| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2137233
КАПСУЛА ДЛЯ ПОХОВАННЯ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ
Ім'я винахідника: Вертман О.О .; Мухін А.В .; Плеханов В.А .; Полуектов П.П.
Ім'я патентовласника: Вертман Олександр Абрамович; Мухін Анатолій Васильович; Плеханов Валерій Анатолійович; Полуектов Павло Петрович
Адреса для листування: 121151, Москва, Кутузовський пр-т 19, кв.138, Вертману Олександру Абрамовичу
Дата початку дії патенту: 1998.01.19
Винахід відноситься до ядерної енергетики може бути застосоване в інших галузях промисловості, наприклад, в хімічній, для виведення з біосфери небезпечних токсикантів. Винахід описує капсулу для поховання рідких радіоактивних відходів. Капсула являє собою багатошаровий корпус, заповнений пористою керамікою з встановленим всередині і жорстко закріпленим патроном з сорбентом і запірним покриттям над сорбентом, причому на поверхні патрона виконані отвори. Капсула придатна не тільки для безповоротного поховання в глибинних пластах землі радіоактивних відходів, але може бути використана для безпечного зберігання в приповерхневих шахтах з природним повітряним охолодженням. Конструкція капсули забезпечує підвищення екологічної безпеки та зниження витрат на висновок токсикантів широкого складу з біосфери.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до ядерної енергетики, а саме до поводження з радіоактивними відходами (РАВ), але може бути ефективно використано і в ін. Галузях, наприклад, у хімічній промисловості для виведення з біосфери особливо небезпечних токсикантів.
Відомі пристрої для зниження екологічної небезпеки РАО у вигляді осклованих композицій, залитих в металеві каністри [1], які повинні безперервно, протягом сотень років міститися в охолоджуваних сховищах великого обсягу.
Спорудження сховищ осклованих РАО і відповідне технологічне обладнання відрізняються високою капіталоємністю при недостатньому рівні екологічної безпеки, внаслідок можливого руйнування згодом склоблоків під дією опромінення, стихійних катаклізмів, тероризму та ін. Форс-мажорних чинників.
Найбільш близьким аналогом є багатошарова капсула для поховання рідких радіоактивних відходів, описана в патенті SU N 1036257, G 21 F 9/32, 1983.
Мета винаходу - підвищення надійності капсули для захоронення РАВ, підвищення екологічної безпеки поводження з відходами та зниження витрат на висновок токсикантів широкого складу з біосфери.
Поставлена мета досягається тим, що капсула для захоронення РАВ та ін. Особливо небезпечних токсикантів містить корпус і наповнювач, корпус капсули виконаний багатошаровим, всередині останнього шару, заповненого наповнювачем з пористої кераміки - розміщений і жорстко закріплений патрон з сорбентом і запірним покриттям над ним, причому по поверхні патрона прорізані отвори.
Наповнювач виконаний з пористої кераміки (сінрок) з пористістю 50-85% і температурою плавлення 2000-2800 o C. Внутрішній корпус капсули виконаний з маловуглецевої сталі, а зовнішній з жароміцної і жаростійкої сталі або сплаву, причому на поверхню капсули нанесено покриття, товщиною 0 , 05-0,3 мм з композицій з температурою плавлення 2500-3500 o C.
Конструкція капсули, призначеної для захоронення РАВ, переважно, у вигляді тепловиділяючих розчинів представлена на рис. 1, на рис. 2 представлена конструкція патрона, на рис. 3 фото капсули в розрізі і загальний вигляд.
 |
 |
Зовнішній діаметр кульової капсули може коливатися в широких межах залежно від складу матеріалів зберігання, але переваги даного пристрою в найбільшою мірою реалізуються при виготовленні капсул, діаметром від 50 до 250 мм, що становить 50-80% від діаметра типових обсадних труб свердловин, бо тільки в цьому випадку забезпечується вільне переміщення капсул по стовбуру до підземної каверні, формування якої відомими прийомами нині технічно можливо на глибині до 4-5 км, причому розміщення безлічі капсул в глибинних порожнинах радикально підвищує безпеку зберігання токсикантів і не вимагає додаткових витрат на обслуговування.
Корпус капсули, представленої на фіг. 1 виконаний тришаровим, кожен шар виконаний з з'єднаних між собою півсфер.
Зовнішній шар (1) товщиною 2-8 мм виготовлений з литого або штампованого жароміцного і жаростійкого легованого сплаву (стали) з температурою плавлення понад 1650 o C, уд.вес сплаву до 9 т / м 3, причому з'єднання півсфер здійснюється зварюванням.
Другий шар (2) товщиною 3-5 мм з м'якої сталі. Півсфери цього шару з'єднуються між собою методом контактного зварювання.
Третій шар (3) виконаний і з вуглецевої сталі (1-2 мм) і утворює так званий "м'який корпус", всередині якого розміщена і жорстко закріплена зварюванням деталь, звана "патрон".
Конструкція патрона представлена на фіг. 2. Корпус патрона (4) виконаний зі сталі, причому в ньому є отвори (прорізи). Та частина патрона, яка виконана з отворами - заповнена гранулами спеціального сорбенту (7) для уловлювання шкідливих возгонов, що утворюються при нагріванні і термолизе РАО, наприклад, парів цезію та ін. Нуклідів з високою пружністю пара.
Над шаром сорбенту розміщений шар гранул запірного покриття (5), наприклад, суміш гранул сплаву системи Mn-Cu (припій з температурою плавлення 900-950 o C) або для економії припою - сталевий дріб, покрита шаром припою.
Основним вузлом капсул є наповнювач 6, виготовлений з пористої кераміки, наприклад, з пористого корунду, легованого оксидом цирконію, причому найкращими властивості мають спечені штучні матеріали (сінрокі), одержувані за спеціальною технологією окисленням прессовок з тонких (10-30 мкм) волокон сплаву Al -Zr.
Пористість наповнювача - близько 50-85%.
Висока пористість наповнювача забезпечує інтенсивне поглинання (вбирання) розчину РАО і ін. Токсикантів в кількості до 1,0-1,5 кг / кг маси і мимовільне переміщення розчину по Мікроканали (ґнотовий ефект), що є характерною особливістю структури використаного матеріалу і доведено експериментально .
Пористість кераміки не повинна перевищувати 85% (з міркувань механічної міцності), в той же час при пористості сінрока менше 50% знижується обсяг РАО, який може бути поглинений одиничної капсулою і відповідно погіршується економіка процесу знешкодження токсикантів. Що стосується температури плавлення наповнювача, то, якщо вона менше 2000 o C, то зростає небезпека руйнування капсул, а, якщо вона більше 2800 o C, то збільшується її вартість.
Остання деталь, якої постачають капсулу-воронка для зливу розчину РАО і просочення наповнювача без втрат випромінюючих матеріалів.
Воронка (8) виконується з фольги припою, товщиною до 0,5 мм, причому через воронку порційно-послідовно заливають розчини РАО (переважно нітратні розчини, що залишаються після регенерації відпрацьованого ядерного палива), упарюють розчин до отримання сухого залишку, що осідає в порах кераміки і нагрівають до температури повного термолиза сухого залишку з утворенням суміші оксидів нуклідів, які з плином часу під дією тепла радіоактивного розпаду взаємодіють з оксидами наповнювача і утворюють термічно стійкі хімічні композиції.
У процесі нагрівання РАО має місце сублімація летючих компонентів, наприклад, Cs, Am та ін., Які уловлюються гранулами сорбенту. По завершенню термолиза сухого залишку - температуру нагрівання підвищують до 900-950 o C, що призводить до розплавлення припою, воронки і закупорювання патрона-пастки.
Капсули виготовляють багатошаровими для того, щоб послабити радіаційну небезпеку при поводженні з РАВ, а й з метою підвищення механічної міцності виробів до ударних впливів.
Виконання зовнішнього корпусу з жароміцного і жаростійкого матеріалу, наприклад, з сплавів хрому, легованих вольфрамом, а й нанесення на поверхню захисного шару - забезпечує збереження цілісності оболонки капсул при високих температурах протягом тривалого часу. Крім того, легування вольфрамом знижує інтенсивність випромінювання і відповідно радіаційну небезпеку поводження з капсулами.
Подальше використання капсул масового виготовлення передбачає їх переміщення в штучні, підземні каверни через стовбури свердловин глибиною до 4-5 км і витримку ансамблю капсул протягом часу, необхідного для розігріву підстилаючих порід до твердо-рідкого стану, що забезпечує мимовільне, екологічно безпечне переміщення масиву капсул в глибинні (30-40 км) шари літосфери.
Пропоноване пристрій у вигляді капсул придатне не тільки для безповоротного захоронення РАВ у глибинних шарах, але може бути використано і для безпечного зберігання групи капсул з тепловидільними матеріалами в вертикальних, укріплених тюбінгами стовбурах приповерхневих шахтах з природним повітряним охолодженням, що дозволяє утилізувати тепло радіоактивного розпаду, знизити витрати на зберігання, підвищити його надійність, а й розміщувати спільно з РАО капсули, що містять ін. особливо небезпечні токсиканти.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Капсула для поховання рідких радіоактивних відходів, що містить багатошаровий корпус, що відрізняється тим, що всередині капсули, заповненої наповнювачем з пористої кераміки, розміщений і жорстко закріплений патрон з сорбентом і запірним покриттям над ним, причому по поверхні патрона прорізані отвори.
2. Капсула по п.1, що відрізняється тим, що наповнювач виконаний з кераміки з пористістю 50-85% і температурою плавлення 2000-2800 o С.
3. Капсула по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що внутрішній шар корпусу капсули виконаний з вуглецевої сталі, а зовнішній шар з жароміцного матеріалу.
Версія для друку
Дата публікації 20.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.