RU2174720C2

RU2174720C2 - Method of reusing lithium hydride radiation shielding

Info

Publication number: RU2174720C2
Application number: RU99113778/06A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Еремин; Л.С. Коробков; Л.В. Кустов; В.А. Лопаткин; В.М. Шамриков
Original assignee: Государственное предприятие "Красная звезда"; Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: radiation protection. SUBSTANCE: radiation shielding with its filling mouth cover preliminarily cut off is placed into sealed furnace together with mold arranged below it. Furnace is filled with argon and radiation shielding is heated at the rate 90-100 C/h to temperature 710 C maintaining top-bottom temperature difference of the order of 30-50 C. Shielding is kept at indicated temperature during 24 h and then chilled at a rate between 40-50 C. After chilling, formed argon-hydrogen gas mixture is pumped away and furnace is filled with fresh argon. After that, furnace is opened and hollow casing of radiation shielding and mold below it filled with lithium hydride are removed form there. EFFECT: achieved environmental safety because of excluded contact of lithium hydride with ambient medium and interaction with oxygen-containing substances. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергетики для космических аппаратов и может быть использовано при утилизации радиационных защит (РЗ), полученных путем заполнения тонкостенного корпуса расплавленным гидридом лития, а также при отработке технологии их изготовления. The invention relates to the field of nuclear energy for spacecraft and can be used in the disposal of radiation protection (RE) obtained by filling a thin-walled body with molten lithium hydride, as well as in developing the technology for their manufacture.

Известные способы утилизации таких защит основаны на обжатии тонкостенного корпуса на прессе либо разрезании оболочки автогеном и разрушении монолита гидрида лития с помощью отбойного молотка с последующей переработкой гидрида лития в экологически чистый продукт по существующей в настоящее время технологии (см. отчет НТЦ "Энергокосмос", дочернего предприятия ГП "Красная Звезда" Обоснование метода утилизации взрыво-пожароопасных отсеков из гидрида лития ЯЭУ типа "БУК". М., 1997). Known methods for utilizing such protections are based on squeezing a thin-walled case on a press or cutting the shell with an autogenous and breaking the lithium hydride monolith with a jackhammer, followed by processing lithium hydride into an environmentally friendly product using the currently existing technology (see the report of STC Energokosmos, a subsidiary enterprises of the Krasnaya Zvezda state enterprise. Substantiation of the method for utilizing explosive and fire hazardous compartments from lithium hydride of nuclear power plants of the BUK type. M., 1997).

Недостатками этого способа являются значительный экологический вред, наносимый окружающей среде, и невозможность сохранения корпуса РЗ для дальнейшего использования, например для повторного заполнения при отработке технологии заливки гидрида лития. The disadvantages of this method are significant environmental damage to the environment, and the inability to save the housing RZ for future use, for example for refilling when practicing the technology of pouring lithium hydride.

В виду отсутствия до недавнего времени в мировой практике проблемы утилизации радиационных защит из гидрида лития аналогов предлагаемого способа не найдено. In view of the absence until recently in the world practice of the problem of utilization of radiation protection from lithium hydride, analogues of the proposed method were not found.

Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение - обеспечение безопасности и экологической чистоты процесса утилизации гидрида лития, находящегося в корпусе РЗ. The task to which the claimed invention is directed is to ensure the safety and environmental friendliness of the process of disposal of lithium hydride, which is in the housing of the RE.

Технический результат - извлечение гидрида лития из тонкостенного корпуса РЗ без контакта с внешней средой и взаимодействия с кислородосодержащими веществами. EFFECT: extraction of lithium hydride from a thin-walled case of RE without contact with the external environment and interaction with oxygen-containing substances.

Этот результат достигается тем, что РЗ с предварительно срезанной с заливочной горловины крышкой помещают совместно с установленной под ней изложницей в герметичную печь, заполняют ее аргоном, нагревают РЗ со скоростью 100^oC/ч до 710^oC, обеспечивая при этом положительный градиент между низом и верхом порядка 30-50^oC, выдерживают при этой температуре 24 ч, затем охлаждают со скоростью 40-50^oC/ч, откачивают образовавшуюся аргоноводородную газовую смесь, заполняют печь аргоном, после чего вскрывают и извлекают из печи порожний корпус РЗ и изложницу с заполнившим ее гидридом лития, которую затем передают на переработку гидрида лития по штатной технологии путем разложения при реакции с водой без доступа воздуха во взрыво-пожаробезопасный продукт - соли лития.This result is achieved in that the RE with the lid pre-cut from the filler neck is placed together with the ingot mold installed under it in a sealed furnace, filled with argon, the RE is heated at a speed of 100 ^o C / h to 710 ^o C, while ensuring a positive gradient between the bottom and at the top of the order of 30-50 ^o C, kept at this temperature for 24 hours, then cooled at a speed of 40-50 ^o C / h, the resulting argon-hydrogen gas mixture is pumped out, the furnace is filled with argon, and then the empty RP housing and mold are opened and removed from the furnace with lithium hydride that filled it, which is then transferred to lithium hydride for processing according to standard technology by decomposition by reaction with water without air access to an explosion-proof fireproof product - lithium salts.

На чертеже приведена принципиальная схема утилизации РЗ с гидридом лития, выполненной предлагаемым способом. The drawing shows a schematic diagram of the disposal of RE with lithium hydride, made by the proposed method.

Пример выполнения способа. Отсек РЗ 1 с гидридом лития с установленными на узлах крепления технологическими кольцами 2 и 3 помещают вертикально срезанной горловиной вниз в герметичную печь 4, предварительно установив там изложницу 5. Печь герметизируют и наддувают ее аргоном, после чего РЗ нагревают со скоростью 100^oC/ч до 710^oC, обеспечивая при этом положительный градиент между низом и верхом порядка 30-50^oC, выдерживают при этой температуре 24 ч, затем охлаждают со скоростью 40-50^oC/ч. По окончании охлаждения образовавшуюся аргоноводородную газовую смесь откачивают и заполняют печь аргоном. После этого печь вскрывают и извлекают из нее порожний корпус РЗ и изложницу со слившимся в нее гидридом лития, которую затем передают на переработку гидрида лития по штатной технологии в соли лития. Скорость нагрева обуславливается, с одной стороны, необходимостью равномерного нагрева корпуса для предотвращения его деформаций, а с другой, сокращением общего времени процесса.An example of the method. The compartment RZ 1 with lithium hydride with the technological rings 2 and 3 installed on the attachment points is placed vertically with a cut neck down in an airtight furnace 4, having previously installed the mold 5. The furnace is sealed and pressurized with argon, after which the RZ is heated at a speed of 100 ^o C / h to 710 ^o C, while providing a positive gradient between the bottom and top of the order of 30-50 ^o C, maintained at this temperature for 24 hours, then cooled at a speed of 40-50 ^o C / h At the end of cooling, the resulting argon-hydrogen gas mixture is pumped out and the furnace is filled with argon. After that, the furnace is opened and the empty RE case and mold are removed from it with lithium hydride merged into it, which is then transferred to lithium hydride for processing using standard technology in lithium salt. The heating rate is determined, on the one hand, by the need for uniform heating of the casing to prevent its deformation, and on the other, by reducing the overall process time.

Температура нагрева обуславливается температурой плавления самого гидрида лития. The heating temperature is determined by the melting temperature of lithium hydride itself.

Перепад температуры между низом и верхом вытекает из необходимости начала расплавления гидрида лития с области расположения заливочной горловины, находящейся в данном процессе внизу по отношению ко всему отсеку. The temperature difference between the bottom and the top follows from the need to start the melting of lithium hydride from the location of the filler neck, which is in this process below with respect to the entire compartment.

Время выдержки при максимальной температуре следует из необходимости полного освобождения внутреннего объема отсека от гидрида лития. The exposure time at maximum temperature follows from the need to completely free the internal volume of the compartment from lithium hydride.

Скорость охлаждения соответствует температурному режиму, полученному при отключении нагревательных элементов печи. Ее величина меньше скорости нагрева и тем самым обеспечивает условия, исключающие деформацию корпуса. The cooling rate corresponds to the temperature regime obtained when the heating elements of the furnace are turned off. Its value is less than the heating rate and thereby provides conditions that exclude the deformation of the housing.

Температуру гидрида лития регистрируют термоэлектрическими термометрами 6, установленными на РЗ и изложнице. The temperature of lithium hydride is recorded by thermoelectric thermometers 6 mounted on the RE and the mold.

Предварительный анализ приведенного процесса и оценочные тепловые расчеты показали возможность использования для его реализации с соответствующей доработкой промышленной установки, предназначенной для заполнения РЗ гидридом лития. A preliminary analysis of the above process and estimated thermal calculations showed the possibility of using for its implementation with appropriate refinement of an industrial installation designed to fill RE with lithium hydride.

Таким образом, заявленный способ позволяет утилизировать РЗ из гидрида лития любой конструкции, сохраняя при этом ее корпус и обеспечивая экологическую чистоту окружающей среды и безопасность проводимого процесса. Thus, the claimed method allows you to utilize RE from lithium hydride of any design, while maintaining its body and ensuring an environmental clean environment and the safety of the process.

Сохранение корпуса радиационной защиты имеет существенное значение, т.к. позволяет его дальнейшее использование при отработке технологических режимов заливки гидрида лития при изготовлении радиационных защит новой конструкции, экономя при этом значительные средства и время на изготовление дополнительных корпусов. The preservation of the radiation protection enclosure is essential because allows its further use in the development of technological regimes of pouring lithium hydride in the manufacture of radiation shields of a new design, while saving significant funds and time for the manufacture of additional cases.

Claims

A method for the disposal of radiation protection from lithium hydride, including removing the lid from its filler neck, placing radiation protection together with the mold installed under it in a sealed furnace, filling the furnace with argon, heating the radiation protection at a rate of 90-100 ° C / hour to 710 ° C, while providing a positive gradient between the bottom and top of the order of 30 - 50 ° C, keeping at this temperature for 24 hours, cooling at a speed of 40 - 50 ° C / h, pumping out the resulting argon-hydrogen gas mixture, filling the furnace with argon, after which o opening and removing from the furnace an empty radiation protection enclosure and a mold with lithium hydride filling it.