Пристрій для зберігання небезпечних матеріалів

1. Пристрій (10, 40) для зберігання небезпечних матеріалів, зокрема небезпечних матеріалів, що виділяють тепло, таких як відпрацьоване радіоактивне паливо, який складається з суттєво циліндричного бетонного корпуса (12, 41), що містить тривимірну попередньо напружену арматуру (17, 59) і має видовжену вздовж осі камеру для зберігання (18, 42) небезпечних речовин, який відрізняється тим, що попередньо напружена арматура включає елементи арматури (28, 29, 57, 58), які розміщені по гвинтовій лінії навколо камери для зберігання (18, 42) та вмуровані в бетонний корпус поблизу його зовнішньої поверхні. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що елементи арматури (28, 29, 57, 58) розділені на дві групи, одна з яких розміщена всередині іншої та поблизу від неї, причому напрям закручування C2 2 (19) 1 3 75065 4 диться центральна камера для зберігання небезки, зображеної на Фіг.2, частина арматури закріппечних речовин. Бетонна стінка, що оточує камеру лена на торцевій кришці, частина торцевої кришки для зберігання, товщина якої набагато більша за і елементів опалубки показані у перерізі. ширину камери для зберігання, є армованою в Фіг.4 - це горизонтальний переріз пристрою об'ємі. для зберігання, показаного на Фіг.1. У втіленні за документом WO96/21932 армаФіг.5 - це ізометрична проеція, зображена в бітура включає осьові попередньо напружені армальшому масштабі і більш детальніше, частини турні троси або стрижні, які розміщені по колу між пристрою для зберігання, що знаходиться у верхкамерою для зберігання і циліндричною зовнішньому правому куті Фіг.1. ньою поверхнею бетонного корпуса, та попередФіг.6 - це переріз закріпляючого пристрою для ньо напружену арматуру, навиту на зовнішню поарматурних стрижнів, переріз зроблено вздовж верхню по гвинтовій лінії. Природно, в останньому частини циліндричної поверхні, позначеної пунквипадку арматура накладається після того, як бетирною лінією VI-VI на Фіг.5 тонний корпус відлито і він затвердів до певного Фіг.7 - це проекція аксіального перерізу модиступеня. фікованого втілення пристрою для зберігання згідУ втіленні за патентом DE-A1-3515971 бетонно з винаходом, та ний корпус також має центральну камеру для збеФіг.8 - це ізометрична проекція перерізу верхрігання небезпечних речовин. Однак, в цьому втіньої частини пристрою для зберігання, зображеноленні арматура розподіляється по всьому го на Фіг.7 поперечному перерізу стінки бетонного корпуса і Пристрій для зберігання, зображений на Фіг.1повністю вмурована у бетон. 6, який у подальшому також називатимемо конПристрій, за цим винаходом відрізняється тим, тейнером та позначений позицією 10, що признащо попередньо напружена арматура, яка містить чений, зокрема, для зберігання небезпечних речоарматурні елементи, розміщені по гвинтовій лінії вин, типу використаних, але все ще активних і навколо камери зберігання, розташована всеретаких, що виділяють тепло, ядерних паливних дині бетонного корпуса біля його зовнішньої повеелементів, які очікують переробки, або інших дій, з рхні. Переважно, арматурні елементи поєднані у терміном зберігання, наприклад, від одного чи дві групи, розташовані одна всередині іншої, придекількох років до багатьох десятиліть. Рисунки чому напрямок закручення арматурних елементів показують контейнери 10 в експлуатації, тобто, у з однієї групи протилежний до напрямку закручензагерметизованому вигляді і з завантаженими паня арматурних елементів з іншої групи. Арматурливними елементами (не зображені). Припусканими елементами можуть бути стрижні, троси або ється, що паливні елементи (твели) об'єднані в дроти. паливні блоки, такі як паливні збірки або пучки За такої конструкції пристрою, досягається стрижневих твелів. ефективне підсилення бетонного корпусу і, також, У загальних рисах, контейнер 10 має форму краща технологічність виготовлення. прямого циліндричного тіла, в якому проходить Згідно до характерних рис одного з втілень за наскрізний осьовий канал 11 круглого перерізу. цим винаходом бетонний корпус обладнано торГоловна частина об'єму контейнера, зайнята бецевими кришками, найкраще сталевими, в яких тонним корпусом 12, який теж має форму прямого закріплені арматурні елементи. циліндра з наскрізним центральним каналом 11 Торцеві кришки дають можливість простого и круглого перерізу. афективного з'єднання арматурних елементів з Зовнішня циліндрична поверхня бетонного конапружуючими пристроями та фіксуючими прирпусу 12 вкрита циліндричною оболонкою 13, і строями, а також бажаного розподілу зусиль по його центральний канал співпадає з центральною торцевим поверхням бетонного корпуса та прикциліндричною трубою 14, яка формує основну чаладання підйомних зусиль до бетонного корпусу стину центрального каналу 11. Оболонка 13 і через арматурні елементи. центральна труба 14 є частинами стаціонарної Крім того, торцеві кришки можна застосувати опалубки, в яку відливають бетонний корпус, тобдля закріплення підйомних засобів, таких як підто, вони залишаються деталями контейнера 10 йомні вушки та інші пристрої для зачеплення підпісля його виготовлення. Як виявиться із наступнойомних крюків, скоб і т.п. до пристрою для зберіго опису, ці частини відповідно виготовлені із магання. теріалів із високою теплопровідністю, таких як Нижче наведено більш детальний опис винасталь. ходу із посиланнями на супроводжуючі схематичні Кінці бетонного корпусу 12 закриті круглою никреслення, де представлені втілення винаходу, жньою торцевою кришкою 15 і подібною верхньою подані лише як приклади. торцевою кришкою 16. Як буде видно із подальшоФіг.1 - це ізометрична проекція осьового діаго детального опису, торцеві кришки 15 і 16 зробметрального перерізу пристрою для зберігання, лену із листової сталі, і, як оболонка 13 і центраякий має камеру для зберігання, що складається із льна труба 14, вони є частинами стаціонарної восьми відсіків для зберігання, кожний з яких вміопалубки. щує паливний блок. В бетонному корпусі 12 вмуровано попередньо Фіг.2 - це вид діаметрального перерізу торценапружену арматуру 17, яку закріплено в торцевих вої кришки пристрою для зберігання, причому часкришках 15 і 16 і яка попередньо напружує бетонтина арматури закріплена на торцевій кришці, а ний корпус у трьох вимірах, тобто в осьовому та в частина елементів служить опалубкою для бетону. радіальних напрямках. Арматура 17, яка також Фіг.3 - це ізометрична проекція торцевої кришбуде далі описана детальніше, розміщена поблизу 5 75065 6 зовнішньої циліндричної поверхні бетонного корОбидві пластини 21, 22 круглі і мають центрапуса 12. льний отвір приблизно такого ж діаметра, як і Множина замкнених круглих циліндричних кацентральна труба 14. На зовнішньому і на внутрімер для зберігання, позначених 18, які герметично шньому краях пластини обладнані направленими закриті і утворюють окремі відсіки для зберігання донизу круглими циліндричними ободами 23, 24' (паливні відсіки) з вміщеними в них паливними на зовнішній пластині 21 та 25, 26 на внутрішній блоками, вмуровані повністю, тобто монолітно, в пластині 22. Ободи 23 і 24 на зовнішній пластині бетонний корпус 12. В ілюстрованому втіленні ка21 охоплюють ободи 25 і 26 внутрішньої пластини. мери для зберігання 18 в кількості восьми, розміВерхній край оболонки 13 вставлений у проміжок щені так, що їх осі лежать на уявній циліндричній між ободами 23 і 25, і відповідним чином верхній поверхні концентрично із бетонним корпусом 12 і край центральної труби 14 вставлений у проміжок центральним каналом 11. Як видно із рисунків, між ободами 24 і 26. особливо Фіг.1 і 4, відстань від камери для зберіНа радіально зовнішній частині внутрішньої гання 18 до центрального канала 14, набагато пластини 24 розміщено кільцеву сталеву рейку 27, менша за відстань від камери для зберігання 18 до яка виконує функцію елемента кріплення для двох оболонки 13. Відсіки для зберігання утворені кагруп рівномірно розташованих по периферії армамерами для зберігання 18, наповнені рідким охотурних деталей (стержні, троси або дроти) 28, 29 лоджувачем, таким як вода. арматури 17, як засоби для прикладення зусиль У кожній камері для зберігання 18 охолоджупопереднього напруження до бетонного корпусу. вач циркулює завдяки природній конвекції (термоКрім того, рейка 27 виконує роль елемента кріпсифонна циркуляція) у замкненому контурі охололення для більшості періферійно розташованих дження, що включає трубу 19, кінці якої приладів (не показані) для приєднання підйомних сполучаються із внутрішніми частинами камер для пристроїв, які використовуються для підйому всьозберігання 18 у верхніх та нижніх кінцях камери, і го контейнера 10. Для кожної арматурної деталі які, в основному, розміщені поблизу зовнішньої 28, 29, рейка має місце 30 для закріплюючого приповерхні бетонного корпуса 12. Таким чином, охостою, який показано на Фіг.5 і 6, де він зображений лоджувач переносить частину тепла, продуковану гайкою 31 і прилеглою шайбою 32. Ці закріплюючі в камерах для зберігання 18, до зовнішньої частипристрої 31, 32 доступні для маніпулювання через ни бетонного корпуса, від якої тепло може розсіюкільце отворів 33 у зовнішній пластині 21. ватися в оточуюче повітря або воду. Додатково Центральна частина зовнішньої пластини 21 тепло відводиться всередину до центрального заглиблена і на ній знаходиться певна кількість каналу 11, із якого воно може конвективно розсіюотворів 34, кожен з таких отворів знаходиться ватись у оточуюче середовище за допомогою попрямо навпроти камери для зберігання 18. На внувітря або води, що протікає вгору по каналу. трішній пластині 22 також є відповідні отвори 35. Частини контуру охолодження, що розташоваЦі отвори мають такі розміри, щоб можна було з ні поза камерами для зберігання 18, включають легкістю ввести блоки ядерного палива у відкриті також розширювальні ємності 20 у верхньому кінці верхні кінці камер для зберігання 18 перед тим, як камери для зберігання. сформують бетонний корпус 12 шляхом заливки Торцеві кришки 15 та 16 є суттєво ідентичними бетона. Переважно, діаметри отворів 34, 33 такі ж і в подальшому описі вони здебільшого представза розміром, як і розміри ємностей для зберігання лені верхньою торцевою кришкою 16. Обидві тор18. цеві кришки 15, 16 служать торцевими стінками На верхній пластині 21 поряд з отворами знаопалубки, в яку відливають бетонний корпус 12, ходяться допоміжні засоби, схематично представфіксуючими елементами для арматури 17 бетонлені точками 36 на Фіг.1, для розміщення і приєдного корпуса, та захисними елементами торців нання пристроїв необхідних для вилучення бетону бетонного корпуса у готовому контейнері 10. Крім із отворів, коли до вмісту камер для зберігання 18 того, верхня торцева кришка 16 може служити треба дістатися після коротшого або довшого терробочою платформою під час напружування армаміну зберігання з того часу, як контейнер 10 був тури чи будь якого вилучення вмісту камер для заповнений, тобто, якщо є потреба витягнути пазберігання 18 у майбутньому. Таке вилучення ливо, що зберігається, для огляду або переробки, включає видалення бетону точно над камерами чи для інших цілей. для зберігання 18, так що верхні кінці камер знову В верхній торцевій кришці 16 зроблено кільце можуть бути відкриті. отворів 37 для проходження труб для заливання Як видно із рисунків, торцева кришка 16 в осбетону, так званих труб для підводного бетонуновному складається із верхньої, або зовнішньої вання (ці труби не показані), крізь які бетон залипластини 21 і нижньої, або внутрішньої пластини вається в простір обмежений оболонкою 13, 22. У готовому контейнері пластини 21, 22 з'єднані центральною трубою 14 і торцевими кришками відповідним чином, наприклад зварюванням, і 15, 16. простір між ними частково, або повністю заповнеНижня торцева кришка 15 може бути суттєво но бетоном. Перевагою є те, що простір між пласідентичною із верхньою торцевою кришкою 16, тинами може також містити обладнання, яке досале, вона може бути модифікована так, що в ній не тупне ззовні контейнера 10, і може бути буде отворів, які відповідають отворам 34, 35 і 37 використане, наприклад, для цілей контролю та верхньої торцевої кришки 16. сповіщення, таке як обладнання для вимірювань Арматуру показано більш детально на Фіг.2-6. температури та активності, виявлення витоків та Характерною ознакою арматури 17 є те, що кожна зв'язок із станціями контролю. арматурна деталь 28, 29 з обох груп розташована 7 75065 8 вздовж спіралі, а саме циліндричної гвинтової лінії, джувачем (таким як вода) до визначеного рівня. В між торцевими кришками 15 і 16. Арматурні деталі цей час верхні кінці камер для зберігання 18 ще 28 однієї з двох груп розташовані на уявній цилінвідкриті. Потім завантажують паливні блоки у кадричній поверхні трохи ближче до оболонки 13, мери для зберігання 18, котрі обладнані відповідніж арматурні деталі 29 іншої групи, які також розними внутрішніми елементами для підтримки паташовані на уявній циліндричній поверхні і напряливних блоків у визначеному положенні. Після мок їх закручування протилежний до напрямку цього камери для зберігання герметично закривазакручування арматурних деталей першої групи. ють кришкою або іншим придатним засобом, приОбидві уявні циліндричні поверхні - концентричні з чому перед тим, у разі потреби, рідкий охолоджуоболонкою 13 та центральною трубою 14. Найвач може бути замінено на інший, рідкий, або краще, щоб кут нахилу гвинтової лінії арматурних газовий охолоджувач. Вищезгадані операції здійсдеталей складав приблизно 45°, і хоча б на деяких нюються через отвори 34, 35 у верхній торцевій з точок перетину арматурні деталі були з'єднані кришці 16. дротяними стяжками або іншими придатними з'єдПотім бетон заливають крізь численні заливні нувальними елементами (не показані). труби (не показані), які опускають крізь отвори 37 і З причин, що стануть зрозумілі далі, бажано, відкривають, коли вони опинились поблизу нижщоб кожна арматурна деталь 28, 29 була оточена ньої кришки 15. Бетон подається крізь ці труби і, по оболонкою у вигляді трубки (не зображено на римірі того, як рівень бетону піднімається, вони тасунках). кож піднімаються таким чином, що їх кінець завВиготовлення описаного контейнера 10 може жди знаходиться трохи нижче поверхні бетону. проводитися у різний спосіб, в залежності від конЯкщо верхня торцева кришка 16 не була попекретної конструкції контейнера, запланованого редньо заповнена бетоном, або була заповнена використання контейнера, доступних виробничих не повністю, то бетон заливається між зовнішньою можливостей тощо. Наступні короткі описи процепластиною 21 і внутрішньою пластиною 22. Це дури виготовлення треба розглядати як ілюстраварто робити після заливання бетону у проміжок тивні приклади виробництва, що у більшій або визначений оболонкою 13, центральною трубою меншій мірі пов'язані із завантаженням паливних 14, і торцевими кришками 15 і 16, наприклад, після блоків до камер для зберігання 18. Однак, основні того, як бетону, залитому у цей простір, був надаетапи описаного виробничого процесу можна розний час для усадки і затвердіння протягом 24 гоглядати як використовувані й придатні у більшості дин. Однак, простір біля зовнішної частини торцевипадків. Послідовність різних етапів також може вих кришок, тобто простір, де розміщено рейку 27, змінюватись. на деякий додатковий час залишається незаповСпочатку нижня торцева кришка 15 встановненим, тому що необхідно, щоб закріплюючі прилюється на опору. Ця торцева кришка встановлюстрої 31, 32 були доступні для оперування таким ється вже майже готовою, тобто, простір між пласчином, щоб елементи арматури могли бути попетинами вже заповнений затверділим бетоном, редньо напружені і твердо закріплені у цьому отже торцева кришка може витримати навантастані. ження створене бетоном, що заливають пізніше Введення паливних елементів в камери для для утворення бетонного корпуса 12. Альтернатизберігання 18 і заливання бетону для утворення вно, нижня торцева кришка 15 може бути і. не забетонного корпуса 12 зручніше проводити якщо повнена бетоном, але в такому випадку вона попростір, обмежений оболонкою 13, центральною винна бути обладнана відповідними опорами між трубою 14 та торцевими кришками 15, 16, заповпластинами для того щоб тиск, створений залитим нено водою, повністю або до зручного рівня. Це бетоном не деформував кришку. забезпечує ефективне та постійне охолодження Після цього встановлюють камери для зберіпаливних блоків. гання 18 з охолоджувальними трубами 19. БажаПісля того, як пройде достатньо часу для усано, щоб вони були з'єднані в модуль, який можна дки та затвердіння бетонного корпуса 12, напривстановити в потрібному положенні і утримувати в клад, через 2-4 дні, арматурні деталі напружують. такому положенні за допомогою відповідних допоЦе доцільно робити за допомогою важелів, які міжних пристроїв. Крім того, оболонка 13 і центраз'єднані із арматурними деталями придатним спольна труба 14 також монтуються і закріплюються собом через отвори 33 у зовнішній пластині 21 і на нижній торцевій кришці 15. відповідних отворах у нижній торцевій кришці 15. Арматуру 17 монтують до або після розміщенВміщення арматурних деталей в оболонки у виня оболонки 13 на нижній торцевій кришці 15. За гляді трубок, що можуть бути, за потребою, заповбажанням, арматурні деталі 28, 29 та їх оболонки, нені мастилом, забезпечує те, що зусилля натягу якщо оболонки використовуються, можна об'єднарівномірно розподіляється вздовж всієї відстані ти в одне ціле (арматурний каркас), яке можна між кришками 15 і 16. При необхідності, через девстановити на позицію і прикріпити до нижньої який час можна провести додаткове напруження торцевої кришки 15. За бажанням, цей блок можна арматури 17. Коли напруження завершено, оболоприкріпити і до верхньої торцевої кришки 16 перед нки можна заповнити бетоном. Простір, де місвстановленням і закріпленням, або верхня кришка титься рейка 27 та закріплювальні пристрої 31, 32, 16 може бути прикріплена після встановлення арможна також заповнити бетоном і накрити вдавлематури на місце. ну центральну частину верхньої торцевої кришки Після того, як змонтовано частини опалубки 16 круглою пластиною. для бетонного корпусу 12 і сформовані камери для Як тільки бетон затвердіє достатньо, щоб мозберігання 18, камери наповнюють рідким охоложна було транспортувати контейнер 10, контейнер 9 75065 10 переміщують на місце для зберігання на відкритокришки 47 і 48 сконструйовано по-різному. му повітрі, під дахом, або у воді. Велика кількість Як і в попередньому конструктивному рішенні, однакових контейнерів 10 можуть бути поставлені обидві торцеві кришки 47, 48 суттєво однакові, так, що центральні канали 11 будуть утворювати окрім того, що в нижній торцевій кришці 47 немає єдині шахти, в яких повітря або вода будуть протіцентрального отвору. кати вгору внаслідок природної конвекції (тяги), Верхня торцева кришка 48 має зовнішню або викликаної теплом, що відводиться від камер для верхню пластину 49 і внутрішню, або нижню пласзберігання 18 через бетон і центральну трубу 14, тину 50. Ці пластини мають направлені донизу, і/або під дією турбін або насосів. Тепло, яке відвоциліндричні ободи 51, 52 на верхній пластині, і 53, диться у радіальному напрямку від камер для збе54 на нижній пластині для однакових цілей, як порігання до зовнішнього боку контейнера 10 завдяказано на Фіг.1-6. Ободи, які відповідають ободам ки циркуляції охолоджувача через камери для 51, 52 також є на пластинах нижньої торцевої кризберігання 18, відводиться повітрям або водою, шки 47. що контактують з оболонкою 13. Поблизу свого краю, кожна торцева кришка 47, Коли виготовлення контейнера 10 завершено, 48 має кільцеве заглиблення 55, яким верхня плато вдавлену частину верхньої торцевої кришки 16 стина 59 зачіплює внутрішню пластину 50. В кільможна закрити круглою сталевою кришкою. цевому відкритому назовні пазу сформованому Пристрій для зберігання 40, зображений на заглибленням 56, розміщено кільцеву сталеву Фіг.7, який у подальшому також називається як рейку 56, котра як і рейка 27 у попередньому консконтейнер, у першу чергу призначений для промітруктивному рішенні, служить як арматурна деталь жного або іншого відносно короткострокового збедля попередньо напруженої арматури 59 утворерігання небезпечних речовин, зокрема під час пеної із двох груп арматурних деталей 57, 58, і функревезень блоків ядерного палива, наприклад, при ціонують таким же чином як і арматура 17 на Фіг.1перевезенні блоків ядерного палива від басейнів 6. Паз вкритий круглою закриваючою пластиною для проміжного зберігання до місця довгостроко60 і може бути заповненим бетоном після того як вого зберігання. напружать арматурні деталі. Подібно заглиблення Контейнер 40 відрізняється від контейнера 10 у центральній частині верхньої торцевої кришки 48 на Фіг.1-6 тим, що його бетонний корпус 41 має може бути вкритим закриваючою пластиною (не центральну порожнину 42, яка проходить не повнізображено), яку монтується, коли вже закрито ємстю крізь нього, а тільки від верхнього краю бетонності для зберігання 43. ного корпуса до рівня, що знаходиться вище за На верхній торцевій кришці 48 запроваджено нижній кінець бетонного корпуса. Порожнина 42 кількість отворів 62 (Фіг.8) для заливання бетону у зцентрована із відкритою зверху камерою для місце, визначеному оболонкою 61, ємностями для зберігання, утворюючи відсік для зберігання блоків зберігання 43 і двома торцевими кришками 48, 49. ядерного палива В. Ці отвори також можна використовувати для залиНаступна відмінність полягає в наявності у ковання бетону у відкритих місцях між зовнішньою та нтейнера 40 роздільних охолоджуючих пристроїв. внутрішньою пластинами торцевої кришки після Через те, що зберігання короткострокове, тепло, того як залито бетон, який формує бетонний корпродуковане порцією палива, може поглинатись пус 41. бетонним корпусом, не перегріваючи контейнер. Додаткова відмінність полягає в тому, що зовОднак, якщо контейнер 4 0 потребує окремих занішня сторона бетонного корпуса вкрита металічсобів для охолодження, то це можна забезпечити ним кожухом 63, який простягається над і під, вгодеякою кількістю аксіальних каналів, які розташору і вниз відносно відсіку ємності для зберігання вані по кільцю навколо камери для зберігання 43 і 43, що містить блок ядерного палива В. Цей кожух, проходять вздовж осі через контейнер. Вгору який зручніше зробити із сталі, має значну товщу, вздовж каналу може протікати повітря або вода наприклад, 10см. Це дозволяє збільшити захист завдяки природній конвекції, і виносити відведене від радіації, закривши частину бетонного корпусу назовні тепло із камер для зберігання 43. 41. Тому, діаметр бетонного корпуса може бути в Кришку 44, яка не зображена детально, для основному меншим, ніж у випадку, коли бетонний непостійного закривання камери для зберігання 43 корпус сам забезпечує радіоактивний захист. розміщено у верхній частині камери для зберіганУ ємності для зберігання 43 паливний блок В ня. Цю кришку відносно легко можна видалити для знаходиться на платформі 64, яка підтримується того, щоб вилучити паливний блок В із контейнижньою стінкою ємності для зберігання, і його нера 10. тримають у центральній позиції в ємності для збеПодальша різниця між контейнером 10 і конрігання периферійно розташовані краї 65, змонтотейнером 40, полягає в тому, що обидві торцеві вані всередині ємності для зберігання 43. 11 75065 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 75065 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601