УПАКОВОЧНЫЙ КОМПЛЕКТ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ИЗДЕЛИЯ С РАДИОАКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВОМ
CONTAINER FOR STORAGE AND TRANSPORTATION OF RADIOACTIVE COMPONENTS

Транспортный упаковочный комплект (ТУК) относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в частности к устройствам для длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе авиационным транспортом.
Транспортный упаковочный комплект предназначен для перевозки радионуклидного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) автомобильным, железнодорожным и воздушным транспортом. При этом согласно требованиям правил безопасной перевозки радиоактивных материалов, TS-R-1, издание 2009 г., МАГАТЭ, Вена (далее - TS-R-1) и федеральных норм и правил в области использования атомной энергии «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04» (далее - НП-053-04) ТУК, как упаковка типа С, должен выдерживать нагрузки, имитирующие аварийные ситуации при транспортировке различными видами транспорта (удары, пожар и т.д.). Особенностью РИТЭГ является, с одной стороны, наличие в его составе теплового радионуклидного блока (ТБ), а с другой, - выведение его из рабочего состояния при определенных температурах. Таким образом, одной из главных задач, помимо обеспечения безопасности при перевозке радиоактивного материала, входящего в состав РИТЭГ, является отвод тепла, выделяемого ТБ, в окружающую среду.
Известен упаковочный комплект транспортный для хранения и транспортирования плоских источников ионизирующих излучений (п. РФ №26863, опубл. 20.12.2002), включающий охранную тару и герметичный защитный контейнер для хранения и транспортирования плоских, в том числе и открытых источников ионизирующих излучений. Герметичный защитный контейнер выполнен из коррозионно-стойкой стали в виде двух плоских дисков, которые герметизируются через прокладку из отожженной меди болтами, затягиваемыми через динамометр контролируемым усилием, а внутри защитного контейнера устанавливается кольцевая кассета, состоящая из трех элементов: нижнего кольца, на которое укладывается и крепится промежуточное кольцо с отверстиями для размещения плоских источников ионизирующих излучений, и верхнего кольца, которым источники фиксируют в гнездах путем стяжки верхнего и нижнего колец специальными винтами, не выходящими после стяжки за габариты толщины кассеты, контейнер устанавливают внутри транспортной тары и фиксируют прокладками из негорючего материала.
Недостатком данного упаковочного комплекта является отсутствие штуцера с клапаном в кольцах внутреннего контейнера, что не позволяет стравливать газ, появляющийся при радиоактивном распаде; незащищенность крепежных элементов внутреннего контейнера, что не обеспечивает их целостность при аварийных воздействиях; наличие острых ребер и разнотолщинность стенок внутреннего контейнера, что снижает его прочность при ударных воздействиях; отсутствие демпфирующих элементов в прокладках из негорючего материала транспортного контейнера, которые должны обеспечивать вибропрочность конструкции при транспортировке; а также отсутствие необходимого теплоотвода от перевозимого изделия в окружающую среду.
В качестве прототипа выбрана контейнерная система для транспортировки и хранения высокорадиоактивных материалов (п. РФ №2298242, опубл. 27.04.2007), включающая в себя внешний контейнер, охватывающий по меньшей мере один внутренний контейнер, в котором расположен радиоактивный материал. Внутренний контейнер подпружиненно установлен во внешнем контейнере, на внутренней поверхности боковой стороны, на крышке и дне которого расположены направленные во внутреннее пространство внешнего контейнера пружинящие элементы.
Недостатком данной контейнерной системы является наличие пружинящих элементов у внешнего контейнера, работающих во всех направлениях, что обуславливает их низкую резонансную частоту при большой жесткости пружинящих элементов, и обладающих низкой теплопроводностью, что препятствует отводу тепла от радионуклидного источника в окружающую среду.
Задачей данного изобретения является создание упаковочного комплекта для обеспечения возможности длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных веществ, в том числе авиационным транспортом, который к тому же способствовал бы отведению тепла от перевозимого РИТЭГ.
Техническим результатом является повышение стойкости защитного контейнера к аварийным факторам высокой интенсивности, возникающим при аварии транспортных средств (например, самолета), снижение температуры перевозимого устройства с целью его сохранения при перевозке и хранении.
Задача решается тем, что в упаковочном комплекте для хранения и транспортировки изделия с радиоактивным веществом, содержащем внешний контейнер, внутренний контейнер, в котором расположено изделие с радиоактивным веществом, внешний контейнер состоит из основания, имеющего в составе демпфирующий элемент, и колпака, имеющего слоистую структуру, между ним и внутренним контейнером установлен кольцевой демпфер. Изделие с радиоактивным веществом размещено в герметичной капсуле, установленной во внутреннем контейнере, внешняя сторона которой выполнена с демпфирующими элементами. Между капсулой и основанием установлен тепловой мост, при этом демпфирующий элемент заключен между двух плит и кольцом и состоит из по крайней мере двух концентрических обечаек, соединенных ребрами в виде лучей, и обеспечивает поглощение энергии при механических воздействиях, а также отвод тепла, поступающего от радионуклидного источника, в окружающую среду. Капсула имеет клапан для заполнения ее инертным газом. Тепловой мост выполнен в виде двух плоских площадок, соразмерных площади соприкасающихся поверхностей, соединенных между собой теплоотводящими элементами. Слоистая структура колпака включает наружную и внутреннюю металлические оболочки с заключенным между ними слоем металлических плиток, которые выполнены в форме прямоугольных сегментов цилиндра. Внутренний контейнер содержит выполненные из древесины, облицованные нержавеющей сталью корпус и крышку, при этом корпус имеет выемку, в которой размещена крышка. Между древесиной и облицовкой из нержавеющей стали имеются теплоизоляционные плитки. Теплоизоляционные плитки выполнены из базальтового волокна. В корпусе внутреннего контейнера размещен герметичный металлический сосуд с фланцем, зажатый между корпусом и крышкой внутреннего контейнера при помощи крепежных элементов. Герметичная капсула размещена в герметичном металлическом сосуде и сверху поджата упругими элементами. Штуцер капсулы имеет клапан, герметизирующий полость капсулы металлической прокладкой. На торцевой поверхности колпака с внешней стороны имеются ребра жесткости. Основание и колпак имеют соединенные между собой крепежными элементами фланцы, между которыми установлен кольцевой демпфер.
Упаковка, включающая внешний прочный контейнер, содержащий колпак и основание, соединенные между собой при помощи крепежных элементов и кольцевого демпфирующего элемента, обеспечивает прочность соединения и нераскрытие стыка при аварийных ударных воздействиях. Установленный между фланцами основания и колпака кольцевой демпфер необходимой жесткости позволяет повысить податливость соединения фланцев при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить нераскрытие стыка внешнего контейнера.
Упаковка также включает внутренний демпфирующий контейнер, жестко закрепленный во внешнем контейнере. Как внешний, так и внутренний контейнеры предназначены для поглощения энергии при ударных воздействиях.
Пружинные элементы, имеющиеся с наружной стороны крышки капсулы, обеспечивают необходимое усилие поджима капсулы во внутреннем сосуде демпфирующего контейнера и вибропрочность конструкции при транспортной вибрации.
На чертеже показан продольный разрез упаковочного комплекта для транспортировки и хранения изделия с радиоактивным веществом.
ТУК включает внешний прочный контейнер 1, внутренний демпфирующий контейнер 2 и герметичную капсулу 3.
Внешний прочный контейнер 1 цилиндрической формы состоит из основания 4 и колпака 5, причем последний имеет слоистую конструкцию, включающую наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки с заключенными между ними прочными плитками 8, расположенными в один слой. На торцевой поверхности колпака 5 с внешней стороны имеются ребра жесткости 9, обеспечивающие прочность конструкции.
Основание 4 и колпак 5 имеют фланцы 10, которые соединяются при помощи закрепленных на основании 4 болтов и гаек. Между фланцами 10 установлен кольцевой демпфер 11 необходимой жесткости, позволяющий повысить податливость соединения фланцев 10 при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить нераскрытие стыка внешнего контейнера.
Основание 4 имеет в своем составе демпфирующий элемент 12, заключенный между двух плит 13 и 14 и кольца 15 и состоящий из ряда концентрических обечаек 16, соединенных ребрами 17 в виде лучей, обеспечивающий поглощение энергии при механических воздействиях, а также отвод тепла, поступающего от радионуклидного источника, в окружающую среду.
Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет корпус 18, крышку 19 и зажимаемый между ними цилиндрический сосуд 20. Корпус 18 и крышка 19 включают наружную оболочку 21 из нержавеющей стали и демпфирующий слой 22 из дерева, пропитанного биоогнезащитным составом. Корпус 18 и крышка 19 соединяются между собой при помощи винтов. Сосуд 20 из нержавеющей стали также имеет корпус 23 и крышку 24, соединяемые между собой винтами. В крышке 24 цилиндрического сосуда 20 имеется штуцер 25, за который сосуд 20 можно поднимать и через который он может заполняться инертным газом. В штуцере 25 имеется клапан 26, герметизируемый металлической прокладкой 27.
Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет устройство теплоотвода, состоящее из двух плит 28 и 29 с высокой теплопроводностью, расположенных на внутренней и наружной поверхностях днища внутреннего контейнера, соединенных рядом стержней 30 (пятью), выполненных из того же материала, что и плиты, и располагающихся симметрично относительно оси контейнера, один из которых, находящийся в центре, имеет больший диаметр.
Конструкция капсулы 3 включает корпус 31 и крышку 32, соединяемые винтами. Между корпусом 31 и крышкой 32, имеющими элементы обеспечения герметичности, расположена резиновая герметизирующая прокладка 33. В крышке 32 капсулы 3 имеется клапан 34, через который она может заполняться инертным газом, герметизируемый металлической прокладкой 35. С внутренней и наружной сторон крышки капсулы расположены пружины 36 и 37, посредством которых перевозимый РИТЭГ поджимается в капсуле 3, а сама капсула - в цилиндрическом сосуде 20. Поджатие и фиксация перевозимого РИТЭГ в радиальном направлении осуществляется с помощью втулки 38. Толщина корпуса 31 и крышки 32 капсулы 3 и имеющиеся на них проточки обеспечивают сохранность устанавливаемого в капсулу изделия (на чертеже представлено пунктирными линиями) при всех регламентированных аварийных воздействиях на транспортный упаковочный комплект с изделием, отвечающих требованиям при воздушном транспортировании.
Внешний прочный контейнер 1 имеет на боковой поверхности четыре проушины 39 для подъема транспортного упаковочного комплекта и крепления ТУК в транспортном средстве.