КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель контейнера для радиоактивных отходов относится к емкостям для транспортирования и/или штабелирования грузов, а именно к защитным контейнерам для размещения изделий специальной техники, преимущественно к металлическим или железобетонным или бетонным контейнерам, в том числе предназначенным для транспортирования твердых и отвержденных радиоактивных отходов (далее РАО) атомных электростанций и спецпредприятий, гражданских и военных судов с ядерными реакторами, а также химических и иных производств, например, отработавшего ядерного топлива, а также для их длительного хранения посредством пакетирования.
Анализ уровня техники в указанной области показал, что известен контейнер для захоронения и/или транспортирования РАО, содержащий корпус, образованный днищем, боковой оболочкой, выполненной в виде восьмигранной призмы с чередующимися узкими и широкими боковыми гранями, сопряженными своей верхней торцевой поверхностью с герметизируемой крышкой, выполненной с патрубком подачи цементирурующего материала, такелажные узлы, расположенные симметрично оппозитно относительно вертикальной оси корпуса на наружной поверхности узких боковых граней корпуса и содержащие каждый строповочный элемент с отверстием для захвата подъемно-транспортным средством (Патент РФ на полезную модель №98844, МПК: G21F 5/00, публ. 27.10.2010 г.).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, обеспечиваемого заявляемым устройством, обуславливается тем, что форма и расположение перпендикулярно стенкам корпуса строповочного элемента приводят при его переносе к появлению в нем вертикальных трещин, что может привести к недостаточной надежности конструкции, падению контейнера с РАО и, следовательно, к недостаточной безопасности обслуживания персоналом.
Известно устройство контейнера с радиоактивными материалами со съемным такелажным узлом для его транспортирования, содержащее корпус, образованный днищем и боковой оболочкой, сопряженной своей верхней торцевой поверхностью с герметизируемой крышкой, такелажные узлы, расположенные симметрично оппозитно относительно вертикальной оси корпуса на боковой оболочке и содержащие каждый строповочный элемент для захвата подъемно-транспортным средством, жестко закрепленный на опорной штанге, жестко закрепленной на боковой оболочке корпуса, страховочную подпорку (Патент на изобретение Франции, №2902571, МПК: G21F 5/14, публ. 21.12.2007 г.).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, обеспечиваемого заявляемым устройством, обуславливается тем, что опорная штанга такелажного узла прикреплена посредством крепежных элементов в виде болтового соединения к верхней поверхности контейнера и при возникновении вертикальных подъемных сил при переносе контейнера, особенно, при его большом объеме, возможно появление трещин на болтовых соединениях. Кроме того, выполнение строповочного элемента в виде цапфы, установленной в отверстие опорной штанги, приведет при воздействии указанных сил к появлению трещин в ее верхней части, что в суммарном итоге снижает эксплуатационную надежность конструкции аналога и приводит к радиоактивной опасности.
Из известных устройств наиболее близким к заявляемому является контейнер для транспортировки и хранения радиоактивных материалов, содержащий корпус, образованный днищем и боковой оболочкой, сопряженной своей верхней торцевой поверхностью с герметизируемой крышкой, выполненной с патрубком подачи цементирующего материала, такелажные узлы, расположенные симметрично оппозитно относительно вертикальной оси корпуса на наружной поверхности боковой оболочки и содержащие каждый строповочный элемент, выполненный в виде петлеобразной проушины для захвата подъемно-транспортным средством, жестко закрепленной на горизонтально расположенной опорной штанге, взаимодействующей верхней частью со страховочной подпоркой, жестко закрепленной на боковой оболочке корпуса (Патент на изобретение WO №2008/082711, МПК: G21F 5/00, публ. 24.08.2007 г., ИСМ, вып.99, №7/2009 г. стр.26).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, обеспечиваемого заявляемым устройством, обуславливается тем, что петлеобразная проушина строповочного элемента выполнена лишь с одним закреплением на опорной штанге, которая при этом смонтирована подвижно в отверстиях строповочных подпорок для обеспечения возможности поворота петлеобразной проушины, что может привести к появлению трещин в местах соединения опорной штанги с проушиной, а также в местах касания штанги с подпорками. Вследствие этого, указанная конструкция не является достаточно надежной при эксплуатации, а, следовательно, и не является радиоактивно безопасной.
При разработке заявленного устройства была поставлена задача повышения радиационной безопасности при транспортировке и/или штабелировании контейнера для РАО.
При решении поставленной задачи был достигнут технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационной надежности контейнера путем изменения конструкции такелажного узла, позволяющего более надежно закрепить его на стенках контейнера и не допустить благодаря этому креплению появления трещин а также расширить ассортимент обслуживаемых контейнеров по тоннажу.
Указанный технический результат получен устройством заявляемого контейнера для РАО, которое содержит корпус, образованный днищем и боковой оболочкой, сопряженной своей верхней торцевой поверхностью с герметизируемой крышкой, выполненной с патрубком подачи цементирующего материала, такелажные узлы, расположенные симметрично оппозитно относительно вертикальной оси корпуса на наружной поверхности боковой оболочки и содержащие каждый строповочный элемент, выполненный в виде петлеобразной проушины для захвата подъемно-транспортным средством, жестко закрепленной на горизонтально расположенной опорной штанге, взаимодействующей верхней частью со страховочной подпоркой, жестко закрепленной на боковой оболочке корпуса.
Новым в устройстве указанного контейнера является то, что опорная штанга каждого такелажного узла жестко закреплена на боковой оболочке корпуса, петлеобразная проушина строповочного элемента выполнена с возможностью ее опирания на, по меньшей мере, одну страховочную подпорку, параллельной плоскости боковой оболочки корпуса, и с удлиненной вниз частью, соединенной поочередно с опорной штангой и боковой оболочкой корпуса, причем строповочный элемент смонтирован со смещением по продольной оси опорной штанги на оптимальное расстояние от ее середины.
Кроме того, боковая оболочка корпуса может быть выполнена в виде восьмигранной призмы с чередующимися узкими и широкими боковыми гранями, а такелажные узлы могут быть расположены на узких боковых гранях боковой оболочки корпуса.
Страховочные подпорки могут быть выполнены в виде вертикальных пластин, нижняя грань которых выполнена повторяющей форму опорной штанги, а наружная торцевая грань взаимодействующей с петлеобразной проушиной строповочного элемента.
Крышка может быть выполнена с выборкой по периметру, оснащенной посадочными отверстиями для прохождения через них крепежных элементов.
Удлиненная вниз часть петлеобразной проушины может быть выполнена в виде изогнутого профиля, переходящего снизу в выпрямленную часть, прикрепленных соответственно к опорной штанге и боковой оболочке корпуса.
Во внутреннюю полость контейнера может быть введено устройство равномерной подачи цементирующей материала, содержащее подающий трубопровод, соединенный входом с патрубком подачи цементирующего материала, а выходом с системой перфорированных фасонных трубопроводов.
Крышка контейнера может быть оснащена приспособлением для ее захвата, выполненным с возможностью его укладки в горизонтальное положение.
Устройство контейнера для РАО марки КРАД-1,36 представлено на чертежах, где изображено на:
Фиг.1 - вид устройства спереди;
Фиг.2 - вид в плане;
Фиг.3 - вид А на такелажный узел на Фиг.2 в увеличенном масштабе;
Фиг.4 - разрез Б-Б на Фиг.2 в увеличенном масштабе;
Устройство контейнера для РАО марки КРАД-1,36, предназначенного для его транспортировки и/или штабелирования, содержит корпус 1, выполненный, например, из металла, либо металлобетона или бетона, образованный днищем 2, боковой внешней оболочкой, в виде предпочтительно, восьмигранной призмы с чередующимися узкими 3 (Фиг.1) и широкими 4 боковыми гранями, сопряженными своей верхней торцевой поверхностью со съемной герметизируемой в дальнейшем крышкой 5 (Фиг.2), выполненной по форме корпуса, и с патрубком 6 подачи цементизирующего материала во внутреннюю полость контейнера 1 для приготовления кондиционированных форм РАО. На наружной поверхности каждой узкой грани 3 боковой оболочки корпуса смонтированы такелажные узлы, расположенные симметрично оппозитно относительно вертикальной оси корпуса. Каждый такелажный узел содержит строповочный элемент 7 (Фиг.3), горизонтально расположенную опорную штангу 8, выполненную, например, в виде полого или монолитного горизонтального стержня, и страховочные подпорки 9, выполненные в виде вертикально установленных пластин, предпочтительно четного количества, например, четыре в каждом такелажном узле. Строповочный элемент 7 выполнен монолитным в виде петлеобразной проушины 10 с отверстием 11 под захват контейнера подъемно-транспортным средством, жестко закрепленной, например, сваркой на горизонтально расположенной опорной штанге 8, и с удлиненной вниз частью, состоящей из изогнутого профиля 12 (Фиг.4), верхняя часть которого закреплена, например, сваркой на опорной штанге 8, и переходящего снизу в выпрямленную часть 13, жестко прикрепленной, например, сваркой к узкой боковой грани 3 корпуса. Верхняя часть опорной штанги 8 выполнена взаимодействующей с ответной нижней гранью 14 страховочной подпорки 9, повторяющей по форме форму опорной штанги 8, путем обеспечения возможности опирания на нее. Наружная торцевая грань 15 по, меньшей мере, одной, предпочтительно двух, страховочных подпорок 9 выполнена взаимодействующей с петлеобразной проушиной 10 с возможностью ее опирания на подпорку, а ее другая грань 16 жестко закреплена на узкой боковой грани 3 боковой оболочки корпуса. Продольная плоскость петлеобразной проушины смонтирована параллельной плоскости узкой грани 3 боковой оболочки корпуса. Строповочный элемент 7 расположен на опорной штанге 8, жестко закрепленной по ее продольной длине на боковой оболочке корпуса, со смещением в сторону, например, вправо по ее продольной оси на оптимальное расстояние L от ее середины. Смещение петли на оптимальное расстояние в одну сторону позволяет увеличить плечо момента прикладывания оппозитно направленных сил воздействия на контейнер, что повышает надежность транспортировки. Оптимальное расстояние зависит от весовых характеристик контейнера, его габаритных размеров и вида подъемно-транспортного оборудования и определяется расчетным путем для каждого конкретного вида контейнера. Так как такелажные узлы, а, следовательно, и его строповочные элементы расположены оппозитно и симметрично относительно центра контейнера, то, чем больше будет плечо, тем надежнее будет производиться перенос конструкции.
Крышка контейнера может быть выполнена с выборкой 17 (Фиг.2) по периметру, концентрично расположенной относительно ее центра, ограниченной боковой стенкой 18 крышки, и оснащенной посадочными отверстиями 19 для прохождения через них крепежных элементов 20, например, замоноличиваемых болтов с ответными гайками для соединения крышки с корпусом. Возможно иное конструктивное выполнение крышки.
Герметичность соединения «крышка-корпус» обеспечивается применением прокладочного материала (на чертеже не показан).
Для равномерной подачи цементирующего материала, например, различных смесей цемента, возможно использование в полости контейнера марки КРАД-1,36 устройства равномерной подачи цементирующего материала, содержащего подающий трубопровод 21 (Фиг.1), соединенный своим входом с патрубком 6 подачи цементирующего материала, а выходом с системой перфорированных фасонных трубопроводов 22. Возможно выполнение конструкции контейнера без использования устройства равномерной подачи цементизирующего материала.
В целях перемещения крышки она оснащена приспособлением 23 для ее захвата, выполненным с возможностью его укладки в горизонтальное положение, путем, например, шарнирной установки.
Монтаж описанного выше контейнера производится следующим образом.
В заводских условиях располагают корпус 1 контейнера на опорном фундаменте и при снятой крышке 5 в его внутреннюю полость устанавливают устройство равномерной подачи цементирующего материала. Приваривают сваркой к узким граням 3 горизонтально располагаемую опорную штангу 8 вдоль всей ее длины, на которую устанавливают сверху опирающиеся на ее поверхность нижние грани 14 страховочных подпорок 9, грани 16 которых прикрепляют сваркой к узким граням 3 корпуса. Со сдвигом на оптимальное расстояние L, например, на 30 мм, устанавливают вертикально строповочный элемент 7, с упиранием его в, по меньшей мере одну, предпочтительно две наружные грани 15 страховочной подпорки и приваривают его нижнюю часть петлеобразной проушины 10 и верхнюю часть изогнутого профиля 12 к опорной штанге 8, а выпрямленную часть 13 к узкой грани 3. При этом верхняя часть строповочного элемента в виде петлеобразной проушины 10 монтируется параллельной плоскости узкой грани. Надевают посредством приспособления для захвата крышки 23, например, используя траверсу (на чертеже не показана), крышку таким образом, чтобы крепежные элементы 20 прошли сквозь посадочные отверстия 19 периферической выборки 17, а наружный конец трубопровода 21 попал во штуцер патрубка подачи цементирующего материала 6, надевают на крепежные элементы 20, например, болты, соответствующие шайбы и навинчивают на них гайки.
Грузоподъемным механизмом захватывают собранный контейнер за петлеобразные проушины 10 такелажных узлов, установленных на узких гранях, и транспортируют готовый контейнер к месту заполнения его РАО.
Работа устройства заключается в следующем.
Грузоподъемным механизмом с помощью приспособления для захвата крышки 23 снимают крышку, заполняют полость контейнера твердыми или отверждаемыми радиоактивными отходами и вновь устанавливают крышку на корпус как описано выше.
Подводят рукава распределительного устройства (на чертеже не показано) к штуцеру, заливают отверждающий материал с высокопроникающим цементом, например, самоотверждающийся бетон, который, проходя по подающему трубопроводу 21, попадает в перфорированные трубы 22, а из них через отверстия во внутреннюю полость контейнера, равномерно растекаясь сначала по дну камеры, а затем поднимаясь вверх, самоуплотняясь и исключая появление воздушных пустот. После окончания заполнения наружный конец подающего трубопровода закрывают заглушкой (на чертеже не показана).
Далее контейнер марки КРАД-1,36 транспортируют посредством тех же такелажных узлов, захватывая перегрузочным механизмом за петлеобразные проушины 10, на транспорт к месту захоронения, либо штабелируют для дальнейшей транспортировки с целью захоронения на указанном месте. Указанная конструкция позволяет, по сравнению с прототипом безопасно осуществлять перенос грузозахватным устройством, пропущенным в отверстия 11 проушин 10, контейнеров достаточно большего объема заполнения РАО, так как во-первых в ней опорная штанга жестко прикреплена к корпусу вдоль всей ее длины, во-вторых при возникновении направленных вертикально вверх сил натяжения петлеобразной проушины при воздействии грузозахватного устройства, она удерживается за счет ее тройного крепления: к опорной штанге, как креплением нижнего конца проушины, так и креплением изогнутого профиля, а также и крепления выпрямленной части 13 к оболочке корпуса. В-третьих возникшая сила натяжения, направленная вверх, частично компенсируется противовоздействием (гашением) встречно направленной силы за счет упора штанги 8 в нижние грани 14 страховочных подпорок, а также за счет упора проушины в наружную грань 15, по меньшей мере, одной страховочной подпорки. Указанные причины позволяют предотвратить появление трещин в конструкции такелажного узла, а также корпуса контейнера. В соответствии с вышеизложенным следует, что указанная конструкция позволяет повысить эксплуатационную надежность конструкции, в том числе для контейнеров больших объемов загрузки, что приводит к ее радиоактивной безопасности.
Возможность осуществления заявляемого контейнера подтверждается использованием известных средств и недефицитных материалов, в том числе представленных на уровне функционального обобщения, используемых в области ядерной техники, и с достижением технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности, а, следовательно, радиоактивной безопасности контейнера за счет увеличения жесткости конструкции и введения подстраховочных элементов, гасящих направленные вверх силы натяжения конструкции от воздействия погрузочно-разгрузочного оборудования, что одновременно позволяет осуществить перенос контейнеров с весом более, нежели у прототипа.