Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Топливо, отработавшее (облученное)** в реакторах на быстрых нейтронах, охлаждаемых натрием, предполагается перевозить после малой (до 6—12 мес) выдержки с применением принудительного охлаждения (воздухом или гелием), а в качестве-теплоносителей, передающих теплоту от TBC к охлаждаемым стенкам контейнера, использовать жидкий натрий, свинец, дифе-нил, расплавы солей (с термосифонной осевой циркуляцией). Облученные TBC перед их загрузкой в транспортный контейнер предполагается очищать от натрия с помощью влажных газов при температуре 150—200 °С с последующей водной промывкой.
10.5. «СУХИЕ» КОНТЕЙНЕРЫ И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
В связи с задержками строительства и ввода мощностей радиохимических заводов западноевропейские страны проявляют все больший интерес к концепции транспортирования и долговременного хранения (на воздухе) отработавшего топлива в «сухих» контейнерах типа «Кастор» (Castor), разработанных в ФРГ фирмой GNS (Geselschaft fur Nuclear Servis).
* Разработан также ряд тяжелых контейнеров массой до 120 т.
** Выражение «облученное> топливо применяется к выгруженному нз реактора топливу независимо от его глубины выгорания, в том числе и к топливу^ выгоревшему до расчетной глубины выгорания и полностью отработавшему в реакторе.
Рис. 10.8. Отливка из чугуна корпуса контейнера «Кастор-1С:
Рис. 10.9. Схема «сухого» контейнера «Кастор-1С» для транспортирования и хранения 16 TBC реактора PWR (масса контейнера 82 т, масса TBC 3,1 т):
/ — поглощающие нейтроны стержни; 2 — верхняя часть; 3 — цапфы; 4 — крышки; 5 — ребра охлаждения
Контейнер «Кастор» (рис. 10.8) представляет собой цельнолитой толстостенный корпус (рис. 10.9), имеющий снаружи продольное оребрение. Материал — специальный чугун со сферическим графитом, обладающий высокой ковкостью, пластичностью и хорошей коррозионной устойчивостью. Корпус снабжен полыми цапфами из нержавеющей стали. Защита от излучения обеспечивается толстыми стенками (420—450 мм). Функцию нейтронной защиты выполняет материал с высоким содержанием водорода (борированный полиэтилен, каучук силиконовый или фтористый), размещаемый в 80 каналах по длине корпуса, а также в виде пластин на крышке и днище. Графит, содержащийся в чугуне и занимающий 7—8% объема отливки (~3,5% по массе), дополняет, в свою очередь, нейтронную защиту.
Герметизация контейнера осуществляется с помощью двух крышек из нержавеющей стали и металлических и неметалличе-
ских уплотнений. Для надежности при длительном хранении устанавливается на сварке третья крышка.
Внутренняя поверхность контейнера плакирована нержавеющей сталью (гальванопокрытие толщиной 1,3—2 мм). Наружные поверхности защищены от коррозии напыленным полимерным покрытием (основа — эпоксидхромат цинка).
Транспортирование и хранение отработавших TBC осуществляется «всухую». Внутренняя полость с загруженными ТВС* ва-куумируется и заполняется гелием с контролируемым давлением (1,0 атм). Пространство между крышками заполняется азотом (~6 атм). При загрузке 3,1 т (по урану) отработавших 16 TBC реактора PWR при остаточном суммарном тепловыделении ~30 кВт температура наиболее нагретого твэла не превышает 370 °С. Температура стенки внизу 50 °С, вверху 58 °С при температуре окружающего воздуха 27 °С. Мощность дозы излучения на поверхности по центру активной части TBC составляет 19 мбэр/ч, в том числе от у-излучения 10 мбэр/ч и от нейтронов 9 мбэр/ч. Контейнер «Кастор» классифицируется как упаковка типа В (U) в соответствии с требованиями МАГАТЭ. Стоимость одного контейнера 1—1,5 млн. марок ФРГ.
Разработано несколько модификаций контейнеров для TBC реактора LWR. Они рассчитаны на размещение 4 и 9 TBC реактора PWR, 4 и 16 TBC реактора BWR с полезной нагрузкой 2,1 и 4,8 т (PWR), 1,4 и 4,8 т (BWR) и суммарным остаточным тепловыделением 22—45 кВт (при средней глубине выгорания 35 ГВт-сут/т). Масса контейнеров составляет 60—106 т. Использование контейнеров «Кастор» возможно также для транспортирования и хранения высокоактивных отходов, в том числе и остеклованных, перед их захоронением.
В Гарлебене и Ахаусе (ФРГ) сооружаются централизованные сухие хранилища отработавшего топлива в контейнерах «Кастор», рассчитанные на ~ 1500 т топлива (рис. 10.10). Контейнеры в хранилище устанавливаются мостовым краном вертикально. Отвод тепла осуществляется естественной вентиляцией. Считают, что сухое хранение контейнеров в таких хранилищах в ~2 раза дешевле, чем в бассейнах: меньше капитальные вложения и транспортные расходы, нет радиоактивных отходов, обеспечена защита окружающей г.реды, металл контейнера не загрязняется радиоактивными веществами и может быть переплавлен и т. п. Как показали исследования, проведенные в Великобритании, для обеспечения безопасности сухого хранения отработавших твэлов из цир-калоя в течение 40 лет температура оболочек не должна превышать 350 °С.
Наряду с сооружением «сухих» хранилищ с контейнерами естественного воздушного охлаждения в ряде стран при АЗС сооружаются большие хранилища бассейнового типа, в которых отра-
