RU2153715C1

RU2153715C1 - Reinforced-concrete container for transportation and/or storage of spent nuclear fuel

Info

Publication number: RU2153715C1
Application number: RU99105948/06A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Гуськов; А.М. Амелин; В.Я. Крюков; Г.В. Коротков; С.Ю. Левиз; К.Б. Ходасевич; А.Н. Сивков
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро специального машиностроения"
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: nuclear waste disposal. SUBSTANCE: container has metal cylindrical internal and external shells with bottoms; space between shells is filled with reinforced concrete. Container is also provided with additional metal cylindrical shell incorporating ferrule projecting beyond bottom of external cylindrical shell and embracing the latter to form space filled with reinforced concrete of lower strength. Reinforcement in space between internal and external cylindrical shells is double annular structure in the form of lattices with longitudinal and annular members. Annular members of lattices are joined together by means of U-shaped pieces uniformly arranged over circumference. Failure of container in case of emergency situations is prevented by reducing effective loads due to pliability of shock-absorbing members (concrete layer, damping rings) and plastic deformation of components made on bottom and in cover. EFFECT: improved reliability and radiation safety, reduced manufacturing cost of container. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контейнерам для длительного сухого хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) ядерных реакторов различных типов. The invention relates to containers for long-term dry storage of spent nuclear fuel (SNF) of various types of nuclear reactors.

Известен железобетонный контейнер типа CONSTOR ("Актуальные вопросы разработки контейнеров для хранения отработавшего ядерного топлива": Брасас С.К. Журнал "Теплоэнергетика", N 11, 1996 г., с. 36-39). A well-known reinforced concrete container of the CONSTOR type ("Actual issues of developing containers for storing spent nuclear fuel": Brasas SK, Journal of Heat Engineering, N 11, 1996, p. 36-39).

Известный контейнер содержит металлические внутреннюю и наружную цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена армированным тяжелым бетоном, герметичное перекрытие внутренней полости контейнера, выполненное в виде двух крышек, установленных на кованом кольце с грузоподъемными цапфами. Сверху на герметичное перекрытие устанавливается защитный колпак. В варианте для транспортировки на днище и верхнюю часть контейнера устанавливают демпферы. The known container contains a metal inner and outer cylindrical shells with bottoms, the cavity between which is filled with reinforced heavy concrete, a sealed overlap of the container’s inner cavity, made in the form of two covers mounted on a forged ring with lifting pins. A protective cap is installed on top of the sealed ceiling. In an embodiment for transportation, dampers are installed on the bottom and top of the container.

Также известен металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования ОЯТ реакторов РБМК ("Металлобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива реакторов РМБК". Зубков А.А., Фромзель В. Н. и др. Журнал "Теплоэнергетика", N 11, 1996 г., с. 40-44). Известный контейнер содержит корпус, выполненный из двух цилиндрических обечаек с наружным диаметром 2340 и 1560 мм и толщиной 40 мм, изготовленных из стали 09Г2С. Эти обечайки расположены одна в другой и приварены к верхнему кованому кольцу толщиной 495 мм, изготовленному из той же стали. Внутренняя и наружная обечайки имеют приваренные днища. На верхнем кольце выполнены проточки под установку и приварку двух крышек контейнера и резьбовые отверстия М 300 х 6, используемые для заворачивания верхних грузовых цапф. В нижней части корпуса расположены две привариваемые опорные цапфы, предназначенные для установки контейнера в горизонтальное положение в опорах транспортного средства при перевозке. Also known is a metal-concrete container for storing and transporting the spent nuclear fuel of the RBMK reactors ("Metal-concrete container for storing and transporting spent nuclear fuel from the RBMK reactors." AA Zubkov, V. N. Fromroms et al. "Heat Power Engineering" Journal, N 11, 1996 ., p. 40-44). The known container contains a housing made of two cylindrical shells with an outer diameter of 2340 and 1560 mm and a thickness of 40 mm, made of steel 09G2S. These shells are located one in another and are welded to the upper forged ring 495 mm thick, made of the same steel. The inner and outer shells have welded bottoms. On the upper ring, grooves are made for the installation and welding of two container covers and threaded holes M 300 x 6 used to wrap the upper cargo pins. In the lower part of the body are two weldable support trunnions designed to install the container in a horizontal position in the vehicle supports during transportation.

Кольцевое пространство между обечайками корпуса, а также пространство между днищами, заполнено тяжелым жаростойким бетоном, армированным гнутыми наклонными прутками, изготовленными из углеродистой стали. Арматура устанавливается на поверхности внутренней обечайки рядами с шагом 200 мм. Каждый ряд состоит из 32 прутков диаметром 36 мм. Прутки каждого ряда поочередно свариваются с прутками верхнего и нижнего рядов, при этом образуются трапециевидные скобы, приваренные к вертикальным стержням армирования. Между арматурой и наружной обечайкой имеется 30-миллиметровый зазор. Для связи наружной обечайки и бетонного массива к внутренней поверхности наружной обечайки приварены с шагом 200 мм кольца из арматурной стали диаметром 6 мм. Для бетонирования кольцевого пространства между обечайками с сетью армирующих стержней, являющихся одновременно теплоотводами, используется литой бетон, обладающий высокой пластичностью к расслоению при гравитационной укладке. Внутренняя крышка контейнера состоит из трех слоев. Наружный стальной лист крышки изготовлен из поковки или листа толщиной 130 мм. К нижней части листа приварена обечайка с армирующими элементами, и образовавшаяся полость заполняется таким же тяжелым бетоном, как и корпус контейнера (толщина слоя бетона - 280 мм). После заполнения бетоном полость крышки закрывается стальным листом толщиной 30 мм, который приварен к нижней части обечайки. Наружная крышка контейнера выполнена из листовой стали толщиной 40 мм и снабжена кольцевым упором, плотно прилегающим к внутренней крышке. The annular space between the shell shells, as well as the space between the bottoms, is filled with heavy heat-resistant concrete reinforced with bent inclined rods made of carbon steel. The fittings are installed on the surface of the inner shell in rows with a pitch of 200 mm. Each row consists of 32 bars with a diameter of 36 mm. The rods of each row are alternately welded with the rods of the upper and lower rows, while trapezoidal brackets are welded to the vertical reinforcement rods. There is a 30 mm gap between the valve and the outer shell. To connect the outer shell and the concrete mass, rings of reinforcing steel with a diameter of 6 mm are welded with a pitch of 200 mm to the inner surface of the outer shell. For concreting the annular space between the shells with a network of reinforcing rods, which are also heat sinks, cast concrete is used, which has high plasticity to delamination during gravity laying. The inner lid of the container consists of three layers. The outer steel sheet of the lid is made of forgings or sheet thickness 130 mm. A shell with reinforcing elements is welded to the bottom of the sheet, and the resulting cavity is filled with the same heavy concrete as the container body (concrete layer thickness is 280 mm). After filling with concrete, the lid cavity is closed with a steel sheet 30 mm thick, which is welded to the lower part of the shell. The outer lid of the container is made of sheet steel 40 mm thick and is equipped with an annular stop that fits snugly against the inner lid.

На днище корпуса расположена опора-демпфер, выполненная в виде верхнего и нижнего опорных колец, соединенных стальными ребрами, деформируемыми в случае удара. При транспортировании контейнера в горизонтальном положении на его корпус надеваются торцевые демпфирующие устройства, с помощью которых обеспечивается сохранность контейнера при ударных нагрузках в момент аварийных ситуаций. Транспортные демпферы представляют собой деревянные конструкции, заключенные в тонкостенную металлическую оболочку. On the bottom of the body is a support-damper, made in the form of upper and lower support rings connected by steel ribs, deformable in the event of an impact. When transporting the container in a horizontal position, end-damping devices are put on its body, with the help of which the container is protected during shock loads at the time of an emergency. Transport dampers are wooden structures enclosed in a thin-walled metal shell.

Недостатком вышерассмотренных контейнеров является то, что они предполагают оснащение их съемными демпферами, что усложняет эксплуатацию. При этом конструкция съемных демпферов не обеспечивает доступа к грузовым цапфам и существенно увеличивает, например, боковой габарит контейнера. Вместе с этим в конструкции контейнеров не предусмотрена защита наружной обечайки корпуса от непосредственного механического нагружения в аварийной ситуации. Например, при падении контейнера боковой поверхностью на штырь не исключена возможность разрушения наружной оболочки и ее разгерметизации. К недостаткам контейнеров можно также отнести то, что арматура бетонного заполнения предполагает большой объем сварочных работ, что приводит к снижению ударной вязкости материала арматуры при эксплуатации контейнера в условиях низких температур, например при минус 50^oC, и повышает склонность материала арматуры к хрупкому разрушению.The disadvantage of the above containers is that they involve equipping them with removable dampers, which complicates the operation. Moreover, the design of removable dampers does not provide access to the load pins and significantly increases, for example, the lateral dimension of the container. At the same time, the design of the containers does not provide for the protection of the outer shell of the housing from direct mechanical loading in an emergency. For example, when the container falls on the side of the pin on the pin, the possibility of destruction of the outer shell and its depressurization is not excluded. The disadvantages of containers include the fact that the reinforcement of concrete filling involves a large amount of welding, which leads to a decrease in the toughness of the reinforcement material when the container is used at low temperatures, for example at minus 50 ^o C, and increases the tendency of the reinforcement material to brittle fracture.

Известен контейнер для транспортирования и хранения ОЯТ по патенту РФ N 1630558, МПК⁵ G 21 F 5/00, 1994 г. Известный контейнер содержит вертикально установленный металлический корпус, имеющий форму цилиндра, герметичное перекрытие внутренней полости корпуса, закрепленные на корпусе кольцевые демпфирующие элементы, радиационную защиту, состоящую из полых цилиндров, расположенных между упомянутыми демпфирующими элементами, и содержащую нейтронозащитный материал. Герметичное перекрытие внутренней полости контейнера выполнено в виде двух крышек, установленных одна над другой на упомянутом металлическом корпусе. Днище корпуса контейнера и наружная крышка герметичного перекрытия выполнены таким образом, что являются одновременно торцевыми демпфирующими элементами.A known container for transporting and storing spent nuclear fuel according to the patent of the Russian Federation N 1630558, IPC ⁵ G 21 F 5/00, 1994. The known container contains a vertically mounted metal housing having the shape of a cylinder, a tight overlap of the internal cavity of the housing, ring damping elements fixed to the housing, radiation protection, consisting of hollow cylinders located between said damping elements, and containing neutron-shielding material. The tight overlap of the inner cavity of the container is made in the form of two covers mounted one above the other on the said metal case. The bottom of the container body and the outer cover of the sealed ceiling are made in such a way that they are simultaneously end damping elements.

Недостатком известного контейнера является то, что для изготовления толстостенного металлического корпуса контейнера требуется уникальное металлургическое оборудование. Кроме того, цельнометаллический контейнер предполагает высокую трудоемкость изготовления и, следовательно, высокую стоимость. A disadvantage of the known container is that the manufacture of a thick-walled metal container body requires unique metallurgical equipment. In addition, the all-metal container implies a high complexity of manufacturing and, therefore, high cost.

Известен контейнер для транспортировки и/или хранения ОЯТ по патенту РФ N 2084975, МПК⁶ G 21 F 5/008, 1995 г., который содержит металлические наружную и внутреннюю цилиндрические оболочки с днищами, полость между которыми заполнена армированным бетоном, герметичное перекрытие упомянутой полости и внутренней полости контейнера. Последнее выполнено в виде двух крышек, установленных одна над другой на общем основании и образующих с ним два герметизирующих контура. Внутри бетонного заполнителя с зазором относительно наружной цилиндрической оболочки размещено армирование в виде решетки, состоящей из кольцевых и продольных элементов, соединенных с днищем наружной оболочки и основанием крышек. Между решеткой и внутренней цилиндрической оболочкой с зазором относительно последней установлен экранирующий силовой стакан, соединенный с основанием крышек и связанный с решеткой стержнями. Зазор между решеткой и наружной цилиндрической оболочкой заполнен бетоном меньшей прочности. На период транспортировки контейнера на его днище и верхнюю часть устанавливают ударопоглащающие высокодеформативные устройства.A container for transportation and / or storage of SNF is known according to RF patent N 2084975, IPC ⁶ G 21 F 5/008, 1995, which contains metal outer and inner cylindrical shells with bottoms, the cavity between which is filled with reinforced concrete, hermetic overlap of the cavity and the inner cavity of the container. The latter is made in the form of two covers installed one above the other on a common base and forming two sealing circuits with it. Inside the concrete aggregate with a gap relative to the outer cylindrical shell, reinforcement is placed in the form of a lattice consisting of annular and longitudinal elements connected to the bottom of the outer shell and the base of the covers. Between the grating and the inner cylindrical shell with a gap relative to the latter, a shielding power cup is installed, connected to the base of the covers and connected to the grating by rods. The gap between the grill and the outer cylindrical shell is filled with concrete of lower strength. For the period of transportation of the container, shock-absorbing highly deforming devices are installed on its bottom and top.

Радиационная безопасность известного контейнера обеспечивается за счет использования особо прочного и тяжелого бетона, с плотностью до 4 т/м³, наличия металлических внутренней и наружной оболочек, экранирующего стакана и за счет достаточно плотного армирования бетонного массива. Герметичность контейнера при падении его на штырь обеспечивается, в частности, наружной металлической оболочкой и защитным слоем бетона с меньшей прочностью, которые поглощают часть кинетической энергии падающего контейнера. Наличие решетки из стержней удерживает раскрытие трещин в зоне контакта со штырем. Экранирующий стакан в случае распространения трещин на всю глубину бетонного заполнения воспринимает растягивающие нагрузки на вершине трещины и сдерживает ее развитие в зону внутренней металлической оболочки. Таким образом, ряд контуров локализации развития трещин позволяет надежно обеспечить герметичность внутренней оболочки при данном, наиболее неблагоприятном нагружении контейнера.The radiation safety of the well-known container is ensured through the use of particularly strong and heavy concrete, with a density of up to 4 t / m ³ , the presence of metal inner and outer shells, a shielding cup and due to the sufficiently dense reinforcement of the concrete mass. The tightness of the container when it falls on the pin is ensured, in particular, by the outer metal shell and a protective layer of concrete with lower strength, which absorb part of the kinetic energy of the falling container. The presence of a lattice of rods holds the opening of cracks in the area of contact with the pin. In the case of crack propagation to the entire depth of the concrete filling, the shielding cup accepts tensile loads at the crack tip and inhibits its development into the zone of the inner metal shell. Thus, a number of localization profiles of crack development can reliably ensure the tightness of the inner shell at this, the most unfavorable loading of the container.

Однако конструктивные особенности выполнения известного контейнера, обеспечивающие повышение его надежности (например, выполнение контейнера, по существу, с тремя оболочками и применение для одной из внутренних полостей двух различных марок бетона) усложняют технологию бетонирования корпуса контейнера. However, the design features of the known container, which increase its reliability (for example, the implementation of the container with essentially three shells and the use of two different concrete grades for one of the internal cavities) complicate the technology of concreting the container body.

Наиболее близким по совокупности признаков с заявляемым изобретением является железобетонный контейнер для хранения и транспортирования отработавших сборок ТВЭЛ ядерного реактора по патенту РФ N 2082232, МПК⁶ G 21 F 5/008, 1994 г. , который и выбран в качестве ближайшего аналога-прототипа. Известный контейнер представляет собой цилиндрический двухстенный резервуар с днищами, выполненный из стали, закрываемый защитным перекрытием с устройством его крепления и герметизации. Герметичное перекрытие выполнено в виде двух герметичных крышек, установленных одна над другой на общем металлическом основании (кованом кольце). Полость между оболочками резервуара залита жаростойким, пластичным, обеспечивающим радиационную защиту бетоном. В кольцевом пространстве между оболочками с днищами установлена арматура в виде прутков-тепловодов с погибами, развернутыми в разные стороны на концах. Прутки-тепловоды одним изгибом закреплены по всей поверхности внутренней стальной оболочки и ее днища рядами по высоте и равномерно по окружности. Другим изгибом прутки-тепловоды связаны поочередно с изгибами соответствующего прутка-тепловода из соседнего верхнего и нижнего рядов поочередно, образуя трапециевидные скобы, примыкающие своими вершинами к внутренней стальной оболочке и к ее днищу. Наружная стальная оболочка выполнена оребренной и не имеет жесткой связи с бетоном и внутренней стальной оболочкой. Конструктивная схема железобетонного контейнера позволяет максимально наполнить стальными прутками-тепловодами бетонное заполнение стенки, что увеличивает в 2-3 раза общий коэффициент теплопроводности по сравнению с одним бетоном и позволяет отводить через стенку тепловые потоки, сравнимые с потоками в стальных контейнерах без снижения радиационной безопасности.The closest in combination of features with the claimed invention is a reinforced concrete container for storing and transporting spent fuel assemblies of a nuclear reactor according to the RF patent N 2082232, IPC ⁶ G 21 F 5/008, 1994, which was chosen as the closest analogue of the prototype. The known container is a cylindrical double-walled tank with bottoms made of steel, closed with a protective overlap with a device for its fastening and sealing. Sealed overlap is made in the form of two sealed covers mounted one above the other on a common metal base (forged ring). The cavity between the shell of the tank is filled with heat-resistant, plastic, providing radiation protection concrete. In the annular space between the shells with the bottoms installed reinforcement in the form of rods, heat pipes with dies, deployed in opposite directions at the ends. Thermal rods with one bend are fixed along the entire surface of the inner steel shell and its bottom in rows in height and evenly around the circumference. With another bend, the heat transfer rods are connected alternately with the bends of the corresponding heat transfer rod from the adjacent upper and lower rows alternately, forming trapezoidal brackets adjacent their tops to the inner steel shell and to its bottom. The outer steel shell is made of finned and does not have a rigid connection with concrete and the inner steel shell. The structural scheme of a reinforced concrete container allows to fill the concrete filling of the wall with steel rods-heat pipes, which increases by 2-3 times the overall coefficient of thermal conductivity compared to one concrete and allows you to remove heat fluxes through the wall that are comparable to the flows in steel containers without reducing radiation safety.

Недостатком известного устройства является то, что при возможных аварийных ситуациях величины действующих на ОТВС нагрузок и перегрузки определяются собственными демпфирующими или деформативными характеристиками корпуса контейнера, величина которых недостаточна и не обеспечивает снижения действующих при аварийных ситуациях нагрузок до допустимого для ОТВС уровня. Таким образом, известный железобетонный контейнер предполагает оснащение его съемными демпферами, что усложняет эксплуатацию. Вместе с этим в конструкции контейнера не предусмотрена защита наружной оболочки корпуса от непосредственного механического нагружения в аварийной ситуации. Например, при падении контейнера боковой поверхностью на штырь не исключена возможность разрушения наружной оболочки и ее разгерметизации. К недостаткам можно также отнести то, что конструктивная схема контейнера предполагает большой объем сварочных работ, что приводит к снижению ударной вязкости материала, например, арматуры и внутренней стальной оболочки и ее днища при эксплуатации контейнера в условиях низких температур, например при минус 50^oC.A disadvantage of the known device is that in case of possible emergency situations, the loads and overloads acting on the SFA are determined by their own damping or deforming characteristics of the container body, the value of which is insufficient and does not reduce the loads acting in emergency situations to a level acceptable for the SFA. Thus, the known reinforced concrete container involves equipping it with removable dampers, which complicates the operation. At the same time, the design of the container does not provide for the protection of the outer shell of the housing from direct mechanical loading in an emergency. For example, when the container falls on the side of the pin on the pin, the possibility of destruction of the outer shell and its depressurization is not excluded. The disadvantages include the fact that the structural design of the container involves a large amount of welding work, which leads to a decrease in the impact strength of the material, for example, reinforcement and the inner steel shell and its bottom when operating the container at low temperatures, for example at minus 50 ^o C.

Задача, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы повысить защиту ОЯТ и защиту контейнера в случае аварийных ситуаций. The problem solved by the invention is to increase the protection of SNF and the protection of the container in case of emergency.

Эта задача решается благодаря тому, что известный контейнер для транспортировки и/или хранения ОЯТ, содержащий металлические внутреннюю и наружную оболочки с днищами, полость между которыми заполнена армированным бетоном, герметичное перекрытие внутренней полости контейнера, выполненное в виде по меньшей мере одной крышки, установленной на металлическом основании, согласно изобретению снабжен дополнительной цилиндрической оболочкой, включающей обечайку, выступающую за днище наружной цилиндрической оболочки и охватывающую последнюю с образованием полости, которая заполнена бетоном меньшей прочности. Арматура бетонного заполнения этой полости содержит размещенные равномерно по окружности продольные элементы, связанные с обечайкой. На обечайке выполнен по меньшей мере один демпфирующий кольцевой элемент. Арматура бетонного заполнения полости между внутренней и наружной цилиндрическими оболочками содержит двойную кольцевую арматуру в виде решеток, содержащих продольные и окружные элементы. Окружные элементы одной решетки соответственно соединены с окружными элементами другой решетки с помощью размещенных равномерно по окружности U-образных элементов, установленных радиально с возможностью охвата соответствующих продольных элементов обеих решеток. Решетки смонтированы на упомянутом металлическом основании посредством центрирующих элементов, выполненных на последнем. При этом каждая из решеток установлена с зазором относительно смежной цилиндрической оболочки. Внутри бетонного заполнения полости между внутренней и наружной цилиндрическими оболочками размещены закрепленные на металлическом основании анкеры, расположенные вдоль упомянутых продольных элементов. При этом U-образные элементы, установленные в зоне размещения анкеров, охватывают последние. This problem is solved due to the fact that the known container for transportation and / or storage of spent nuclear fuel containing metal inner and outer shells with bottoms, the cavity between which is filled with reinforced concrete, hermetic closure of the inner cavity of the container, made in the form of at least one lid mounted on metal base, according to the invention is equipped with an additional cylindrical shell, including a shell protruding beyond the bottom of the outer cylindrical shell and covering the last with the formation of a cavity that is filled with concrete of lower strength. The reinforcement of the concrete filling of this cavity contains longitudinal elements arranged uniformly around the circumference associated with the shell. At least one damping ring element is made on the shell. The reinforcement of the concrete filling of the cavity between the inner and outer cylindrical shells contains double annular reinforcement in the form of gratings containing longitudinal and circumferential elements. The circumferential elements of one lattice are respectively connected to the circumferential elements of another lattice by means of U-shaped elements arranged uniformly around the circumference, mounted radially with the possibility of covering the corresponding longitudinal elements of both lattices. Lattices are mounted on said metal base by means of centering elements made on the latter. Moreover, each of the gratings is installed with a gap relative to the adjacent cylindrical shell. Inside the concrete filling of the cavity between the inner and outer cylindrical shells, anchors mounted along the aforementioned longitudinal elements are mounted on a metal base. At the same time, U-shaped elements installed in the anchor placement area cover the latter.

Вместе с этим на днище наружной цилиндрической оболочки концентрично упомянутой обечайке установлена вторая обечайка. Торцы последних скреплены кольцевой пластиной с образованием полости, внутри которой равномерно по окружности установлены радиально расположенные ребра. Внутри второй обечайки установлена перегородка, образующая с упомянутым днищем и второй обечайкой полость, которая заполнена бетоном. Крышка контейнера выполнена таким образом, что является одновременно торцевым демпфирующим элементом. At the same time, a second shell is installed on the bottom of the outer cylindrical shell of the concentrically mentioned shell. The ends of the latter are fastened by an annular plate with the formation of a cavity, inside which radially spaced ribs are installed uniformly around the circumference. A partition is installed inside the second shell, which forms a cavity with the said bottom and the second shell, which is filled with concrete. The container lid is designed in such a way that it is simultaneously an end damping element.

Кроме того, центрирующие элементы выполнены в виде проточек, в которых установлены продольные элементы кольцевой арматуры, каждый одним своим концом. Одна из сторон каждой проточки выполнена конической и сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью соответствующей оболочки контейнера. In addition, the centering elements are made in the form of grooves, in which the longitudinal elements of the ring reinforcement are installed, each with one of its ends. One of the sides of each groove is made conical and mated to the inner cylindrical surface of the corresponding container shell.

Центрирующие элементы могут быть выполнены в виде расположенных по длине концентричных окружностей гнезд, в которых установлены продольные элементы кольцевой арматуры, каждый одним своим концом. The centering elements can be made in the form of nests located along the length of the concentric circles of the nests, in which the longitudinal elements of the ring reinforcement are installed, each with one of its ends.

Благодаря выполнению центрирующих элементов в виде проточек или гнезд продольные элементы кольцевой арматуры совместно с упомянутыми анкерами обеспечивают повышение прочности стыка металлического основания с металлобетонной стенкой контейнера. При этом в варианте выполнения центрирующих элементов в виде проточек форма выполнения последних обеспечивает плавный переход от металлического основания к толщинам цилиндрических оболочек контейнера, что позволяет снизить концентрацию напряжений в стыковых соединениях оболочек с основанием. Due to the implementation of the centering elements in the form of grooves or nests, the longitudinal elements of the ring reinforcement together with the above-mentioned anchors provide an increase in the strength of the junction of the metal base with the concrete wall of the container. Moreover, in the embodiment of the centering elements in the form of grooves, the form of the latter provides a smooth transition from the metal base to the thickness of the cylindrical shells of the container, which reduces the stress concentration in the butt joints of the shells with the base.

Кроме того, концы разомкнутой части U-образных элементов выполнены с элементами зацепления, контактирующими с наружной поверхностью соответствующих окружных элементов кольцевой арматуры. Благодаря особенностям формы выполнения U-образных элементов последние надежно фиксируют положение решеток арматуры и обеспечивают возможность упрощения монтажа, т.к. позволяют обойтись без их принудительной ориентации и без силовых сварных швов. In addition, the ends of the open part of the U-shaped elements are made with meshing elements in contact with the outer surface of the respective circumferential elements of the ring reinforcement. Due to the features of the execution form of U-shaped elements, the latter reliably fix the position of the reinforcement grids and provide the possibility of simplifying installation, since they can do without their forced orientation and without power welds.

Вместе с этим окружные кольцевые элементы кольцевой арматуры выполнены в виде колец. Along with this, the circumferential ring elements of the ring reinforcement are made in the form of rings.

Окружные элементы кольцевой арматуры могут быть выполнены в виде спиралей. Такое исполнение позволяет при изготовлении кольцевой арматуры бетонного заполнения использовать принцип навивки, что обеспечивает возможность автоматизации процесса изготовления последней. The circumferential elements of the ring reinforcement can be made in the form of spirals. This design allows the manufacture of ring reinforcement of concrete filling to use the principle of winding, which makes it possible to automate the manufacturing process of the latter.

Кроме того, по меньшей мере один кольцевой элемент с внутренней стороны обечайки выполнен с выступами, через которые соответственно пропущены упомянутые продольные элементы арматуры бетонного заполнения полости между обечайкой и наружной цилиндрической оболочкой. In addition, at least one annular element on the inner side of the shell is made with protrusions through which respectively said longitudinal elements of the reinforcement of concrete filling the cavity between the shell and the outer cylindrical shell.

Один из помянутых демпфирующих кольцевых элементов расположен в районе центра тяжести загруженного контейнера. One of the mentioned damping ring elements is located in the region of the center of gravity of the loaded container.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить надежность эксплуатации железобетонного контейнера, повысить радиационно-защитные свойства контейнера и благодаря упрощению технологии изготовления арматуры бетонного заполнения позволяет снизить стоимость изготовления контейнера. Повышение надежности эксплуатации достигается благодаря обеспечению возможности сохранения конструкционной целостности контейнера при возможных аварийных ситуациях. Последняя, в свою очередь, обеспечена, в частности, благодаря повышению прочностных характеристик конструкции путем:
- создания трехосного армирования бетона, которое обеспечивает повышение трещиностойкости и повышает несущую способность бетона за счет эффекта косвенного армирования (т. е. армирования в направлении, перпендикулярном действующим силам);
- заделки арматуры бетонного заполнения на металлическое основание герметичного перекрытия внутренней полости контейнера;
- использования анкеров, в результате чего отпала необходимость приварки арматуры к упомянутому металлическому основанию и, таким образом, удалось избежать фактора, обуславливающего снижение ударной вязкости материала арматуры в условиях низких температур. При этом анкеры обеспечивают прочность места стыка металлического основания с металлобетонной стенкой контейнера.The technical result of the use of the invention lies in the fact that it improves the reliability of operation of a reinforced concrete container, improves the radiation-protective properties of the container and, due to the simplification of the technology for manufacturing reinforcement of concrete filling, reduces the cost of manufacturing the container. Improving operational reliability is achieved by providing the ability to maintain the structural integrity of the container in case of emergency situations. The latter, in turn, is provided, in particular, by increasing the strength characteristics of the structure by:
- creating a triaxial reinforcement of concrete, which provides increased crack resistance and increases the bearing capacity of concrete due to the effect of indirect reinforcement (i.e., reinforcement in the direction perpendicular to the acting forces);
- sealing reinforcement of concrete filling on the metal base of the hermetic overlap of the internal cavity of the container;
- the use of anchors, as a result of which there is no need to weld the reinforcement to the mentioned metal base and, thus, the factor causing the reduction in the toughness of the reinforcement material at low temperatures was avoided. In this case, the anchors ensure the strength of the junction of the metal base with the concrete wall of the container.

Предохранение контейнера от разрушения при возможных аварийных ситуациях обеспечивается также снижением действующих нагрузок благодаря податливости ударопоглощающих элементов - дополнительной металлической цилиндрической оболочки, заполненной бетоном меньшей прочности, чем основной бетон, демпфирующему кольцевому элементу и благодаря выполнению днища наружной цилиндрической оболочки и крышки контейнера с торцевыми демпфирующими элементами. При этом упомянутая дополнительная оболочка обеспечивает защиту наружной силовой оболочки контейнера от непосредственного воздействия внешних нагрузок, предохраняя ее от разрушения и исключая тем самым возможность разгерметизации полости между внутренней и наружной цилиндрическими оболочками и дополнительно повышая радиационно-защитные свойства контейнера. The container is also protected against destruction in possible emergency situations due to the reduction of the existing loads due to the flexibility of the shock-absorbing elements - an additional metal cylindrical shell filled with concrete of lower strength than the main concrete, a damping ring element and due to the bottom of the outer cylindrical shell and the lid of the container with end damping elements. At the same time, the mentioned additional shell protects the outer power shell of the container from the direct impact of external loads, protecting it from destruction and thereby eliminating the possibility of depressurization of the cavity between the inner and outer cylindrical shells and further increasing the radiation-protective properties of the container.

Конструкция железобетонного контейнера схематично представлена на чертежах, где на фиг. 1 показан продольный разрез контейнера по грузовым цапфам;) на фиг. 2 - поперечный разрез контейнера по A-A на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство узла стыковки металлобетонной стенки контейнера с металлическим основанием герметичного перекрытия внутренней полости контейнера, продольный разрез в варианте выполнения, когда центрирующие элементы решеток арматуры бетонного заполнения выполнены в виде проточек. The construction of the reinforced concrete container is schematically represented in the drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the container along the loading pins;) in FIG. 2 is a cross-sectional view of the container along A-A in FIG. 1; in FIG. 3 - a device for docking a metal-concrete wall of a container with a metal base of an airtight overlap of the container’s internal cavity, a longitudinal section in an embodiment when the centering elements of the reinforcement bars of the concrete filling are made in the form of grooves.

Контейнер содержит наружную 1 и внутреннюю 2 металлические цилиндрические оболочки с днищами 3, 4, выполненные в варианте исполнения изобретения из тонколистовой нержавеющей стали, обеспечивающей многолетнюю коррозионную стойкость. Полость между оболочками заполнена особопрочным и тяжелым бетоном 5 с повышенной термостойкостью. Сверху внутренняя полость контейнера и полость между оболочками герметично перекрыты двумя крышками 6, 7, расположенными одна над другой и размещенными на едином металлическом основании 8. The container contains an outer 1 and an inner 2 metal cylindrical shells with bottoms 3, 4, made in the embodiment of the invention from thin-sheet stainless steel, providing long-term corrosion resistance. The cavity between the shells is filled with extra strong and heavy concrete 5 with high heat resistance. From above, the internal cavity of the container and the cavity between the shells are hermetically closed by two covers 6, 7, located one above the other and placed on a single metal base 8.

Внутри бетонного заполнения 5 по всей высоте контейнера размещено силовое армирование, включающее двойную кольцевую арматуру в виде двух решеток, каждая из которых установлена с зазором относительно смежной цилиндрической оболочки. Решетки включают продольные элементы 9 и 10 и окружные элементы 11 и 12. При этом окружные элементы 11 и 12 соответственно охватывают продольные элементы 9 и 10. В варианте выполнения изобретения окружные элементы кольцевой арматуры бетонного заполнения выполнены в виде колец. В другом варианте выполнения изобретения (на чертеже не показан) вместо колец могут быть использованы окружные элементы в виде спиралей. Это позволяет при изготовлении арматурных решеток использовать принцип навивки, что обеспечивает возможность автоматизации процесса изготовления арматуры бетонного заполнения. Внутри бетонного заполнения 5 полости между внутренней 2 и наружной 1 цилиндрическими оболочками размещены анкеры 13. Последние расположены вдоль продольных элементов 9, 10 и закреплены, например, с помощью резьбы на металлическом основании 8. Окружные элементы 11 и 12 соединены посредством размещенных равномерно по окружности U-образных элементов 14. Последние установлены радиально с возможностью охвата соответствующих продольных элементов 9, 10. При этом элементы 14, установленные в зоне размещения анкеров 13, охватывают и анкеры 13. В варианте выполнения элементы 14 установлены таким образом, что их разомкнутая часть обращена к внутренней цилиндрической оболочке 2. Концы разомкнутой части U-образных элементов выполнены с элементами зацепления, контактирующими с наружной поверхностью соответствующих окружных элементов 11. В варианте выполнения изобретения это реализовано следующим образом. Элементы 14 выполнены с загнутыми концами и располагаются под соответствующими окружными элементами (в варианте выполнения - под соответствующими витками спиралей) таким образом, что загнутые концы элементов 14 направлены в сторону металлического основания 8. Такое расположение обусловлено тем, что поскольку сверху полость между оболочками корпуса контейнера перекрыта металлическим основанием, то сборку корпуса контейнера и бетонирование упомянутой полости осуществляют в перевернутом положении корпуса контейнера, т. е. днищем вверх. В этом положении элементы 14 располагаются на окружных элементах. При этом благодаря форме выполнения они надежно фиксируют взаимное положение решеток арматуры и обеспечивают возможность упрощения, монтажа, т. к. позволяют при их (т.е. элементов 14) установке обойтись без принудительной ориентации и без силовых сварных швов. Inside the concrete filling 5 over the entire height of the container is placed a power reinforcement, including double annular reinforcement in the form of two gratings, each of which is installed with a gap relative to the adjacent cylindrical shell. The lattices include longitudinal elements 9 and 10 and circumferential elements 11 and 12. The circumferential elements 11 and 12 respectively cover the longitudinal elements 9 and 10. In an embodiment of the invention, the circumferential elements of the reinforcement ring of concrete filling are made in the form of rings. In another embodiment of the invention (not shown) instead of rings, circumferential elements in the form of spirals can be used. This makes it possible to use the principle of winding in the manufacture of reinforcing gratings, which makes it possible to automate the process of manufacturing reinforcement for concrete filling. Anchors 13 are placed inside the concrete cavity filling 5 of the cavity between the inner 2 and outer 1 cylindrical shells. The latter are located along the longitudinal elements 9, 10 and are fixed, for example, by means of a thread on a metal base 8. The circumferential elements 11 and 12 are connected by means of uniformly arranged around the circumference U -shaped elements 14. The latter are installed radially with the possibility of covering the corresponding longitudinal elements 9, 10. At the same time, the elements 14 installed in the placement zone of the anchors 13 also cover the anchors 13. In the embodiment, you olneniya elements 14 are set so that their open-loop portion facing the inner cylindrical shell part 2. The ends open U-shaped members formed with engagement elements, in contact with the outer circumferential surface of the respective elements 11. The embodiment of the invention is implemented as follows. The elements 14 are made with bent ends and are located under the corresponding circumferential elements (in the embodiment, under the corresponding turns of the spirals) so that the bent ends of the elements 14 are directed towards the metal base 8. This arrangement is due to the fact that since there is a cavity between the shells of the container body on top is blocked by a metal base, the assembly of the container body and concreting of the cavity are carried out in the inverted position of the container body, i.e., the bottom up. In this position, the elements 14 are located on the circumferential elements. At the same time, due to the form of execution, they reliably fix the relative position of the reinforcement grids and provide the possibility of simplification, installation, since they allow using their (i.e., elements 14) installation without forced orientation and without power welds.

Решетки смонтированы на металлическом основании 8 посредством центрирующих элементов, выполненных на последнем. В варианте выполнения центрирующие элементы выполнены в виде двух проточек "a" и "b", в которых соответственно установлены продольные элементы 9, 10 кольцевой арматуры, каждый одним своим концом. Одна из сторон каждой проточки выполнена конической и сопряжена с прилегающей к ней внутренней цилиндрической поверхностью оболочки контейнера. Этим обеспечивается плавный переход от металлического основания 8 к толщинам цилиндрических оболочек 1, 2, что позволяет снизить концентрацию напряжений в стыковых соединениях оболочек с основанием. В другом варианте (на чертеже не показан) продольные элементы установлены в гнездах, выполненных на торцевой поверхности металлического основания 8 по длине двух концентричных окружностей. Lattices are mounted on a metal base 8 by means of centering elements made on the latter. In an embodiment, the centering elements are made in the form of two grooves "a" and "b", in which longitudinal elements 9, 10 of the annular reinforcement, each with its own end, are respectively installed. One of the sides of each groove is made conical and mated with the inner cylindrical surface of the container shell adjacent to it. This ensures a smooth transition from the metal base 8 to the thicknesses of the cylindrical shells 1, 2, which reduces the stress concentration in the butt joints of the shells with the base. In another embodiment (not shown in the drawing), the longitudinal elements are installed in sockets made on the end surface of the metal base 8 along the length of two concentric circles.

Кроме того, что обеспечивается центрирование кольцевой арматуры, благодаря такому выполнению продольные элементы совместно с анкерами 13 обеспечивают повышение прочности стыка металлического основания 8 с металлобетонной стенкой контейнера. In addition, that the centering of the annular reinforcement is ensured, due to this embodiment, the longitudinal elements together with the anchors 13 provide an increase in the strength of the junction of the metal base 8 with the concrete wall of the container.

Контейнер снабжен дополнительной металлической цилиндрической оболочкой, включающей обечайку 15, выступающую за днище 3 наружной металлической цилиндрической оболочки 1 и охватывающей последнюю с образованием полости, которая заполнена тяжелым бетоном 16 меньшей прочности, чем основной - тяжелый бетон 5. Арматура бетонного заполнения упомянутой полости содержит размещенные равномерно по окружности продольные элементы 17, связанные с обечайкой 15. The container is equipped with an additional metal cylindrical shell, including a shell 15, protruding beyond the bottom 3 of the outer metal cylindrical shell 1 and covering the latter with the formation of a cavity that is filled with heavy concrete 16 of less strength than the main concrete - heavy concrete 5. The concrete filling reinforcement of said cavity contains evenly spaced around the circumference of the longitudinal elements 17 associated with the shell 15.

В варианте выполнения изобретения крышка 7 выполнена таким образом, что является одновременно торцевым демпфирующим элементом контейнера. Это достигается благодаря тому, что она снабжена элементами, пластически деформируемыми в случае аварийного нагружения контейнера. В варианте осуществления изобретения упомянутые элементы выполнены, например, в виде пустотелых оболочек с ребрами. In an embodiment of the invention, the lid 7 is designed in such a way that it is simultaneously the end damping element of the container. This is achieved due to the fact that it is equipped with elements that are plastically deformable in the event of emergency loading of the container. In an embodiment of the invention, said elements are made, for example, in the form of hollow shells with ribs.

На днище 3 наружной цилиндрической оболочки 1 концентрично обечайке 15 установлена вторая обечайка 18. Торцы обечаек 15 и 18 скреплены кольцевой пластиной 19 с образованием полости, внутри которой равномерно по окружности установлены ребра 20. Благодаря такому выполнению обеспечивается снижение действующих ударных нагрузок при падении контейнера на днище плашмя или под углом и защита наружной силовой оболочки (в частности, стыка наружной силовой оболочки с днищем) от непосредственного воздействия внешних нагрузок. Внутри обечайки 18 установлена перегородка 21, образующая с днищем 3 и обечайкой 18 полость, которая заполнена тяжелым бетоном 5. В другом варианте выполнения изобретения эта полость может быть заполнена, например, тяжелым бетоном 16 меньшей прочности, чем основной - тяжелый бетон 5. Такое выполнение обеспечивает защиту днища 3 при падении контейнера на штырь и одновременно позволяет повысить радиационно-защитные свойства контейнера. A second shell 18 is installed on the bottom 3 of the outer cylindrical shell 1 concentrically to the shell 15. The ends of the shells 15 and 18 are fastened by an annular plate 19 with the formation of a cavity inside which ribs 20 are evenly spaced around the circumference. Thanks to this embodiment, the acting shock loads are reduced when the container falls on the bottom flat or at an angle and protection of the outer power shell (in particular, the junction of the outer power shell with the bottom) from the direct impact of external loads. Inside the shell 18, a partition 21 is installed, forming a cavity with a bottom 3 and a shell 18, which is filled with heavy concrete 5. In another embodiment of the invention, this cavity can be filled, for example, with heavy concrete 16 of lower strength than the main - heavy concrete 5. This embodiment provides protection of the bottom 3 when the container falls on the pin and at the same time improves the radiation-protective properties of the container.

В варианте осуществления изобретения на обечайке 15 выполнены кольцевые демпфирующие элементы 22 и 23. Кольцевой демпфирующий элемент 22 расположен в районе центра тяжести загруженного контейнера и с внутренней стороны обечайки выполнен с выступами, через которые соответственно пропущены продольные элементы 17. С демпфирующим кольцевым элементом 22 конструктивно совмещена кольцевая опорная площадка "с", предназначенная для установки контейнера на опоре транспортного средства. Продольные элементы 17 в случае аварийного падения контейнера кольцевым демпфирующим элементом на жесткое основание обеспечивают повышение прочности контейнера благодаря увеличению момента сопротивления контейнера при изгибе и обеспечению более равномерного по длине контейнера распределения нагрузки, возникающей при ударе кольцевым демпфирующим элементом о жесткое основание. Выступы, выполненные на кольцевом демпфирующем элементе 22, повышают демпфирующую способность последнего при больших деформациях прослойки тяжелого бетона 16, сопровождающихся контактом упомянутых выступов с цилиндрической оболочкой 1 и их деформированием. При этом благодаря пропущенным через упомянутые выступы продольным элементам 17 повышается нагрузочная способность кольцевого демпфирующего элемента 22 в случае одновременного воздействия радиальных и продольных нагрузок. In an embodiment of the invention, annular damping elements 22 and 23 are made on the casing 15. The annular damping element 22 is located in the region of the center of gravity of the loaded container and on the inside of the casing is made with protrusions through which the longitudinal elements 17 respectively pass. With the damping ring element 22 is structurally combined ring support platform "c", designed to install the container on the support of the vehicle. The longitudinal elements 17 in the event of an accidental fall of the container by the annular damping element onto a rigid base provide an increase in the strength of the container by increasing the moment of resistance of the container during bending and providing a more even load distribution along the container that occurs when the annular damping element hits the rigid base. The protrusions made on the annular damping element 22 increase the damping ability of the latter with large deformations of the layer of heavy concrete 16, accompanied by the contact of the said protrusions with the cylindrical shell 1 and their deformation. Moreover, due to the longitudinal elements 17 passed through the said protrusions, the load capacity of the annular damping element 22 increases in the case of simultaneous radial and longitudinal loads.

Использование железобетонного контейнера в промышленности осуществляется следующим образом. The use of a reinforced concrete container in industry is as follows.

Контейнер предназначен для сухого хранения, преимущественно отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Способ сухого хранения предполагает, в частности:
- хранение контейнера с ОТВС в месте промежуточного хранения в течение 20-25 лет;
- транспортировку контейнера с ОТВС к месту окончательного хранения;
- установку контейнера с ОТВС в месте окончательного хранения или под разгрузку ОТВС на радиохимическом заводе с целью дальнейшей переработки ядерного топлива.The container is designed for dry storage, mainly spent fuel assemblies (SFA). The dry storage method involves, in particular:
- storage of the container with SFA in the place of intermediate storage for 20-25 years;
- transportation of the container with the SFA to the place of final storage;
- installation of a container with SFAs at the place of final storage or for unloading SFAs at a radiochemical plant for the purpose of further processing of nuclear fuel.

В варианте осуществления изобретения ОТВС перед загрузкой в контейнер помещают в пеналы и последние герметизируют. Для дистанционной загрузки пеналов с ОТВС в контейнер используется специальное наводящее устройство. В контейнере пеналы с ОТВС размещаются посредством дистанционирующей решетки (на чертеже не показано). После загрузки контейнера закрывается внутренняя крышка 6, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки с металлическим основанием 8. Закрывается наружная крышка 7, затягивается болтовое соединение ее крепления и производится контроль герметичности соединения крышки с металлическим основанием 8. При необходимости производится вакуумирование внутренней полости контейнера и заполнение ее инертным газом с помощью предусмотренных на контейнере клапанных устройств (на чертеже не показано). После этого контейнер с ОТВС транспортируют к месту предварительного хранения. In an embodiment of the invention, SFAs are placed in canisters before being loaded into the container and the latter are sealed. For remote loading of canisters from the SFA into the container, a special pointing device is used. In the container, cases with SFA are placed by means of a spacer grid (not shown in the drawing). After loading the container, the inner lid 6 is closed, the bolt connection of its fastening is tightened and the tightness of the connection of the lid with the metal base is checked 8. The outer lid 7 is closed, the bolt connection of its fastening is tightened and the tightness of the connection of the lid with the metal base is checked 8. If necessary, the inner cavity of the container and filling it with inert gas using valve devices provided on the container (in the drawing shown). After that, the container with the SFA is transported to the place of preliminary storage.

Ядерная безопасность при хранении и транспортировке контейнера обеспечивается размещением ОЯТ (ОТВС) в пеналах (исключается возможность попадания ядерного топлива во внутреннюю полость контейнера в случае аварийного разрушения последнего, и тем самым исключается возможность компактного размещения ядерного топлива) и дистанционирующей решеткой, обеспечивающей заданное взаимное расположение пеналов. Nuclear safety during storage and transportation of the container is ensured by the placement of spent nuclear fuel (SFA) in the canisters (excluding the possibility of nuclear fuel entering the internal cavity of the container in the event of emergency destruction of the latter, and thereby eliminating the possibility of compact placement of nuclear fuel) and a spacer grid providing a predetermined mutual arrangement of canisters .

Радиационная безопасность в части боковой поверхности контейнера обеспечивается за счет использования особо прочного (R_сж = 900-1100 кгс/см²) и тяжелого (ρ = 4000-4100 кг/м² бетона 5, наличия наружной и внутренней металлических цилиндрических оболочек 1 и 2, экранирующей дополнительной металлической цилиндрической оболочки и слоя тяжелого бетона 16 меньшей прочности (например, R_сж = 500-600 кгс/см²), чем основной бетон 5.Radiation safety in the part of the side surface of the container is ensured through the use of particularly strong (R _cr = 900-1100 kgf / cm ² ) and heavy (ρ = 4000-4100 kg / m ² concrete 5, the presence of outer and inner metal cylindrical shells 1 and 2 shielding an additional metal cylindrical shell and a layer of heavy concrete 16 of lower strength (for example, R _cr = 500-600 kgf / cm ² ) than the main concrete 5.

Радиационная безопасность в части крышек и днища контейнера обеспечивается традиционным путем - металлоконструкциями и бетонным заполнителем. Radiation safety in the part of the lids and the bottom of the container is provided in the traditional way - with metal structures and concrete aggregate.

Требуемый температурный режим (по ограничению максимальной температуры нагрева ОТВС) во внутренней полости контейнера в условиях эксплуатации (при хранении и транспортировке) и в аварийных условиях нагрева контейнера при пожаре обеспечивается сочетанием теплопроводящих свойств бетонных заполнителей и тепловых мостов, образуемых металлоконструкциями и арматурой. The required temperature regime (to limit the maximum temperature of SFA heating) in the container’s internal cavity under operating conditions (during storage and transportation) and in emergency conditions of container heating in case of fire is ensured by a combination of the heat-conducting properties of concrete aggregates and thermal bridges formed by metal structures and fittings.

Предохранение контейнера с ОТВС от разрушения (например, нарушение герметичности оболочек и появление сквозных трещин) при возможных аварийных ситуациях, которые необходимо учитывать в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ и требованиями, предъявляемыми нормативными документами (Основные правила безопасности и физической защиты при перевозке ядерных материалов. ОПБЗ-83. М. , 1984 г.) обеспечиваются, в частности, снижением действующих нагрузок благодаря податливости ударопоглощающих элементов - слоя бетона 16, демпфирующих кольцевых элементов 22, 23 и пластически деформируемых элементов, выполненных на днище 3 и крышке 7. При этом ударопоглощающие элементы контейнера в совокупности обеспечивают снижение ударных нагрузок при любом возможном положении контейнера при соударении последнего с жестким основанием и одновременно обеспечивают снижение перегрузок (максимального ускорения торможения) до допустимого для ОТВС уровня. Protection of the container with SFAs from destruction (for example, violation of the tightness of the shells and the appearance of through cracks) in case of possible emergency situations that must be taken into account in accordance with the IAEA recommendations and the requirements of regulatory documents (Basic safety and physical protection rules for the transport of nuclear materials. OPBZ- 83. M., 1984) are provided, in particular, by reducing the existing loads due to the flexibility of shock-absorbing elements - concrete layer 16, damping ring elements 22, 23 and plastically deformable elements made on the bottom 3 and cover 7. Moreover, the shock-absorbing elements of the container together provide a reduction in shock loads at any possible position of the container when the latter collides with a rigid base and at the same time reduce overloads (maximum braking acceleration) to acceptable for SFA level.

Прочность контейнера при возможных аварийных ситуациях обеспечивается всеми компонентами металлобетонной композиции - металлоконструкцией и арматурой бетонного заполнения, воспринимающими растягивающие нагрузки в продольных и поперечных сечениях контейнера, и бетонным заполнителем, воспринимающим, в основном, сжимающие нагрузки в тех же сечениях. При этом кольцевые решетки в совокупности с установленными U-образными элементами создают достаточно жесткое трехосное армирование, что обеспечивает повышение прочности бетона в сравнении с нормативной благодаря эффекту косвенного армирования и повышает трещиностойкость бетона, т.е. возможность последнего при нагружении в аварийной ситуации препятствовать развитию трещин, способность закрывать образовавшиеся трещины после прекращения действия нагрузок и способность удерживать трещины от их развития в дальнейшем при действии эксплуатационных нагрузок. Способность закрывать разнонаправленные трещины позволяет практически избежать снижения радиационно-защитных свойств контейнера после возможных аварийных ситуаций. При достаточно жестком армировании бетонного заполнения одновременно обеспечивается необходимое сопротивление конструкции контейнера при падении последнего на штырь. The strength of the container in case of emergency can be ensured by all components of the concrete composition - metal construction and reinforcement of concrete filling, perceiving tensile loads in the longitudinal and cross sections of the container, and concrete aggregate, perceiving mainly compressive loads in the same sections. At the same time, the annular lattices, together with the installed U-shaped elements, create a rather rigid triaxial reinforcement, which provides an increase in concrete strength in comparison with the normative due to the indirect reinforcement effect and increases the crack resistance of concrete, i.e. the possibility of the latter during loading in an emergency to prevent the development of cracks, the ability to close the cracks formed after the termination of the loads, and the ability to keep cracks from developing in the future under the action of operational loads. The ability to close multidirectional cracks allows you to practically avoid the reduction of the radiation-protective properties of the container after possible emergency situations. With a sufficiently rigid reinforcement of the concrete filling, the necessary resistance to the container structure is simultaneously ensured when the latter falls on the pin.

В отношении прочности контейнера с точки зрения перерезывающих сил наиболее опасным являются место стыка металлического основания 8 с металлобетонной стенкой контейнера. Повышение прочности в этом месте обеспечивается жестко закрепленными на металлическом основании анкерами 13 и продольными элементами 9, 10 кольцевой арматуры, одни концы которых установлены с последующим их бетонированием в проточках (в варианте выполнения - в гнездах), выполненных на металлическом основании 8. Кроме того, анкеры 13 благодаря сцеплению с бетоном 5 также обеспечивают передачу части растягивающих нагрузок от металлического основания 8 на кольцевую арматуру (основные растягивающие нагрузки при этом воспринимаются оболочками 1 и 2). With regard to the strength of the container from the point of view of shear forces, the most dangerous is the junction of the metal base 8 with the concrete wall of the container. The increase in strength in this place is ensured by anchors 13 and longitudinal elements 9, 10 of annular reinforcement rigidly fixed to the metal base, the ends of which are installed with their subsequent concreting in grooves (in the embodiment, in sockets) made on the metal base 8. In addition, the anchors 13 due to adhesion to concrete 5 also ensure the transfer of part of the tensile loads from the metal base 8 to the ring reinforcement (the main tensile loads are perceived by the shells 1 and 2).

С точки зрения возможности повреждения и разгерметизации наружной цилиндрической оболочки наиболее опасным является аварийная ситуация при падении контейнера на днище под углом, т.к. в этом случае ограничена зона деформирования пластически деформируемых элементов днища. В предлагаемом железобетонном контейнере благодаря наличию выступающей за днище 3 наружной цилиндрической оболочки 1 обечайки 15, скрепленной кольцевой пластиной 19 со второй обечайкой 18, в совокупности с ребрами 20 повышаются затраты энергии на деформацию демпфирующих элементов, (обеспечивается превышение потенциальной энергии деформации демпфирующих элементов над кинетической энергией падающего контейнера) в результате чего обеспечивается защита стыка наружной силовой оболочки 1 с днищем 3 от непосредственного воздействия внешних нагрузок. From the point of view of the possibility of damage and depressurization of the outer cylindrical shell, the most dangerous is the emergency situation when the container falls on the bottom at an angle, because in this case, the deformation zone of the plastically deformable bottom elements is limited. In the proposed reinforced concrete container, due to the presence of the outer cylindrical shell 1 of the shell 15 protruding beyond the bottom 3, fastened by an annular plate 19 with the second shell 18, in conjunction with the ribs 20, the energy consumption for the deformation of the damping elements is increased (the potential energy of the deformation of the damping elements exceeds the kinetic energy falling container) as a result of which the joint of the outer power shell 1 with the bottom 3 is protected from the direct impact of external load.

Таким образом, благодаря особенности исполнения железобетонного контейнера для транспортировки и/или хранения ОЯТ, изобретение позволяет повысить надежность эксплуатации железобетонного контейнера, повысить радиационно-защитные свойства контейнера, и благодаря упрощению технологии изготовления арматуры бетонного заполнения позволяет снизить стоимость изготовления контейнера. Thus, due to the particular design of the reinforced concrete container for transporting and / or storage of spent nuclear fuel, the invention improves the reliability of operation of the reinforced concrete container, improves the radiation-protective properties of the container, and by simplifying the manufacturing technology of concrete filling reinforcement, reduces the cost of manufacturing the container.

Claims

1. A reinforced concrete container for transporting and / or storing spent nuclear fuel, containing metal inner and outer cylindrical shells with bottoms, the cavity between which is filled with reinforced concrete, a tight overlap of the container’s inner cavity, made in the form of at least one lid mounted on a metal base characterized in that it is provided with an additional metal cylindrical shell, including a shell protruding beyond the bottom of the outer cylindrical shell glasses and covering the latter with the formation of a cavity that is filled with reinforced concrete of lower strength, while the reinforcement of the concrete filling of this cavity contains longitudinal elements arranged uniformly around the circumference, and at least one damping ring element is made on the shell, the reinforcement of concrete filling the cavity between the inner and outer cylindrical shells contains double annular reinforcement in the form of gratings containing longitudinal and circumferential elements, and circumferential the elements of one lattice are respectively connected to the circumferential elements of the other lattice by means of U-shaped elements arranged uniformly around the circumference, mounted radially with the possibility of covering the respective longitudinal elements of both lattices, the lattices are mounted on the said metal base by means of centering elements made on the latter, each of which gratings installed with a gap relative to the adjacent cylindrical shell, and inside the concrete cavity filling between the inner and outer c the anchor shells mounted on the metal base are arranged in cylindrical shells along the said longitudinal elements, while the U-shaped elements installed in the anchor placement area cover the latter.

2. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that a second shell is mounted on the bottom of the outer cylindrical shell concentrically mentioned shell, the ends of the latter are fastened by an annular plate with the formation of a cavity, inside which radially spaced ribs are installed uniformly around the circumference, and a partition is installed inside the second shell forming a cavity with the aforementioned bottom and the second shell, which is filled with concrete, while the container lid is made in such a way that it is simultaneously end empfiruyuschim element.

3. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that the centering elements are made in the form of grooves in which the longitudinal elements of the ring reinforcement are installed, each with one of its ends, and one of the sides of each groove is made conical and paired with the inner cylindrical surface of the corresponding container shell .

4. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that the centering elements are made in the form of nests arranged along the length of the concentric circles, in which the longitudinal elements of the ring reinforcement are installed, each with one of its ends.

5. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that the ends of the open part of the U-shaped elements are made with meshing elements in contact with the outer surface of the respective circumferential elements of the annular reinforcement.

6. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that the circumferential elements of the annular reinforcement are made in the form of rings.

7. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that the circumferential elements of the annular reinforcement are made in the form of spirals.

8. The reinforced concrete container according to claim 1, characterized in that at least one damping ring element on the inner side of the shell is made with protrusions through which said longitudinal elements of reinforcement of concrete filling the cavity between the shell and the outer cylindrical shell are respectively passed.

9. The reinforced concrete container according to claim 1 or 8, characterized in that one of said damping ring elements is located in the region of the center of gravity of the loaded container.