только с внутренней оболочкой корпуса, образуя объемную арматурную решетку по всему бетонному заполнению, установленную с зазором к внутренней поверхности наружной оболочки, чехол для сборок ТВЭЛ выполнен с шестигранными, прямоугольными или круглыми чехловыми трубами, зазоры между которыми рядами по высоте заполнены зигзагообразными или прямыми дистанционирующими листовыми проставками, приваренными к оболочке чехла, при этом ряды проставок равномерно развернуты по окружности и по высоте оболочки чехла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ядерной энергетики, к оборудованию для хранения и транспортирования отходов ядерного производства и отработавшего ядерного топлива энергетических ядерных реакторов.

Известна конструкция контейнера для ядерного топлива, в которой демпфер, устанавливаемый на крышке контейнера, образует полость, внутри которой создается повышенное или пониженное давление, чтобы исключить проникновение в нее веществ, содержащихся в контейнере (патент США N 4620106, МПК G 21 F 5/00).

Известная конструкция не обеспечивает постоянной регистрации и контроля герметичности.

Известна конструкция контейнера для хранения и транспортирования ТВЭЛ, состоящего из внутренней и наружной стальных оболочек. Между ними находится слой из армированного тяжелого бетона, предназначенного для защиты от облучения. В слое бетона установлены перегородки из теплопроводящего материала, которые соединяют внутреннюю и наружную оболочки и отводят остаточное тепловыделение ТВЭЛ из внутренней полости контейнера (патент ФРГ N 2817193, МПК G 21 F 5/00).

Недостатком известной конструкции является отсутствие постоянного контроля за герметичностью.

Известна конструкция железобетонного контейнера с наружной и внутренней стальными оболочками корпуса, пространство между которыми заполнено жаростойким бетоном с армированием. Арматура бетонного заполнения выполнена из стальных прутков-тепловодов с изгибами, развернутыми в разные стороны на концах. Одним изгибом прутки-тепловоды закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки рядами по высоте и равномерно по окружности, а другим изгибом поочередно связаны с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседних верхнего и нижнего рядов, образуя трапециевидные скобы (патент РФ N 2082232, МПК G 21 F 5/008, прототип).

Недостатком известной конструкции являются недостаточное армирование бетонного заполнения, что может вызвать разрушение бетонного заполнения при падении контейнера, и ограниченные возможности по отводу остаточного тепловыделения через стенку контейнера вследствие малой насыщенности бетонного заполнения металлической арматурой.

Предлагаемая конструкция контейнера обеспечивает надежный отвод остаточного тепловыделения от сорок ТВЭЛ через конструктивные элементы чехла и стенки контейнера и равномерную растечку тепла по поверхности корпуса в нормальных условиях эксплуатации и автоматически дросселирует обратный аварийный тепловой поток в очаге пожара, так как резкое повышение температуры наружной стальной оболочки корпуса вызывает ее отслоение от бетона с образованием зазора, являющегося дополнительным термическим сопротивлением, что ограничивает аварийный тепловой поток и препятствует росту температуры внутри контейнера.

Предложен контейнер железобетонный для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора, включающий чехол для сборок ТВЭЛ, металлобетонный корпус, состоящий из внутренней и наружной стальных оболочек, имеющих днища и в верхней части корпуса соединенных с кованым стальным кольцом с крышками, при этом кованое кольцо выполнено с перемычкой, а пространство между герметичными крышками образует контрольную полость, подключенную к системе сигнализации, армирование бетонного заполнения включает равномерно расположенные по окружности внутренней поверхности наружной стальной оболочки корпуса вертикальные стержни с изгибом, в верхней части корпуса закрепленные на кованом кольце, а в нижней части прикрепленные к стальному диску, расположенному между днищами, при этом вертикальные стержни по высоте и равномерно по окружности через наружные кольца, стержни-тепловоды и внутренние кольца рядами связаны только с внутренней оболочкой корпуса, образуя объемную арматурную решетку по всему бетонному заполнению, установленную с зазором к внутренней поверхности наружной оболочки, а внутри контейнера установлен чехол для сборок ТВЭЛ, например, с шестигранными, прямоугольными или круглыми чехловыми трубами, зазоры между которыми рядами по высоте заполнены зигзагообразными или прямыми дистанционирующими листовыми проставками, приваренными а оболочке чехла, при этом ряды проставок равномерно развернуты по окружности и по высоте оболочки чехла.

Конструкция контейнера изображена на фиг. 1, 2 и 6. На фиг. 3 изображено армирование бетонного заполнения по стрелке Г. На фиг. 2, 4 и 5 изображено расположение по рядам дистанционирующих проставок между чехловыми трубами со сборками ТВЭЛ. На фиг. 7 изображен узел уплотнения крышек.

Контейнер железобетонный для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора включает чехол для сборок ТВЭЛ, металлобетонный корпус, состоящий из внутренней 1 и наружной 2 стальных оболочек, имеющих днища 3 и 4 и в верхней части корпуса соединенных с кованым стальным кольцом 5 с крышками 6 и 7. Кованое кольцо выполнено с перемычкой 8, при этом пространство между герметичными крышками 6 и 7 образует контрольную полость 9, подключенную к системе сигнализации, а армирование с бетонным заполнением 10 включает равномерно расположенные по окружности внутренней поверхности наружной стальной оболочки 2 корпуса вертикальные стержни 11 с изгибом, в верхней части корпуса закрепленные на кованом кольце 5, а в нижней части корпуса прикрепленные к стальному диску 12, расположенному между днищами 3 и 4, при этом вертикальные стержни 11 по высоте и равномерно по окружности через наружные кольца 13, стержни-тепловоды 14 и внутренние кольца 15 рядами связаны только с внутренней оболочкой 1 корпуса, образуя объемную арматурную решетку по всему бетонному заполнению 10, установленную с зазором к внутренней поверхности наружной оболочки 2. Внутри контейнера установлен чехол 18 для сборок ТВЭЛ, например, с шестигранными, прямоугольными или круглыми чехловыми трубами 16, зазоры между которыми рядами по высоте заполнены зигзагообразными или прямыми дистанционирующими листовыми поставками 17, приваренными к оболочке чехла 18, при этом ряды поставок равномерно развернуты по окружности и по высоте оболочки чехла 18.

Контейнер железобетонный работает следующим образом.

При нормальных условиях эксплуатации неравномерный тепловой поток от сборок ТВЭЛ, установленных внутри чехловых труб 16, передается через стенки чехловых труб и дистанционирующие проставки 17 на оболочку чехла 18, растекаясь по которой обеспечивает равномерную тепловую нагрузку на стенку корпуса контейнера.

От оболочки чехла 18 через минимальный конструктивный зазор между чехлом и внутренней оболочкой 1 корпуса, через стержни-тепловоды 14, кольца 13, вертикальные стержни 11 и бетонное заполнение 10 тепловой поток равномерно распределяется по всей поверхности наружной оболочки 2 корпуса и далее отводится в окружающую среду.

В условиях нормальной эксплуатации внутри контейнера устанавливается более высокая, чем на наружной поверхности корпуса температура, тем самым за счет разности линейных расширений обеспечивается прилегание бетонного заполнения к наружной оболочке, что способствует хорошему отводу тепла из контейнера.

При попадании контейнера в очаг пожара вследствие более быстрого разогрева наружной оболочки 2 корпуса происходит ее отслоение от бетонного заполнения 10 с образованием зазора между ними, который значительно увеличивает термическое сопротивление стенки контейнера и автоматически дросселирует обратный тепловой поток внутрь контейнера, что препятствует росту температуры внутри контейнера.

Такое конструктивное решение резко увеличивает пожаростойкость контейнера, а объемное армирование бетонного заполнения обеспечивает требуемые прочностные и радиационно-защитные свойства контейнера. При этом применение дешевых общепринятых конструктивных материалов повышает технологичность и значительно снижает стоимость конструкции по сравнению с металлическими конструкциями.