RU2082232C1

RU2082232C1 - Container from reinforced concrete

Info

Publication number: RU2082232C1
Application number: RU94015748A
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Васильев; Б.К. Данилин; М.Б. Джуринский; А.А. Зубков; В.П. Поспелов
Original assignee: Зубков Анатолий Андреевич
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: nuclear power engineering, in particular, delivery of waste assemblies of heat-emitting elements. SUBSTANCE: device has reinforced concrete housing which has internal steel envelope, outer envelope with ribs, bottom and sealed caps. Reinforcement of concrete is made from steel heat conducting rods with turns. One turn of rods is used for connection along all surface of inner steel envelope in rows uniformly around circumference. Another turn is used for connection to corresponding heat conducting rod from adjacent upper and lower rows in order to provide trapezium cramps which touch inner surface of outer steel envelope by their vertices. In space between cramps perforated gas-removing pipes are located uniformly along circumference. Said pipes are connected to assembling collector which has breakable protection diaphragm. EFFECT: increased safety. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики и оборудованию для хранения и транспортирования отходов ядерного производства и отработавшего ядерного топлива энергетических ядерных реакторов. The invention relates to the field of nuclear energy and equipment for storage and transportation of nuclear waste and spent nuclear fuel from nuclear power reactors.

Известна конструкция контейнера для хранения и транспортирования радиоактивных отходов [1] подвергнутых отвердеванию в слабой или средней степени, состоящего из резервуара, содержащего наружную бетонную оболочку и внутреннюю многослойную стальную стенку и заглушку. Конструкция резервуара обеспечивает компенсацию температурных расширений оболочки во времени и теплоизоляцию ее внутри бака. A known design of a container for storing and transporting radioactive waste [1] subjected to solidification to a weak or medium degree, consisting of a tank containing an outer concrete shell and an inner multilayer steel wall and a plug. The design of the tank provides compensation for thermal expansion of the shell over time and its thermal insulation inside the tank.

Известная конструкция эффективно отводит тепло при нормальных условиях эксплуатации, но при попадании контейнера в очаг пожара подвержена воздействию высокой температуры с разрушением бетона и потерей герметичности. The known design effectively removes heat under normal operating conditions, but when the container enters the fire, it is exposed to high temperature with the destruction of concrete and loss of tightness.

Известна конструкция конвекционно-охлаждаемого бетонного контейнера для хранения и транспортирования радиоактивных веществ [2] выделяющих тепло, имеющего систему каналов для отвода тепла путем естественной циркуляции атмосферного воздуха прототип. A known construction of a convection-cooled concrete container for storing and transporting radioactive substances [2] emitting heat, having a system of channels for removing heat by natural circulation of atmospheric air prototype.

Недостатками данной конструкции является то, что расположение охлаждающих каналов вблизи топливных элементов приводит к активации протекающего по ним атмосферного воздуха, кроме того, при попадании в очаг пожара контейнер подвержен быстрому воздействию высокой температуры с разрушением бетона и потерей герметичности. The disadvantages of this design is that the location of the cooling channels near the fuel elements leads to the activation of atmospheric air flowing through them, in addition, when it enters the fire, the container is exposed to rapid high temperature with the destruction of concrete and loss of tightness.

Заявляемое изобретение позволяет осуществить высокое качество бетонного заполнения, передавать предельный тепловой поток через стенку контейнера при нормальных условиях, а при попадании контейнера в очаг пожара исключить увеличение температуры внутри контейнера, обеспечить прочность, герметичность и радиационную безопасность. The claimed invention allows for high quality concrete filling, to transfer the maximum heat flux through the container wall under normal conditions, and when the container enters the fire, to eliminate the temperature increase inside the container, to ensure strength, tightness and radiation safety.

Резкое повышение температуры в очаге пожара приводит к перегреву наружной оребренной стальной оболочки, которая, при отсутствии жесткой связи с бетоном и внутренней оболочкой, расширяясь образует зазор между бетонным заполнением и своей внутренней поверхностью. При этом происходит увеличение общего термического сопротивления стенки, что препятствует проникновению тепла и повышению температуры внутри контейнера. A sharp increase in temperature in the fire leads to overheating of the outer finned steel shell, which, in the absence of a rigid connection with concrete and the inner shell, expands to form a gap between the concrete filling and its inner surface. In this case, an increase in the overall thermal resistance of the wall occurs, which prevents the penetration of heat and an increase in temperature inside the container.

Такая конструктивная схема позволяет максимально наполнить стальными прутками-тепловодами бетонное заполнение стенки, что увеличивает в 2-3 раза общий коэффициент теплопроводности по сравнению с одним бетоном и позволяет отводить через стенку контейнера тепловые потоки, сравнимые с потоками в стальных контейнерах без снижения радиационной безопасности. Возможность применения в такой конструкции стандартного стального проката и дешевого бетонного состава (цемент, песок, окалина отходов металлургического производства) позволяет в 5-6 раз снизить стоимость железобетонного контейнера по сравнению с цельнометаллическими, изготавливаемыми из дорогостоящих кованых обечаек. Such a design scheme allows to fill the concrete filling of the wall with steel rods-heat sinks as much as possible, which increases the overall thermal conductivity coefficient by 2–3 times as compared to concrete alone and allows heat fluxes comparable to those in steel containers to be removed through the container wall without reducing radiation safety. The possibility of using standard steel rolling and cheap concrete composition (cement, sand, scale of metallurgical waste) in such a design allows reducing the cost of a reinforced concrete container by a factor of 5-6 compared with all-metal containers made of expensive forged shells.

Предложен контейнер железобетонный для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора, включающий железобетоннй корпус с внутренней и наружной оребренной стальными оболочками, пространство между которыми заполнено жаростойким, пластичным радиационностойким бетоном, а арматура бетонного заполнения выполнена из стальных прутков-тепловодов с изгибами, развернутыми в разные стороны на концах, при этом все прутки-тепловоды одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки, рядами по высоте и равномерно по окружности, а другим изгибом поочередно связаны с соответствующими изгибами прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной оребренной стальной оболочки, при этом в промежутках между скобами равномерно по окружности установлены перфорированные газоотводные трубы, объединенные в сборный коллектор с разрывной предохранительной мембраной, для выброса паров и газа из бетонного заполнения при попадании контейнера в очаг пожара. A reinforced concrete container for storing and transporting spent fuel assemblies of a nuclear reactor is proposed, including a reinforced concrete case with inner and outer finned steel shells, the space between which is filled with heat-resistant, plastic radiation-resistant concrete, and the reinforcement of concrete filling is made of steel rods with bends deployed in different sides at the ends, while all the heat rods with one bend are fixed over the entire surface of the inner steel shell, in rows in height ue and evenly around the circumference, and with another bend, are alternately connected with the corresponding bends of the heat-pipe rod from the adjacent upper and lower rows, forming trapezoidal brackets adjoining with their vertices to the inner surface of the outer finned steel shell, while perforated uniformly are installed in the spaces between the brackets gas pipes combined in a prefabricated manifold with a bursting safety membrane to eject vapors and gas from the concrete filling when the container enters ar fire.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен предлагаемый контейнер, на фиг. 2 разрез по А-А, на фиг. 3 узел Б, на фиг. 4 - пруток-тепловод с изгибами. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the proposed container, FIG. 2 is a section along AA, in FIG. 3 node B, in FIG. 4 - bar-heat pipe with bends.

Контейнер состоит из корпуса, который имеет наружную оребренную стальную оболочку 1 с днищем 2 и внутреннюю стальную оболочку 3 с днищем 4. Оболочки приварены к верхнему кованому кольцу 5, на котором установлены крышки 6 и 7, обеспечивающие герметичность и радиационную защиту. В кольцевом пространстве между оболочками 1 и 3 с днищами 2 и 4 установлена арматура в виде прутков-тепловодов 8 с погибами, развернутыми в разные стороны на концах. Прутки-тепловоды 8 одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки 3 и днища 4, рядами по высоте и равномерно по окружности. Другим изгибом прутки-тепловоды 8 связаны поочередно с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов поочередно, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней поверхности наружной стальной оболочки 1 и днищу 2. Пространство между оболочками залито жаростойким, пластичным, обеспечивающим радиационную защиту бетоном 9. В промежутках меду скобами из прутков-тепловодов 8 установлены равномерно по окружности Г-образные перфорированные газоотводные трубы 10, объединенные в сборный коллектор 11, который через предохранительную мембрану 12 имеет выход в атмосферу для удаления газа и паров из бетонного заполнения в момент попадания контейнера в очаг пожара. Во внутренней полости контейнера, заполняемой инертным газом (азот, гелий), установлен чехол 13 с отработавшими сборками ТВЭЛ ядерного реактора, которые имеют остаточное тепловыделение и активность. The container consists of a body, which has an outer finned steel shell 1 with a bottom 2 and an inner steel shell 3 with a bottom 4. The shells are welded to the upper forged ring 5, on which the covers 6 and 7 are installed, providing tightness and radiation protection. In the annular space between the shells 1 and 3 with the bottoms 2 and 4 installed reinforcement in the form of rods-heat pipes 8 with the dead, deployed in opposite directions at the ends. The heat transfer rods 8 are fixed in one bend over the entire surface of the inner steel shell 3 and the bottom 4, in rows in height and evenly around the circumference. With another bend, the heat transfer rods 8 are connected alternately with the bends of the corresponding heat supply rod from the adjacent upper and lower rows alternately, forming trapezoidal brackets adjacent their tops to the inner surface of the outer steel shell 1 and the bottom 2. The space between the shells is filled with heat-resistant, plastic, providing radiation concrete protection 9. Between honey brackets from rods 8 are installed uniformly around the circumference of the L-shaped perforated exhaust pipes 10, combined into a prefabricated a collector 11, which through a safety membrane 12 has an outlet to the atmosphere to remove gas and vapors from the concrete filling when the container enters the fire. In the inner cavity of the container filled with an inert gas (nitrogen, helium), a cover 13 is installed with spent fuel assemblies of a nuclear reactor that have residual heat and activity.

Claims

Reinforced concrete container for storage and transportation of spent assemblies of fuel elements of a nuclear reactor, including a reinforced concrete case with an internal steel shell, bottom and sealed covers, characterized in that the body is equipped with an external finned steel shell, and the reinforcement of the concrete filling is made of steel rods with bends deployed in different directions at the ends, while the heat rods with one bend are fixed along the entire surface of the inner steel shell in rows in height and evenly along circles, and with another bend, alternately connected with the bends of the corresponding heat-conducting rod from the adjacent upper and lower rows, forming trapezoidal brackets adjacent their tops to the inner surface of the outer finned steel shell, while in the spaces between the brackets there are perforated gas outlet pipes connected uniformly around the circumference into a prefabricated manifold with a bursting disc.