Транспортный упаковочный комплект тук-137 для безопасного транспортирования отвс реакторов ввэр-1000 с увеличенной массой и глубиной выгорания ядерного топлива
Скачать 107.5 Kb.
|
| ТРАНСПОРТНЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ КОМПЛЕКТ ТУК-137 ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ОТВС РЕАКТОРОВ ВВЭР-1000 С УВЕЛИЧЕННОЙ МАССОЙ И ГЛУБИНОЙ ВЫГОРАНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Блохина Е.В., Тюрин М.В., Долбищев С.Ф., Кожаев Л.Н. ФГУП РФЯЦ «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», г. Саров E-mail: bushin@otd14.vniief.ru Введение В Российской Федерации транспортирование отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с АЭС в хранилища Горно-химического комбината (ГХК) осуществляется с использованием транспортных упаковочных комплектов (ТУК). Для транспортирования ОЯТ реакторных установок ВВЭР-1000 используют ТУК-13, разработанный в конце восьмидесятых годов. ТУК-13 разработан для перевозки 12 отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) ВВЭР-1000 с обогащением топлива по урану-235 – до 4,4 % мас., глубиной выгорания топлива – до 50 ГВтсут/тU и остаточным энерговыделением ОТВС – 1,67 кВт. С целью улучшения топливоиспользования, повышения надежности и экономических показателей реакторных установок ВВЭР-1000 происходит постоянное совершенствование и внедрение новых тепло-выделяющих сборок (ТВС) ВВЭР-1000 (ТВС-2, ТВС-2М и ТВСА). Новые ТВС имеют большее начальное обогащение топлива и, соответственно, большую глубину выгорания топлива (обогащение по урану-235 до 5 %, глубина выгорания топлива – 70 ГВтсут/тU и остаточное энерговыделение ОТВС – 2 кВт). Транспортирование ОТВС с увеличенной глубиной выгорания в ТУК-13, возможно только с уменьшением загрузки контейнера, что является экономически затратным решением или увеличением выдержки ОЯТ на АЭС (9-12 лет) при этом, вместимость приреакторных хранилищ ряда существующих энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 может оказаться недостаточной для обеспечения требуемой выдержки ОТВС. Радиационные параметры ОТВС с увеличенной массой и глубиной выгорания ядерного топлива приведены в таблице 1. Таблица 1 – Радиационные параметры ОТВС с увеличенной массой и глубиной выгорания ЯТ
Радикальным решением проблемы для безопасного транспортирования ОТВС реактора типа ВВЭР-1000 с увеличенной массой ядерного топлива и глубиной выгорания является создание ТУК, отвечающего современным требованиям по безопасности и по своим характеристикам не уступающего аналогичным разработкам ведущих зарубежных фирм. В рамках выполнения договора, заказчик ОАО «Концерн Росэнергоатом», РФЯЦ-ВНИИЭФ разработал концепцию создания транспортного упаковочного комплекта для безопасного транспортирования отработавших тепловыделяющих сборок реакторов типа ВВЭР-1000 с увеличенной массой и глубиной выгорания ядерного топлива. Согласно принятым концептуальным положениям РФЯЦ-ВНИИЭФ разрабатывает необходимую техническую документацию для изготовления ТУК, предназначенного для безопасного транспортирования 20 ОТВС с параметрами, указанными в таблице 1. Конструкция ТУК На рисунке 1 представлен общий вид транспортно-упаковочного комплекта ТУК-137, содержащий: - металлический корпус, включающий днище, опору и концентрично закрепленные на днище цилиндрические обечайки с установленным на них основанием, полость между обечайками заполнена вставкой из металла высокой плотности и теплопроводности относительно материала обечаек, вставка закреплена между обечайками диском, подкрепленным кольцом и продольными пластинами; - внутреннюю и наружную крышки, установленные одна над другой на основании, на внутренней крышке установлено устройство поджима; - нейтронную защиту, установленную на наружных поверхностях внутренней крышки, днища и цилиндрической обечайке; - ребра с высокой теплопроводностью, пропущенные через слой нейтронной защиты, расположенной на цилиндрической обечайке, выполненные в V-образной форме и расположенные вдоль корпуса на длине, соответствующей длине внутренней полости контейнера. Ребра установлены основанием на цилиндрической обечайке и закреплены на ней сваркой. Ребра выступают за поверхность нейтронной защиты и скреплены между собой обечайкой, являющейся облицовкой нейтронной защиты. В зоне нейтронной защиты стенки ребер перфорированы пазами, расположенными в продольных рядах со смещением паза одного ряда по отношению к пазу другого ряда; - демпферы, установленные на опоре и на наружной крышке; - кантовочные и опорные цапфы, установленные на корпусе; - корзину, выполненную из 20 шестигранных труб, предназначенных для размещения в них ОТВС, диска нижнего, центральной трубы, четырех промежуточных поясов, диска верхнего и устройства нажимного. Шестигранные трубы расположены в 2 кольцевых ряда. В каждом ряду шестигранные трубы сопрягаются друг с другом ребрами: в первом ряду размещается 7 труб, во втором – 13. С наружной стороны необходимой грани шестигранных труб на требуемой длине облицованы пластинами, содержащими аморфный бор. Внутренняя цилиндрическая обечайка, днище и общее основание могут быть выполнены из коррозионностойкой стали, а внешняя цилиндрическая обечайка – из низколегированной стали. Выполнение внутренней обечайки, днища и основания корпуса из коррозионностойкой стали не требует использования антикоррозионного покрытия. Вставка из металла высокой плотности и теплопроводности может быть выполнена из меди. Вставка может быть закреплена между обечайками диском, подкрепленным кольцом и пластинами, что исключает ее продольные перемещения. Также вставка может быть выполнена из отдельных блоков, закрепленных от продольного перемещения с помощью колец, при этом зазор между блоками и наружной обечайкой заполнен порошковым наполнителем из того же материала, что и блоки. Данный вариант исполнения вставки расширяет технологические возможности изготовления корпуса контейнера. Заполнение зазора между обечайками внутренней цилиндрической оболочки вставкой из металла высокой теплопроводности и плотности, например, медью, позволяет обеспечить: - высокую теплопроводность оболочки (теплопроводность меди в 10…20 раз выше, чем у стали); - эффективную защиту от гамма-излучения при существенно меньшей суммарной толщине оболочки по сравнению с монолитной стальной оболочкой (как гамма-защита медь по отношению к стали эффективней ≈ в 1,5 раза). Ребра V-образной формы могут быть скреплены между собой сваркой. Ребра V-образной формы могут представлять собой двухслойную конструкцию, внутренний слой выполнен из меди, наружный – из коррозионностойкой стали. Установка продольных ребер V-образной формы из материала высокой теплопроводности, например, материала, выполненного в виде двухслойной конструкции, внутренний слой выполнен из меди, наружный – из коррозионностойкой стали, основанием на наружную поверхность обечайки цилиндрической оболочки, закрепление ребер к обечайке и вывод ребер за слой нейтронной защиты и металлическую облицовку нейтронной защиты позволяет эффективно отвести тепло от цилиндрической оболочки и путем конвекции и излучения рассеять его в окружающей среде.  Рисунок 1 – Общий вид транспортно-упаковочного комплекта ТУК-137  Рисунок 2 – Конструкция контейнера Выступающие за облицовку нейтронной защиты ребра выполняют также роль демпфирующих элементов, гасящих импульсы внешних динамических нагрузок, воздействующих на контейнер, в случае возникновения нештатных ситуаций. Выполнение в стенках V-образных ребер пазов, расположенных в продольных рядах со смещением паза одного ряда по отношению к пазу другого ряда позволяет при изготовлении контейнера заполнить их материалом нейтронной защиты и тем самым исключить сквозной проскок нейтронов. В варианте выполнения контейнера, представленном на рисунке 2, на наружную обечайку корпуса установлены и закреплены продольные панели, состоящие из обечайки, на которой основанием установлены и закреплены ребра V-образной формы, скрепленные между собой пластинами; панели соединены между собой облицовкой нейтронной защиты. Количество ребер в панели зависит от ее ширины. Нейтронная защита размещена во внутренних полостях панелей и в полостях между панелями и облицовкой нейтронной защиты. Данный вариант исполнения упрощает технологию изготовления контейнера с сохранением параметров его основных технических характеристик. Облицовка нейтронной защиты может быть выполнена из коррозионностойкой стали, что исключает необходимость использования антикоррозионного покрытия. Нейтронная защита может быть выполнена из силоксанового каучука. Демпферы могут быть выполнены из разновысотных косынок, связанных между собой обечайкой и торцовым кольцом. Демпферы могут быть выполнены из коррозионностойкой стали. Размещение на опоре и на наружной крышке с помощью крепежных элементов демпферов, обеспечивает защиту контейнера от воздействия внешних динамических нагрузок, воздействующих на контейнер в случае возникновения нештатных ситуаций Герметизация каждой крышки с сопрягаемыми поверхностями основания произведена с помощью двух уплотнительных элементов, установленных в кольцевых концентрично расположенных на соответствующих поверхностях крышек канавках является двухконтурной, при этом появляется возможность контроля герметичности, обеспечиваемой каждым уплотнительным элементом, путем проверки герметичности полости между уплотнительными элементами соответствующей крышки, для чего из упомянутой полости выводится канал для подключения установки для проверки герметичности. Выполнение корзины по вышеуказанной схеме расположения шестигранных труб обеспечивает оптимальные габариты упаковки (наружный диаметр корзины не более 1500 мм). Поверхности шестигранных труб, поверхности центральной трубы и поясов, обращены гранями друг к другу, что улучшает условия отвода тепла от ОТВС. Материал корзины – алюминиевый сплав АМг6. Выводы Согласно концептуальным положениям в РФЯЦ-ВНИИЭФ разработано и согласовано с ГХК техническое задание. Разработан план-график со сроками выполнения работ. В настоящее время разработан технический проект и разрабатывается конструкторская документация на ТУК-137, которая сопровождается проведением необходимых расчетов: на радиационную и ядерную безопасность, тепловой, прочностной и утечек радиоактивного содержимого (герметичность). Техническая документация на ТУК-137 согласовывается с техническими службами завода РФЯЦ-ВНИИЭФ. В ТУК-137 реализованы конструктивные решения по обеспечению ядерной безопасности при транспортирования 20 ОТВС реакторов типа ВВЭР-1000 с обогащением 5 %, глубиной выгорания – до 70 ГВтсут/тU и остаточным тепловыделением ОТВС – 2 кВт. По техническим и эксплуатационным характеристикам ТУК-137 в полном объеме отвечает требованиям «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04», предъявляемым к упаковкам типа В(U) с делящимися материалами и требованиям «Правил безопасной перевозки радиоактивных материалов МАГАТЭ (редакция 2005 г.) № ST-1». ТУК-137 может быть использован для транспортирования ОЯТ реакторов типа ВВЭР-1000 российских и зарубежных АЭС, построенных по российским проектам. Габаритно-массовые характеристики ТУК-137 позволяют перевозить его железнодорожным транспортом в габаритах подвижного состава 02-ВМ ГОСТ 9238-83 с учетом существующей транспортно-технологической цепочки обращения с ТУК типа ТУК-13. Например, возможна перевозка ТУК-137 в вагоне-контейнере ТК-13 с незначительной доработкой элементов конструкции вагона. ТУК-137 соответствует условиям обращения на АЭС и условиям приемки отработавших ТВС на ГХК – они идентичны условиям для ТУК-13. Срок службы ТУК-137 составляет 50 лет. По совокупности основных технических характеристик ТУК-137 не имеет аналогов как среди отечественных, так и зарубежных ТУК, предназначенных для безопасного транспортирования ОТВС реакторов типа ВВЭР-1000. Список литературы 1 НП-053-04. Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов. 2 МАГАТЭ (редакция 2005 года) № ST-1 Правила безопасной перевозки радиоактивных материалов. 3 НП-061-05. Правила безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии. 4 ПН АЭГ-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. 5 ПН АЭГ-7-009-89. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка, основные положения. 6 ПН АЭГ-7-010-89. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки, правила контроля. 7 ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава, железных дорог колеи 1520 (1524) мм. 8 ОСПОРБ-99. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности. 9 НРБ-99/2009. Нормы радиационной безопасности. 10 НП-016-05. ОПБ ОЯТЦ Общие положения обеспечения объектов ядерного топливного цикла. 11 СП-АС-99. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций. 12 НП-001-97. Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций. 13 НП-031-01. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. 14 ГОСТ 2.102-68. ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов. 15 ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. 16 ОСТ 95.18-2001. Порядок проведения научно-исследовательских и опытно- конструкторских работ. Основные положения. 17 ГОСТ Р 15.201-2000. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство. 18 ГОСТ 2.118-73. ЕСКД. Техническое предложение. 19 ГОСТ 2.103-68. ЕСКД. Стадии разработки. 20 РД-95-10550-2000. Упаковочные комплекты для перевозки и хранения отработавшего ядерного топлива с использованием двухцелевых контейнеров. Общие технические требования по безопасности. 21 ГОСТ 26013-83. Комплекты упаковочные транспортные для отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов. Общие технические требования. 22 МР 21.03-99. Пособие по исходным требованиям к разработке конструкторской документации на оборудование индивидуального изготовления. 23 ГОСТ Р51964-2022. Упаковки отработавшего ядерного топлива. Типы и основные параметры. 24 НП-058-04. Безопасность при обращении с радиоактивными отходами. Общие положения. 25 НРБ-99/2009. СанПиН 2.6.1 2523-09 Нормы радиационной безопасности. 26 ПБЯ-06-08-77. Правила ядерной безопасности при транспортировании отработавшего ядерного топлива. 27 ПБЯ-06-09-09 Правила ядерной безопасности при хранении и транспортировании ядерноопасных делящихся материалов. |
Похожие:
 | Одц гхк» в обеспечение мероприятия «Разработка технологий переработки основной номенклатуры отработавшего ядерного топлива энергетических... | | Степени профессионального выгорания у педагогов, его причины и профилактика; организация эффективного взаимодействия с родителями... |
| Расширен спектр рассматриваемых явлений. Уточняются физические механизмы энергетических процессов, энергоинформационные влияния в... | | Материал для подготовки к экзамену по правилам безопасного обращения с оружием и наличия навыков безопасного обращения с оружием |
| Главный федеральный инспектор по пермскому краю ирина татаринова присоединилась к пенсионной программе "1000 на 1000". 23 | | Подготовка лиц в целях изучения правил безопасного обращения с оружием и приобретения навыков безопасного обращения с оружием (далее... |
| Проведение подготовки лиц в целях изучения правил безопасного обращения с оружием и приобретения навыков безопасного обращения с... | | Транспортный налог устанавливается и вводится в действие в соответствии с Налоговым кодексом РФ (далее нк рф) и законами субъектов... |
| Уплата налога на доходы физических лиц в виде фиксированного авансового платежа: (кбк 182 1 01 0207 0 01 1000 110- налог), за июль... | | Подготовка лиц в целях изучения правил безопасного обращения с оружием и приобретения навыков безопасного обращения с оружием (далее... |