ЗАПИРАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
LOCKING DEVICE FOR CONTAINER FOR TRANSPORTING RADIOACTIVE MATERIALS

Изобретение относится к запирающему устройству, в частности, для контейнера для транспортировки радиоактивных материалов, содержащему первую и вторую деталь, каждая из которых имеет гребнеобразный участок, при этом гребнеобразные участки в положении блокировки запирающего устройства пронизаны болтовым элементом.
Далее, изобретение относится к установке для транспортировки, в частности, гексафторида урана, включающей состоящий их первой и второй оболочки наружный контейнер, при этом оболочки могут быть заблокированы посредством по меньшей мере одного запирающего устройства, которое содержит первую и вторую деталь, каждая из которых имеет гребнеобразный участок, причем гребнеобразные участки в положении блокировки запирающего устройства пронизаны болтовым элементом.
В частности, изобретение относится к запирающему устройству или системе запирания контейнеров для транспортировки радиоактивных материалов, которая:
1) гарантирует надежное запирание контейнеров при предполагаемых нормальных и при чрезвычайных условиях отгрузки,
2) облегчает манипулирование при ожидаемых повсеместных условиях окружающей среды, и
3) препятствует и/или существенно затрудняет открывание запирающего устройства не уполномоченными для этого лицами.
6
6
Гексафторид урана транспортируют в цилиндрических стальных контейнерах. Эти контейнеры предусмотрены в “ISO 7195 Выполнение работ по упаковке гексофторида урана (UF) для транспортировки” (Packaging of Uranium Hexafluoride (UF) for Transport) или в ANSI N14.1 “Гексафторид урана - выполнение работ по упаковке для транспортировки” (“Uranium Hexafluoride - Packaging for Transport”). При транспортировке эти контейнеры должны соответствовать требованиям TS-R-1 “Правила безопасной транспортировки радиоактивных материалов” (“Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material”) МАГАТЭ, а также вытекающим из них требованиям международных и национальных предписаний. Стальные контейнеры для гексафторида урана с обогащением свыше 1 вес.% урана-235 по урану при транспортировке помещены в защитный контейнер, который должен соблюдать выполнение вышеназванных инструкций. Стальные контейнеры, защитный контейнер и содержимое, состоящее из гексафторида урана, составляют в смысле инструкций единицу отгрузки.
Для контейнеров, которые содержат гексафторид урана с обогащением свыше 1 вес.%, но не больше 5 вес.% урана-235 по урану, среди прочих действительно следующее требование, вытекающее из определяемых в TS-R-1 требований для нормальных и чрезвычайных условий отгрузки:
описанное ниже под пунктом 5 испытание на нагрев, которое осуществляют вслед за описанными под пунктами 1-4 испытаниями той же единицы отгрузки, не должно создать в единице отгрузки непозволительное давление, которое могло бы привести к растрескиванию единицы отгрузки.
На той же единице отгрузки проводят следующие испытания:
1. Свободное падение с высоты, которая зависит от массы единицы отгрузки (1,2 м для массы единицы отгрузки до 5000 кг, 0,3 м для массы единицы отгрузки свыше 15000 кг и последующими ступенями между обоими граничными значениями), на неупругий фундамент.
2. Тестирование на пробивку стальным стержнем весом в 3,2 кг, который с высоты 1 м падает острием на единицу отгрузки.
3. Падение с высоты 9 м на неупругий фундамент.
4. Падение с высоты 1 м на стальной цилиндр диаметром 150 мм и минимальной длиной 200 мм.
5. Испытание на нагрев, при котором единица отгрузки подвергается воздействию огнем продолжительностью 30 мин и температуры 800°С.
Требуемой защитной функцией принципиально обладает защитная упаковка, которая полностью охватывает наполненный гексафторидом урана стальной цилиндр. Защитная упаковка выполнена из внутренней и наружной оболочки, например, из листа, которые содержат ударную амортизацию и теплоизоляцию, например, из пенопласта. Защитная упаковка для обеспечения загрузки и разгрузки разделена на нижнюю и верхнюю полуоболочку. Две полуоболочки должны блокироваться друг с другом замком, обеспечивающим запирающую функцию в вышеназванных испытаниях согласно пунктам 1-5.
Транспортировка единиц отгрузки осуществляется, как правило, посредством 20' ISO-погрузочных платформ (flatracks), которые со стороны днища оснащены соответствующими опорными балками. При этом соответственно до 4 единиц отгрузки, ориентированных своей продольной осью поперек направления отгрузки, прикрепляют болтами к опорным балкам.
Как правило, пустые защитные упаковки, прикрепленные болтами к погрузочным платформам, поставляют отправителю наполненных гексафторидом урана цилиндров. Там, предпочтительно, лишь верхние полуоболочки снимают, загружают нижние полуоболочки цилиндрами и вновь монтируют верхние полуоболочки.
При этом нижние полуоболочки остаются жестко смонтированными на погрузочных платформах. В соответствии с габаритами, расстояния между отдельными полуоболочками составляют лишь несколько сантиметров.
Согласно уровню техники известны следующие запирающие системы или устройства.
Классическая система запирания состоит из винта и гайки. Она в течение многих десятилетий используется для указанного назначения. На верхнюю и нижнюю оболочку снаружи помещают несколько устройств, которые соответственно винтом и гайкой стягиваются друг с другом. Пример единицы отгрузки: MST-30, свидетельство о регистрации № J/159/AF-96.
Способ осуществления «винт - гайка» соответствует без ограничений техническим требованиям безопасности. Однако манипулирование затруднено и требует много времени, так как для обеспечения запирающей функции необходимо осуществить работу с большим крутящим моментом. В частности, стесненные габаритные условия не позволяют обеспечить выполнение этого крутящего момента. Как правило, эти системы запирания осуществляют, например, при помощи импульсного винтоверта; это приводит к высокой степени износа и соответственно большому объему ремонта. При этом открывание системы запирания также возможно с использованием простых ручных инструментов, так что доступ к транспортируемому грузу могут получить также неуполномоченные для этого лица.
Следующая система замыкания включает болт со шплинтом/шаровой стопорный болт. Эта система запирания в течение многих десятилетий применяется для технического запирания упаковок. Шаровые стопорные болты регулярно используют в авиационной промышленности. Она состоит из центральной детали с отверстием, на которую навинчивают вилкообразную или трубчатую деталь с соответствующим отверстием.
Болт/шаровой стопорный болт вставляют и фиксируют в соосном отверстии вилкообразной или трубчатой и центральной детали. Пример единицы отгрузки: UX-30, свидетельство о регистрации № USA/9196/B(U)F-96.
Способ осуществления «болт со шплинтом» соответствует без ограничений техническим требованиям безопасности. Однако манипулирование затруднено, так как для обеспечения запирающей функции шплинт должен быть введен в болт и соответственно заблокирован. В частности, стесненные габаритные условия не позволяют обеспечить эту блокировку. Способ осуществления «шаровой стопорный болт» существенно облегчает порядок работы. Недостаток состоит в требуемой высокой точности запирающих элементов, что не может быть обеспечено при преобладающих производственных условиях, и в недостаточной прочности точного шарового стопорного болта относительно нормальных условий манипулирования. Открывание системы запирания возможно с использованием простых ручных инструментов (болт со шплинтом), или даже без инструмента (шаровой стопорный болт), так что доступ к транспортируемому грузу могут получить также неуполномоченные для этого лица.
Болт с Т-образной головкой или рым-болт с откидным рычагом также известны как система запирания и используется в течение многих десятилетий для упаковок всех типов. Она состоит из установленных на полуоболочке изогнутых шипов, в которые соответственно вставлен болт с Т-образной головкой или подвешен рым-болт, который посредством рычажного механизма соединен с нижней полуоболочкой и стягивается путем активации рычага. Пример: COG-OP-30B, свидетельство о регистрации № F/358/IF-96.
Способ осуществления «болт с откидным рычагом» соответствует техническим требованиям безопасности, однако эта система запирания из-за шарнирной техники страдает от повреждений. Предполагается большой объем технического обслуживания и ремонта, так как требуется регулярный контроль или юстировка сопряжения между шипами, болтами и рычагом. Существенный недостаток обусловлен дефицитом места для проворачивания рычага. В отличие от других вышеназванных систем запирания, нижние полуоболочки не могут быть загружены вплотную на погрузочную платформу с цилиндрами в положении стоя, наоборот, их необходимо демонтировать с погрузочной платформы, затем загрузить и вновь смонтировать.
В том случае, когда единицы отгрузки монтируют вплотную на погрузочную платформу, открывание системы запирания, тем не менее, не может быть простым, так что доступ к транспортируемому грузу затруднен для неуполномоченных для этого лиц.
Запирающее устройство с болтом и вилочными шипами для защиты крышки защитного контейнера известно из DD-A-150 811.
Из US-B-6 805 253 известен защитный кожух, состоящий из двух оболочек, при этом оболочки блокируют посредством шплинта и рычажного механизма.
Далее, известен способ снабжения защитного контейнера с обеих сторон несколькими независимыми замками, которые сконструированы по принципу болта. При этом болт пронизывает сопряженные друг с другом гребнеобразные структуры запирающего устройства (см. F. Hilbert et al. “The DN30 Overpack - A New Solution for 30B cylinders”, PATRAM 2010, London).
Предлагаемое изобретение имеет своей задачей дальнейшее усовершенствование запирающего устройства, а также конструкции указанного вначале типа, так что исключается повреждение вследствие механического ударного напряжения и напряжения сдвига, обеспечивается достаточный допуск между образующими запирающее устройство элементами, что делает возможным оптимальный режим технического обслуживания без необходимости мириться с недостатками в отношении блокировки.
Далее, запирающее устройство может обслуживаться просто и экономично одним лицом. При этом одновременно обеспечивается, что неуполномоченные лица не могут открыть запирающее устройство.
При этом предполагается также возможность того, что при использовании запирающего устройства для состоящего из двух оболочек контейнера, т.е., в частности, относительно вышеозначенных единиц отгрузки, обслуживание может осуществляться с торцевых сторон единицы отгрузки.
Запирающее устройство вышеназванного типа отличается, в частности, тем, что болтовой элемент имеет головку по меньшей мере с одной приемной выемкой, проходящей поперек продольной оси болтового элемента, по меньшей мере одна из деталей имеет сквозное отверстие, которое при пронизывании гребнеобразных участков болта ориентировано по меньшей мере к одной приемной выемке, и в положении блокировки запирающего устройства в сквозном отверстии фиксируется элемент, который частично проходит в выемке.
В частности, предусмотрено, что головка болта имеет плоскую геометрию и в разрезе имеет прямоугольные участки, которые проходят симметрично продольной оси болта и выступают за окружность болта, выемку, и каждая деталь имеет принимающую один из участков головки, выполненную предпочтительно в форме паза направляющую выемку.
Кроме того, предусмотрено, что в каждом участке головки предусмотрена приемная выемка, так что приемная выемка постоянно ориентирована к сквозному отверстию, когда стержень болта пронизывает гребнеобразную структуру, то есть ее выровненные соответственно по оси отверстия.
Зафиксированный в сквозном отверстии элемент предпочтительно представляет собой винтовой элемент, который может быть ввинчен в сквозное отверстие. При этом винтовой элемент может иметь кодированную головку, чтобы, по меньшей мере, затруднить открывание для неуполномоченных для этого лиц.
Каждая деталь имеет, в частности, геометрию в форме прямоугольного параллелепипеда или блока, при этом гребнеобразный участок выходит из первой продольной стороны или образован ею.
Сквозное отверстие выходит в таком случае из продольной стороны детали, т.е. от лежащей напротив него продольной стороны.
Согласно изобретению предлагается запирающее устройство или система запирания, которое устойчиво против механического ударного напряжения и напряжения сдвига, так как блочные или в форме прямоугольного параллелепипеда детали, которые могут быть определены также как запирающие блоки, могут быть изготовлены из массивных стальных элементов, и блок и его защита лежат в пределах контура соотносящихся с ним массивных деталей. Запирающие блоки сцепления между пронизывающими гребнеобразную структуру отверстиями и болтом, а также выемки в форме паза, принимающие участки головки болта, могут иметь неточные допуски без нанесения ущерба функции. Таким образом, гарантируется оптимальный режим техобслуживания и ремонта. Фиксирующий элемент, т.е. винтовой элемент, выполняющий функцию стопорного винта, должен быть затянут лишь с небольшим крутящим моментом, так как существенная функция запирания осуществляется посредством соединения гребнеобразной структуры и болта.
Запирающее устройство может обслуживать на основе конструкции согласно изобретению один человек. Стопорный винт может быть затянут и освобожден посредством простого ручного инструмента. Также болт может быть вынут или вставлен вручную. Как уже упоминалось, кодированная винтовая головка стопорного винта препятствует открыванию запирающего устройства лицам, не имеющим допуска к кодированному инструменту.
Установка для транспортировки предпочтительно гексафторида урана вышеназванного типа отличается тем, что болтовой элемент имеет головку по меньшей мере с одной приемной выемкой, проходящей поперек продольной оси болтового элемента, по меньшей мере одна из деталей имеет сквозное отверстие, которое при пронизывании гребнеобразных участков болта ориентировано по меньшей мере к одной приемной выемке, и в положении блокировки замыкающего устройства в сквозном отверстии фиксируется элемент, который частично проходит в приемной выемке.
При этом, в частности, предусмотрено, что вдоль продольной стороны наружного контейнера и вдоль соединительной линии между оболочками имеются по меньшей мере три запирающих устройства. Они могут без помех обслуживаться даже тогда, когда в соответствии с уровнем техники на погрузочной платформе смонтированы плотно расположенными друг к другу несколько соответствующих контейнеров.
Другие особенности, преимущества и признаки изобретения следуют не только из пунктов формулы изобретения, из раскрытых в них признаков в отдельности и/или в комбинации, но также из нижеследующего описания изображенного на чертеже предпочтительного примера осуществления.
Показаны:
Фиг. 1 - вид сверху на замыкающее устройство,
Фиг. 2 - вид спереди замыкающего устройства с фиг. 1,
Фиг. 3 - разрез вдоль линии А-А с фиг. 1,
Фиг. 4 - вид сверху на замыкающее устройство с фиг. 1,
Фиг. 5 - изометрическое изображение запирающего устройства с фиг. 1, частично с пространственным разносом деталей, и
Фиг. 6 - принципиальное изображение контейнера для транспортировки с запирающими устройствами.
На фиг. 6 представлено принципиальное изображение контейнера 110 для транспортировки, в частности, радиоактивных материалов, таких как гексафторид урана, при этом может быть дана конструкция, такая как известна из WO-А-2010/043534. Наружный контейнер 110 состоит из двух оболочек 112, 114, которые для транспортировки могут блокироваться посредством запирающих устройств 116, 118, 120. Из изображений на чертеже видно, что блокирующие устройства расположены на продольных сторонах контейнера 110, что при этом не ограничивает сущность изобретения. Могут быть также больше или меньше, чем показанные три запирающих устройства 116, 118, 120 вдоль каждой продольной стороны.
На фиг. 1-5 сугубо принципиально показана конструкция одного из запирающих устройств 116, 118, 120, которые имеют идентичную конструкцию. Соответствующее запирающее устройство, которое на фиг. 1 обозначено позицией 10, состоит из двух блочных конструктивных элементов 12, 14, которые соответственно вдоль продольной стороны 16, 18 имеют выполненный гребнеобразно участок 20, 22 для образования структуры в форме гребня. Гребнеобразные выступы гребнеобразных структур 20, 22 при соединенных конструктивных элементах 12, 14 имеют выстроенные в одну линию отверстия 24, которые в положении блокировки запирающего устройства 10 пронизывает болт 26. Болт 26 имеет голый без резьбы стержень 28 и головку 30, которая в продольном разрезе имеет прямоугольную геометрию и на окружной поверхности стержня 28 содержит выступающие участки 32, 34, которые соответственно имеют проходящую поперек продольной оси приемную выемку 36, 38. Кроме того, в головке 30 предусмотрено отверстие 40, чтобы, например, посредством инструмента ухватить болт, в частности, для извлечения из запирающего устройства 10.
Чтобы затянуть болт 26, верхнюю на чертеже в примере осуществления блочную деталь или конструктивный элемент 14, обозначенную также как блок запирания, пронизывает проходящее поперек продольной оси 27 болта 26 сквозное отверстие 42, которое состоит из внутреннего цилиндрического участка 44 с внутренней резьбой 46 и наружного цилиндрического участка 48 большего поперечного сечения и которое легко доступно. Сквозное отверстие 42 проходит параллельно передней и задней стороне блочного конструктивного элемента 14.
В сквозное отверстие 42 ввинчен стопорный винт 50. Стопорный винт 50 своим передним концом 52 заходит в пазообразную выемку 38 болтовой головки 30 тогда, когда запирающие блоки 12, 14 соединены между собой, то есть гребнеобразные участки 20, 22 сцеплены друг с другом и отверстие 24 легко доступно и пронизано стержнем 28 в установленном порядке. Чтобы обеспечить однозначное выравнивание болтовой головки 30, блоки замыкания 12, 14, т.е. продольные стороны 16, 18 с гребнеобразными структурами, имеют выемки 54, 56 в форме паза, в которые заходят с зацеплением участки 32, 34 головки 30.
Кроме того, из изображений на чертеже видно, что винт 50 имеет головку 58 с кодировкой, так что его вывинчивание возможно лишь специальным инструментом.
Запирающее устройство 10 согласно изобретению устойчиво против механического ударного напряжения и напряжения сдвига, так как болт 26 проходит в пределах контура состоящих, в частности, из массивной стали деталей 12, 14, т.е. их гребнеобразных структур 20, 22. Блоки запирания 12, 24 со своими гребнеобразными участками 20, 22 и пронизанными болтом 26 отверстиями 24, самим болтом 26, а также выемками 54, 56 в форме паза участков 32, 34 болтовой головки могут иметь неточный допуск без нанесения ущерба функции. Таким образом, гарантируется оптимальный режим техобслуживания и ремонта. Кроме того, стопорный винт 50 должен быть затянут лишь с небольшим крутящим моментом, так как основная замыкающая функция осуществляется за счет соединения гребнеобразной структуры, то есть сцепленных гребнеобразных участков 20, 22 деталей 12, 14 и болта 26.
Стопорный винт 50 может быть затянут и освобожден посредством простого ручного инструмента. Болт 26 может быть вручную вставлен в отверстие 24 и извлечен из него, при этом отверстие 40 оказывает дополнительную поддержку. Так как винтовая головка 58 снабжена кодировкой, то вывинчивание возможно лишь кодированным инструментом.