КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды, к защитным устройствам от радиоактивного излучения, а точнее к металлическим контейнерам, предназначенным для обращения с радиоактивными отходами (РАО), а именно для их сбора, транспортировки, перевода в стабильную форму и размещения в условиях безопасных для длительного хранения. Наиболее эффективно заявляемая полезная модель может быть реализована при консервации радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности атомных электростанций, спецпредприятий, а также химических и иных производств и может быть использована в инженерных сооружениях с размещением в поверхностных или подземных хранилищах.
Анализ уровня техники в указанной области показал, что известен контейнер для радиоактивных отходов, 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 полезную модель RU 120277 U1, МПК: G21F 5/00, опубл. 10.09.2012 Бюл. №25).
Невозможность достижения технического результата, обеспечиваемого заявленным устройством, обуславливается тем, что контейнер аналога конструктивно усложнен за счет наличия в нем дублирующих такелажных узлов на корпусе. Наличие опорных деталей подающего трубопровода и его конструкция также усложняют и увеличивают стоимость изготовления контейнера. Кроме того указанный контейнер имеет патрубок подачи отверждающего материала, выступающий над крышкой и не приспособлен для его штабелирования, что согласно нормативам, принятым в атомной энергетике, является необходимым особым условием эксплуатации контейнеров с радиоактивным материалом при их хранении. Конструкция контейнера не позволяет использовать вилочный погрузчик, а конструкция крышки контейнера затрудняет доступ к подающему трубопроводу отверждающего материала, что снижает безопасность обслуживания контейнера. Отсутствуют демпфирующие элементы на днище, что также снижает возможность обеспечения безопасности при случайном ударе контейнера.
Известен контейнер для радиоактивных отходов, содержащий корпус параллелепипедной формы, образованный каркасом, облицованным листовыми панелями, закрепленными на горизонтальных нижних и верхних, а также вертикальных угловых несущих элементах каркаса с образованием боковых и торцевых стенок и днища, и съемной герметизируемой крышкой, выполненной с патрубком подачи цементирующего материала и с захватными элементами. Строповочные элементы контейнера, выполненные каждый с отверстием для захвата подъемно-транспортным средством, расположены симметрично-оппозитно относительно вертикальной оси корпуса и жестко закреплены на наружной боковой поверхности вертикальных угловых несущих элементов (Патент на полезную модель RU 119926 U1, МПК: G21F 5/00, опубл. 27.08.2012 Бюл. №24).
Невозможность достижения технического результата, обеспечиваемого заявленным устройством, обуславливается тем, что конструкция подающего трубопровода данного аналога, усложняет изготовление контейнера в целом и увеличивает его стоимость. Кроме того, указанный контейнер не приспособлен для штабелирования, в связи с наличием на крышке контейнера патрубка подачи отверждающего материала и неудачном размещении строповочных элементов, что не позволяет выполнять нормативы, принятые в атомной энергетике, являющиеся необходимым условием эксплуатации контейнеров с радиоактивным материалом при их хранении. Конструкция контейнера не позволяет использовать вилочный погрузчик. Конструкция крышки затрудняет доступ к подающему трубопроводу отверждающего материала, что снижает безопасность обслуживания контейнера. Отсутствие демпфирующих элементов на днище снижает безопасность эксплуатации контейнера при случайном ударе.
Из известных устройств наиболее близким к заявляемому является контейнер для захоронения и/или транспортирования радиоактивных отходов содержащий корпус со стенками и днищем, крышку с концентрично расположенными на ней отверстиями для крепежных элементов и ребрами жесткости, расположенными с возможностью взаимоукладывания на них демпфирующих элементов, смонтированных на нижней поверхности днища контейнера, и сопрягаемую через герметизирующую прокладку с верхней поверхностью корпуса. Контейнер снабжен патрубком для установки датчика уровня, приспособлением для истечения воздуха, штуцером прямой подачи отверждающего материала, подающим трубопроводом отверждающего материала, штуцером подающего трубопровода отверждающего материала, перфорированным коллектором, расположенным по внутренней поверхности днища контейнера для подачи отверждающего материала снизу контейнера (Патент на полезную модель РФ №98844, МПК: G21F 5/00, опубл. 27.10.2010 Бюл. №30).
Причинами препятствующими получению требуемого технического результата являются:
- соединение штуцера подающего трубопровода отверждающего материала, расположенного на крышке корпуса, с подающим трубопроводом отверждающего материала расположенного в корпусе контейнера, через герметизирующую прокладку, не имеет достаточной надежности при повышенном давлении поступающего отверждающего материала, что приводит к ее деформации, разрушению, разгерметизации указанного соединения, протечкам и выходу отверждающего материала контактировавшего с радиоактивными отходами наружу, снижая качество отверждения радиоактивных отходов, радиационную защиту и экологическую безопасность контейнера;
- всплывающие, во время заполнения контейнера отверждающим материалом, фрагменты радиоактивных отходов приводят к разрушению датчика уровня, в результате чего нарушается контроль за процессом заполнения контейнера отверждающим материалом, нарушаются технологические требования процесса и качество отверждения радиоактивных отходов, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и радиационной защиты контейнера;
- размещение ребер жесткости на осях симметрии узких граней крышки приводит к необоснованному увеличению количества крепежных элементов, обслуживание которых увеличивает время проведения работ с радиационно-опасными материалами, что снижает безопасность обслуживания контейнера;
- в конструкции прототипа не предусмотрено наличие на корпусе контейнера направляющих элементов для установки крышки, что приводит к деформации и выходу из строя крепежных элементов, препятствующей обеспечению требуемой надежности герметичного соединения крышки с корпусом контейнера и опасности выхода отверждающего материала контактировавшего с радиоактивными отходами наружу, что снижает экологическую безопасность контейнера.
Совокупность указанных недостатков конструкции прототипа: пониженная радиационная защита, пониженная экологическая безопасность, низкая эксплуатационная надежность и безопасность обслуживания контейнера, приводит к несоответствию требований нормативов, предъявляемых к защите от радиационной опасности, и, следовательно, к нарушению требований нормативов, предъявляемых к защите окружающей среды.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение качества отверждения радиоактивных отходов; повышение радиационной защиты контейнера; повышение экологической безопасности контейнера; повышение эксплуатационной надежности и безопасности обслуживания контейнера.
При решении указанной задачи был достигнут технический результат, заключающийся в повышении экологической безопасности контейнера путем разработки конструкции, позволяющей исключить протечки и выход отверждающего материала контактировавшего с радиоактивными отходами наружу за счет размещения штуцера подающего трубопровода отверждающего материала и штуцера прямой подачи отверждающего материала на корпусе контейнера, предотвратить разрушение датчика уровня, контролирующего процесс заполнения контейнера отверждающим материалом за счет снабжения его защитным экраном, сократить время проведения работ с радиационно-опасными материалами при обслуживании контейнера за счет уменьшения количества крепежных элементов, обеспечить надежность герметичного соединения крышки с корпусом контейнера за счет использования штуцера подающего трубопровода отверждающего материала, штуцера прямой подачи отверждающего материала и патрубка датчика уровня в качестве направляющих.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что контейнер для радиоактивных отходов содержит корпус со стенками и днищем, крышку с концентрично расположенными на ней отверстиями для крепежных элементов и ребрами жесткости, расположенными с возможностью взаимоукладывания на них демпфирующих элементов, смонтированных на нижней поверхности днища контейнера, и сопрягаемую через герметизирующую прокладку с верхней поверхностью корпуса; контейнер снабжен патрубком для установки датчика уровня, приспособлением для истечения воздуха, штуцером прямой подачи отверждающего материала, подающим трубопроводом отверждающего материала, штуцером подающего трубопровода отверждающего материала, перфорированным коллектором, расположенным по внутренней поверхности днища контейнера.
Новым в конструкции контейнера является то, что штуцер подающего трубопровода отверждающего материала расположен на подающем трубопроводе отверждающего материала и закреплен на верхней поверхности корпуса, штуцер прямой подачи отверждающего материала и патрубок датчика уровня расположены на верхней поверхности корпуса, корпус снабжен защитным экраном датчика уровня, на осях симметрии узких граней крышки расположены отверстия для крепежных элементов, крышка имеет отверстия для штуцера подающего трубопровода отверждающего материала, штуцера прямой подачи отверждающего материала и патрубка для установки датчика уровня, с возможностью их использования в качестве направляющих.
Устройство контейнера представлено на чертежах, фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, где:
фиг. 1 - общий вид контейнера для радиоактивных отходов;
фиг. 2 - вид контейнера для радиоактивных отходов в разрезе по A-A на фиг. 1;
фиг. 3 - вид контейнера для радиоактивных отходов в разрезе по Б-Б на фиг. 1;
фиг. 4 - вид контейнера для радиоактивных отходов снизу;
фиг. 5 - вид В на фиг. 2;
фиг. 6 - вид Г на фиг. 2;
фиг. 7 - вид контейнера для радиоактивных отходов в разрезе по Д-Д на фиг.1;
фиг. 8 - вид контейнера для радиоактивных отходов сверху.
Контейнер для радиоактивных отходов содержит металлический корпус 1 (фиг. 1) выполненный в виде восьмигранной призмы и образованный фланцем 2 (фиг. 2 и 7), стойками 3 (фиг. 2 и 3), рамой 4 (фиг. 2 и 3), широкими боковыми листами 5 (фиг. 2), узкими боковыми листами 6 (фиг. 2), образующими стенки корпуса 1, и днищем 7 (фиг. 1) с демпфирующими элементами 8 (фиг. 1 и 4). Контейнер снабжен такелажными узлами 9 (фиг. 1), расположенными на узких гранях корпуса 1. Рама 4 содержит перфорированный коллектор 10 (фиг. 2 и 3) соединенный с подающим трубопроводом отверждающего материала 11 (фиг. 2 и 5), имеющим штуцер подающего трубопровода отверждающего материала 12 (фиг. 5 и 8), расположенный на фланце 2. Корпус 1 снабжен штуцером прямой подачи отверждающего материала 13 (фиг. 6 и 8) расположенным на фланце 2, патрубком датчика уровня 14 (фиг. 7 и 8) расположенным на фланце 2 и защитным экраном датчика уровня 15 (фиг. 7). Сверху контейнер закрыт съемной крышкой 16 (фиг. 1), выполненной по форме корпуса 1, и сопрягаемой с корпусом 1 посредством концентрично расположенных крепежных элементов, включающих болты 17 (фиг. 1) и гайки 18 (фиг. 1) через герметизирующую прокладку 19 (фиг. 6). Крышка 16 образована верхним листом 20 (фиг. 8), фланцем 21 (фиг. 8) и имеет отверстия для болтов 17, штуцера подающего трубопровода отверждающего материала 12, штуцера прямой подачи отверждающего материала 13, патрубка датчика уровня 14. Болты 17 размещены в отверстиях фланца 2 корпуса 1 и приварены к нему. Крышка снабжена штуцером для истечения воздуха 22 (фиг. 7 и 8), ребрами жесткости 23 (фиг. 1 и 8) и ребрами жесткости 24 (фиг. 7 и 8) расположенными с возможностью взаимоукладывания на них серединной части соответствующих демпфирующих элементов 8, смонтированных на наружной поверхности днища 7 контейнера. Штуцер подающего трубопровода отверждающего материала 12 и штуцер прямой подачи отверждающего материала 13 закрыты заглушками 25 (фиг. 5, 6 и 8). Штуцер для истечения воздуха 22 и патрубок датчика уровня 14 закрыты заглушками 26 (фиг. 7 и 8). На боковой стенке контейнера смонтирован карман 27 (фиг. 1) для документов.
Монтаж контейнера производится следующим образом.
Контейнер собирается в заводских условиях.
На верхнюю поверхность днища 7, состоящего из металлического листа толщиной 8 мм и приваренных к нему снизу демпфирующих элементов 8, присоединяется рама 4 с коллектором 10, выполненным из перфорированного металлического профиля. На раме 4 крепятся стойки 3. На стойки 3 крепится фланец 2, образующий верхнюю поверхность корпуса 1. К фланцу 2, стойкам 3, раме 4 и днищу 7 привариваются широкие боковые листы 5 и узкие боковые листы 6, образующие стенки корпуса 1. Внутри корпуса 1 монтируется подающий трубопровод отверждающего материала 11 со штуцером подающего трубопровода отверждающего материала 12, размещаемым на фланце 2. На фланце 2, также, монтируются штуцер прямой подачи отверждающего материала 13, патрубок датчика уровня 14 и закрепляются болты 17. Под патрубком датчика уровня 14 устанавливается защитный экран датчика уровня 15. На узких гранях корпуса 1 монтируются такелажные узлы 9. Крышка 16 изготавливается из верхнего листа 20, образующего верхнюю поверхность крышки 16, фланца 21 с ребрами жесткости 23 и ребрами жесткости 24. Грузоподъемным механизмом, с использованием проушин в ребрах жесткости 23, устанавливают крышку 16 на корпус 1. При этом штуцер подающего трубопровода отверждающего материала 12, штуцер прямой подачи отверждающего материала 13 и патрубок датчика уровня 14 используются в качестве направляющих. Соединение крышки 16 и корпуса 1 производится посредством крепежных элементов через герметизирующую прокладку 19. Подъемно-транспортные операции с контейнером осуществляются с помощью вилочного погрузчика или иными грузоподъемными механизмами.
Работа устройства заключается в следующем.
Грузоподъемным механизмом, с использованием проушин в ребрах жесткости 23, снимают крышку 16, заполняют полость контейнера радиоактивными отходами и вновь устанавливают крышку 16 на корпус 1. Подсоединяют рукав подающего устройства отверждающего материала к штуцеру подающего трубопровода отверждающего материала 12 и заполняют контейнер отверждающим материалом, например раствором на основе цемента. Подаваемый отверждающий материал, проходя по трубопроводу отверждающего материала 11, поступает в перфорированные профили 10 и через имеющиеся в них отверстия равномерно распределяется сначала по днищу 7 корпуса 1, а затем, поднимаясь снизу вверх и исключая образование воздушных пустот, заполняет весь внутренний объем корпуса 1. Вытесняемый воздух выходит через штуцер для истечения воздуха 22. Уровень заполнения контейнера отверждающим материалом контролируют с помощью датчика уровня (на рисунке не показан), установленного в патрубке датчика уровня 14. Штуцер прямой подачи отверждающего материала 13 используют для подачи отверждающего материала вовнутрь корпуса сверху. После окончания заполнения контейнера, штуцер подающего трубопровода отверждающего материала 12 и штуцер прямой подачи отверждающего материала 13 закрывают заглушками 25, а штуцер для истечения воздуха 22 и патрубок датчика уровня 14 закрывают заглушками 26.
При штабелировании, размещаемые сверху контейнеры устанавливают таким образом, чтобы демпфирующие элементы 8 своей средней частью располагались на соответствующих им ребрах жесткости 23 и 24 крышки 16.