[發(fā)明專利]一種長期儲(chǔ)存廢核燃料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480043118.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN105556615B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐治·艾力奇·托施尼斯奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿科姆工程合資(控股)公司
• 主分類號(hào): G21F9/36
• 分類號(hào): G21F9/36
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務(wù)所(普通合伙)32260
• 代理人: 張歡勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種長期安全儲(chǔ)存核反應(yīng)堆廢核燃料的方法。

背景技術(shù)

長期(十年)安全儲(chǔ)存廢核燃料(SNF)，尤其是核反應(yīng)堆的廢核燃料組件(SFA)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)。這是因?yàn)楹袕U核燃料的燃料核裂變產(chǎn)物的放射性，以及在二次核燃料(钚)和在中子輻照初級(jí)核燃料時(shí)核反應(yīng)堆(NR)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的次錒系元素(镎、镅、鋦)的放射性使得在廢核燃料組件中積累了很高的輻射勢(shì)。

在腐蝕、熱效應(yīng)、機(jī)械作用下會(huì)損壞主要安全屏障-燃料元件外殼，從而導(dǎo)致輻射泄漏及嚴(yán)重的放射生態(tài)后果。

該任務(wù)的復(fù)雜性在于，廢核燃料是一種無法消除的剩余能量源，所述能量源會(huì)隨著時(shí)間逐漸減弱，但經(jīng)過多年后依然需要組織散熱，如果不散熱的話會(huì)導(dǎo)致廢核燃料的溫度升高及燃料元件外殼密封性的喪失。

目前廣泛應(yīng)用的長期儲(chǔ)存廢核燃料的方法為將廢核燃料組件放入填滿水的燃料池內(nèi)，所述水可以消除廢核燃料組件的剩余能量。因?yàn)槿剂铣刂械乃欠派湫缘模钥梢酝ㄟ^與外面的冷水進(jìn)行熱交換來實(shí)現(xiàn)其冷卻。

已知一些在燃料池中儲(chǔ)存廢核燃料的方法。

例如，已知一種通過將頂部有孔并填充有除鹽水的罐放置在含有除鹽水的水池中儲(chǔ)存廢核燃料的方法。由于除鹽水定期從獨(dú)立的容器內(nèi)輸送到罐內(nèi)和池中，罐中和池中的水位保持在孔邊緣的下方。此外，在監(jiān)測(cè)罐內(nèi)的水位達(dá)到剩余能量最大值所允許的水位時(shí)應(yīng)當(dāng)定期向罐內(nèi)送水(俄羅斯專利RU2403633,G21C19/06,G21F9/36,2010年)。

還已知一種儲(chǔ)存放射性材料的方法，包括：a)將容器浸入水中，所述容器具有頂部、底部，在容器殼體內(nèi)有一個(gè)用于裝水的腔，b)在位于水下的容器的腔內(nèi)安裝放射性材料，c)將浸沒的容器升起，直到容器的頂部高出水池表面的水位，且容器的主體部分低于水池表面的水位，及d)當(dāng)容器的頂部高出水池表面的水位時(shí)將水從容器的腔內(nèi)排出，而容器的其他部分依然浸在水中(美國發(fā)明申請(qǐng)US2009069621,G21F5/005,2009)。

已知一種用在廢核燃料庫房、核電站及回收廢核燃料的工廠的方法。為將廢核燃料長期儲(chǔ)存在填滿水并放置在懸掛擱柵頂棚下的水池中的罐中，所述罐的支撐部分安裝在水池的底部，所述罐的頂端放置在擱柵頂棚下，間隙為100-150mm，罐的放置密度為在水池底面積上30-50個(gè)/平方米(俄羅斯專利RU2407083,G21C19/22,2010年)。

使用這種儲(chǔ)存廢核燃料的方法實(shí)踐表明，隨著時(shí)間的推移，在腐蝕的作用下會(huì)使燃料池中裝有廢核燃料的容器或罐的密封性喪失，而且會(huì)對(duì)水造成放射性污染。

為防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象，最近開始采用“干式”儲(chǔ)存廢核燃料組件的方法，即當(dāng)在燃料池中儲(chǔ)存了一段時(shí)間(例如三年)并且剩余能量減弱后將其從燃料池中取出并放置在密封好的罐中，而所述罐放置在“干燥”的具有冷卻空氣的庫房中。

眾所周知，福島-1核電站事故是由于燃料池中水的冷卻系統(tǒng)電源中斷使得水蒸發(fā)，燃料元件過熱，燃料元件的外殼破損，在鋯與蒸汽的反應(yīng)下生成了大量的氫氣，放射性釋放到環(huán)境中。

考慮到這種情況，繞過燃料池中的“濕式”儲(chǔ)存階段，轉(zhuǎn)換成“干式”儲(chǔ)存廢核燃料就是非常迫切的問題。

已知在專利US 6802671,DE 3816195,US 5887042,US 8098790中描述了一些“干式”儲(chǔ)存廢核燃料的儲(chǔ)存方法。

已知一種運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存核材料的方法，其中所述核材料設(shè)置在位于金屬框架上方的具有輻射防護(hù)的鉛鑄容器內(nèi)(美國發(fā)明申請(qǐng)US2010183110,G21F5/008,2010年)。

本發(fā)明包括至少一個(gè)輻射防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述輻射防護(hù)結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)金屬框架組成，所述金屬框架沿著縱軸方向延伸并被由澆鑄在金屬框架表面上的鉛或一種鉛合金制成的模塊包裹著，而且所述金屬框架安裝有至少一個(gè)用于阻止由鉛(或一種鉛合金)澆鑄的模塊向縱向方向移動(dòng)的元件。此外，所述金屬框架沿著縱軸方向的至少一部分長度嵌入到由鉛(或一種鉛合金)澆鑄的模塊中，在優(yōu)選實(shí)施例中為整個(gè)長度的模塊。因此，在金屬框架與鉛(或一種鉛合金)制的模塊之間創(chuàng)建了可靠的機(jī)械連接，當(dāng)包裝箱自由落下時(shí)能使這兩個(gè)元件在縱向上不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。