11

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТОПЛИВНЫХ ЦИКЛОВ

7.1. Выгрузка и хранение отработавшего топлива

Отработавшие ТВС после выгрузки из реактора для снижения радиоактивности и остаточного тепловыделения помещают в бассейн выдерж­ки на срок не менее года. Для хранения топлива на АЭС предусматривается специальное хранилище, вместимость которого обычно рассчитывается на прием полного комплекта загрузки активной зоны и сверх этого на количество ТВС, выгружаемых по крайней мере в течение 3 лет. При более тесном размещении отработавших ТВС и соответствующем использовании поглотителей нейтронов в том же хранилище можно увеличить количество ТВС, выгружаемых в течение 9 лет. Из станционного хранилища отработавшие ТВС в специальных контейнерах транспортируются либо в промежуточные хранилища, либо в хранилища перерабатывающих предприятий. Характеристики отработавшего топлива различных тепловых реакторов и быстрого размножителя представлены в табл. 7.1. Приведенные данные свидетельствуют, что общая активность отработавшего топлива различных реакторов зависит от времени выдержки и практически не зависит от типа реактора.

7.1.1. Перевозка отработавшего топлива

Отработавшее топливо перевозится в специальных контейнерах с собственной массой 30 — 100 т могут принять до б т радиоактивного г…]

(рис. 7.1). Контейнеры с топливом массой до 35 т обычно транспортируются на специальных грузовиках по шоссейным дорогам. Более тяжелые контейнеры перевозятся в специальных железнодорожных вагонах, а также на речных и морских баржах. Охлаждение отработавшего топлива в контейнерах осуществляется либо воздухом (сухой контейнер), либо водой (водяной контейнер).

Контейнеры обеспечены необходимой радиационной защитой, содержащей сталь, свинец и воду (или борированную воду). Охлаждение наружной поверхности воздушное, либо естественное, либо принудительное.

Рис. 7.1. Контейнер для перевозки отработавшего топлива (КРА):1 - концевая пробка; 2 - защита от -узлучения (свинец); 3 - медные ребра охлаждения; 4 - амортизатор; 5 - направляющий штифт; б - топливная корзина; 7 - нейтронная защита.

Контейнеры для отработавшего топлива проектируются с учетом возможных аварийных ситуаций при транспортировке, причем выход радиоактивных продуктов в окружающую среду в таких ситуациях дол­жен быть исключен. Поэтому прежде чем перевозки отработавшего топли­ва станут реальностью, контейнеры должны пройти испытания на проч­ность от таких сильных воздействий, как тепловые удары (например, при пожарах), удары при падении и погружение в воду. Разработаны специальные международные правила перевозки отработавшего ядер­ного топлива.

7.1.2. Промежуточное хранилище отработавшего топлива

Отработавшие ТВС могут временно храниться в водяных бассейнах (мокрое хранилище), в воздушно -охлаждаемых боксах (сухое храни­лище) или в специальных контейнерах. При хранении в водяном бас­сейне в промежуточных хранилищах или в хранилищах перерабатываю­щих заводов отработавшие ТВС помещают в решетки или корзины, ко­торыми оборудованы водяные бассейны. Вода в них служит для отвода теплоты от отработавшего топлива и необходимой радиационной за­щиты. При этом создаются приемлемые условия для проведения ручных операций с топливом. Стенки и пол бассейна-хранилища выполняются из железобетона, покрытого изнутри нержавеющей сталью. Технически осуществимо создание водяного бассейна вместимостью до 1000 т отра­ботавшего топлива. Промежуточное хранилище может быть оборудовано несколькими такими бассейнами.

На рис. 7.2 показано устройство промежуточного хранилища для отработавших ТВС LWR. Хранилище рассчитано на 1500 т урана- или 5400 ТВС LWR и состоит из четырех водяных бассейнов для промежу­точного хранения, двух бассейнов для приема и двух бассейнов для выгрузки отработавшего топлива. Все бассейны оборудованы системами теплоотвода, поддерживающими температуру среды около 40°С. Для обеспечения требуемого качества и хорошей прозрачности вода очища­ется в ионообменниках. Продукты деления и коррозии улавливаются системой очистки.

Промежуточные хранилища оборудованы манипуляторами, подъем­ными и транспортными устройствами. При проектировании хранилища, в частности при выборе решеток или корзин для размещения ТВС в бас­сейнах, особое внимание обращается на то, чтобы исключить возможность возникновения цепной реакции деления. Если необходимо, отработавшие ТВС LWR могут храниться в бассейнах существенно дольше 10 лет. При этом на поверхности твэлов не будет коррозии.

На практике осуществляется также сухое хранение отработавшего топлива ЦУК в воздушно - охлаждаемых стальных контейнерах. Такие стальные литые контейнеры принимают до 4 ТВС PWRили до 16 ТВС BWR. Для улучшения охлаждения контейнеры имеют снаружи ребра. Контейнеры могут быть размещены во внутренних помещениях зданий промежуточных хранилищ. Сухие хранилища используются также для отработавшего топлива НК и НТСК. Шаровые графитовые твэлы HTR могут храниться в сухих условиях в газонепроницаемых контейнерах.

Рис. 7.2. Промежуточное хранилище отработавшего топлива (DWK):

А — зона бассейновых хранилищ; Б - транспортная зона; В — зона вспомога­тельного оборудования; 1 - бассейн-хранилище; 2 - стойки хранилища; 3 - при­емный бассейн; 4 - разгрузочный бассейн; 5 - манипулятор для работы с ТВС;

б - дезактивационный бокс; 7 - контейнер; 8 – кран.

После многолетнего пребывания ТВС в промежуточных хранилищах они могут быть перевезены без переработки в постоянные хранилища (см.пп.7.6.2).

Отработавшее топливо LMFBR первоначально содержится в охлаждае­мых натрием баках реакторной установки. Для промежуточного хране­ния отработавшие ТВС помещают в пеналы, охлаждаемые внутри нат­рием, а снаружи водой, либо охлаждаемые только воздухом или инерт­ным газом (азотом). Перед переработкой поверхность твэлов очища­ют от натрия путем растворения или обработки паром в горячей среде инертного газа.