[发明专利]用于长期存储乏燃料的方法及用于其实施的冷却存储罐

说明书

本组发明涉及核电工业。一种用于长期存储乏燃料的方法包括：在不拆卸作为可去除单元的一部分的活性区的情况下排放全部燃料，并且将其放置在冷却存储罐中，该冷却存储罐布置在具有冷却系统并且填充有共晶液体铅‑铋合金的矿中，其中，提供了用于维持铅‑铋合金的液态和用于监测其温度以去除余热的条件；在不超过铅‑铋合金的容许温度的情况下，将罐去除并放置在现场包装容器中，在该容器中进行去除余热，直到铅‑铋合金在罐中固化；在不采取任何附加的热量去除措施的情况下，将桶重新装载到罐中。还要求保护该冷却存储罐。本组发明可以简化并减少用高水平的余热重新装载核燃料的期限。

技术领域

本发明要求保护的组属于核电工业，即，涉及处理乏燃料(乏核燃料)的方法，并且首先，涉及具有铅-铋冷却剂的反应器，其在无需部分重新装载燃料的情况下操作的。

背景技术

在RU专利号2550092中公开了长期存储乏燃料的方法；该方法包括将乏燃料组件放置在预填充有液体铅的钢翅片箱中。为了做到这一点，将每个箱定位在垂直电炉中。然后，将每个箱与浸没到液体铅中的乏燃料组件一起从电炉中去除并且放置到气冷式蓄电池中。由于铅的高熔化温度(327℃)和冷却空气的低温度，铅快速固化，并且由于铅的导热性，通过箱壁将乏燃料组件的余热传递至冷却空气。该技术方案的缺点是当由于固体铅或在乏燃料组件的中心部分中保持液体的铅的导热性而发生热传递时，由于燃料元件覆层的高水平的余热和不可接受的高温，该技术方案不适用于存储多个乏燃料组件，更不用说作为整体的反应器活性区。

在现有技术中，还公开了一种将铅-铋冷却剂从核动力潜艇反应器排放的整个活性区存储在预先填充熔化温度为123.5℃的共晶铅-铋合金的存储罐中的方法(见A.V.Zrodnikov、A.N.Zabudko、S.V.Ignatiev等人的《Problemy i podkhody kobrascheniyu s otrabotavshym yadernym toplivom zhidkometallicheskikhreaktorov atomnykh podvodnykh lodok》(“Problems and Approaches to Managementof Spent Nuclear Fuel of Liquid Metal Coolant Reactors of NuclearSubmarines”)，期刊“Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenyi”，YadernayaEnergetika，2007年第1期，第13-22页)。由于核动力潜艇反应器的活动区的余热水平较低，由于安装容量利用系数的值低，这是核动力潜艇反应器运行模式的特征，并且在寿命完成之后，在排放之前反应器活性区的暴露时间相对较长，因此在将活跃区装载到存储罐中并且关闭加热系统之后，铅-铋合金快速固化，并且由于合金导热性而去除余热，并且然后，在不超过燃料元件覆层的允许温度的情况下通过存储罐壁到达周围空气。上述方法的缺点是由于安装容量利用系数的值高，由于余热水平高，不适用于民用核电站反应器，这是民用核电站运行模式的特点，并且在寿命完成之后，不能将反应器的活动区长时间暴露以提供余热下降，这可能导致对应的反应器被迫停运。

发明内容

本组发明所要解决的问题是创建乏燃料处理技术，该技术提供了用于具有高水平的余热重新装载核燃料的过程的简化和期限的减少，在不从民用核电站反应器拆卸可去除单元的活性区的情况下，在处理和长期存储同时排放的大量乏燃料期间提供高水平的安全性，节约成本并提高处理技术的经济效率，具体地，在长期且可控地存储乏燃料的步骤。

在实施所要求保护的乏燃料长期存储的方法时所取得的技术效果是，具体地，用于重新装载核燃料的过程的简化和期限的减少，在不拆卸可去除单元的反应器活性区的情况下有效长期且可控存储同时排放的大量乏燃料，为这种存储提供高水平的安全性，形成防止放射性产物释放到环境中的可靠且多步的深度保护，并且确保由于通过排除具有单个乏燃料组件的腔式箱减小反应器室容积而引起的经济效率。