EN

02.03.2020


В ПетрГУ запатентовали модель контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива

Контейнер может быть использован в ядерной энергетике для транспортировки и временного хранения отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных материалов. Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления, снизить массу жидкого чугуна.

В настоящее время конструкции промышленно выпускаемых контейнеров, эксплуатируемых в составе транспортно-упаковочных комплектов, нуждаются в повышении технологичности, чтобы снизить  трудоемкость работ при их создании и сборке. При этом дополнительную сложность вызывает необходимость обеспечения требований по обеспечению радиационной защиты и характеристик теплопередачи, соответствующих требованиям МАГАТЭ.

Для обеспечения радиационной безопасности транспортировки в стенку цилиндрического корпуса встраиваются вставки из нейтронно-защитного материала для обеспечения защиты окружающей среды и обслуживающего персонала от нейтронного излучения. Кроме того, корпус контейнера должен обеспечивать хороший теплоотвод, чтобы предотвратить перегрев содержимого контейнера, которое может привести к запуску самопроизвольной ядерной реакции. Главными недостатками существующих контейнеров, по мнению ученых из ПетрГУ, являются сложность изготовления и монтажа элементов, слоев, полостей, обеспечивающих нейтронную защиту, необходимость увеличения толщины стенки корпуса, из-за чего уменьшается внутренний полезный объем, а также возможность попадания быстрых нейтронов в окружающую среду через теплоотводящие элементы.

Техническое преимущество разработанного в ПетрГУ двухцелевого контейнера в повышенной технологичности изготовления, сниженной массы жидкого чугуна, необходимого для отливки корпуса, улучшении степени нейтронной защиты и характеристик теплопередачи без увеличения габаритных размеров.

Достигается технический результат тем, что в стенку литого корпуса влит нейтронно-защитный барьер, который характеризуется повышенной температурой плавления, большим коэффициентом теплопроводности, меньшей плотностью, чем материал корпуса, который обладает способностью к замедлению и поглощению нейтронов. В нейтронно-защитном барьере выполнены продольные каналы, которые заполнены материалом, характеризующимся меньшей длиной свободного пробега быстрых нейтронов, чем материал нейтронно-защитного барьера.

В качестве материала для изготовления литого корпуса может быть использован, например, высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Нейтронно-защитный барьер изготавливают из блоков, составляющих сплошную стенку, что препятствует свободному пролету нейтронов в радиальных направлениях. Продольные каналы в корпусе размещаются в один ряд, а не в два, как в других конструкциях. Это исключает «прямой» прострел нейтронов через перемычки между продольными каналами и обеспечивает повышение нейтронной защиты контейнера без увеличения наружных габаритных размеров корпуса контейнера, толщины стенки. За счет того, что часть стенки корпуса контейнера изготовлена из нейтронно-защитного барьера, уменьшается объем, а, следовательно, и масса жидкого чугуна, требующегося для изготовления отливки корпуса.

Нейтронно-защитный барьер обеспечивает улучшенный отвод тепла от внутренней поверхности корпуса к его наружной поверхности через перемычки между продольными каналами. Нейтронно-защитный барьер способствует повышению технологичности изготовления корпуса за счет упрощения операции механической обработки – изготовления продольных каналов путем глубокого сверления.

Таким образом, обоснованная и запатентованная в ПетрГУ конструкция литого корпуса двухцелевого контейнера для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива позволяет обеспечить повышенную степень нейтронной защиты при том, что габаритные размеры корпуса контейнера остаются неизменными. Это обстоятельство регламентируется  требованиями к размерам мест загрузки контейнеров на АЭС российского дизайна.


ФГБОУ ВО "Петрозаводский государственный университет"
пр. Ленина, 33, г. Петрозаводск, Карелия, Россия, 185910
тел.: +7 (8142) 71-10-01, факс: +7 (8142) 71-10-00
e-mail: rectorat@petrsu.ru, office@petrsu.ru
https://www.petrsu.ru/
Управление по инновационно-
производственной деятельности

пр. Ленина, 31, г. Петрозаводск
тел.: +7 (921) 222-40-72
e-mail: shtykoff@petrsu.ru