КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ
LONG-TERM STORAGE CONTAINER FOR HAZARDOUS WASTES

Изобретение относится к устройствам для захоронения твердых и жидких радиоактивных отходов низкой и средней активности, солевых продуктов, отходов атомных электростанций и морского флота, химических и других токсичных материалов. Такие устройства также могут быть использованы для захоронения производственных отходов, подвергшихся радиоактивному облучению.
Известен контейнер для длительного захоронения радиоактивных отходов, изготовленный из стали и имеющий защитный слой на поверхности корпуса из графита, керамики или эмали (патент США №4596688, НКИ 376-272, заявл. 14.12.82, опубл. 24.06.86).
Однако коррозионная стойкость стали недостаточна для длительного захоронения в таком контейнере отходов атомного производства.
Известен многослойный контейнер для длительного захоронения отходов производства радиоактивных материалов, в котором один из промежуточных слоев выполнен из керамики, в частности из SiC (заявка Японии №60-022700, МКИ G21F 9/36, опубл. 1985 г.).
Карбид кремния обладает высокой коррозионной стойкостью, однако прочностные характеристики его недостаточно высоки, а стоимость изделий из чистого карбида довольно значительна.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является контейнер для длительного захоронения вредных отходов, включающий цилиндрический корпус, у которого днище отлито за одно целое со стенкой, крышку, боковая стенка которой имеет конусное сопряжение со стенкой корпуса, причем угол конусности составляет 2-4°, и наружные стенки, сопряженные по периметру с наружной поверхностью корпуса и крышки и выполненные из армированного бетона, при этом в крышке выполнено сквозное отверстие с гидравлическим затвором и расположен датчик уровня материала, загружаемого в полость контейнера, а корпус и крышка изготовлены на материала, выполненного на основа шлакокаменного литья (патент РФ №2152648, МКИ G21F 5/00, заявл. 25.08.98, опубл. 10.07.2000 - прототип).
Такая конструкция контейнера для длительного захоронения вредных отходов, корпус с днищем и крышка которого выполнены из материала, изготовленного на основа шлакокаменного литья, обладает следующими недостатками:
1. Известная конструкция не обладает высокой степенью надежности, что предопределяет недостаточно длительный срок ее службы и характеризуется следующим:
- недостаточной прочностью материала - шлакокаменного литья - предел прочности до 280 МПа;
- пониженными кислотостойкостью - 80-85% и щелочестойкостью с pH от 3 до 11 при реакционных процессах, происходящих внутри корпуса контейнера;
- пониженной температурой плавления шлакокаменного литья - 1300-1400°С.
2. Известная конструкция обладает высокой себестоимостью, так как стоимость шлакокаменного литья, из которого выполнены корпус и его крышка, составляет на мировом рынке 1500 долларов США за 1 тонну.
3. Известная конструкция контейнера, корпус и крышка которого выполнены из шлакокаменного литья, оказывает отрицательное воздействие на экологию за счет наличия в литье основных и кислотных окислов.
Технической задачей изобретения является создание новой конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов, обладающей повышенной надежностью, невысокой себестоимостью и не оказывающей вредного воздействия на экологию.
Поставленная задача решается при создании конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов, включающего цилиндрический корпус, у которого днище отлито за одно целое со стенкой, крышку, боковая стенка которой имеет конусное сопряжение со стенкой корпуса, причем угол конусности составляет 2-4°, при этом в крышке выполнено сквозное отверствие с гидравлическим затвором и расположен датчик уровня материала, загруженного в полость контейнера, в котором согласно изобретению цилиндрический корпус с днищем и крышка выполнены из базальтового литья, представляющего собой смесь следующего состава (мас.%):
базальт 98,
хромомагнезитовый порошок фракции 0-0,6 мм 2,
с добавлением к смеси армирующих нановолокон оксида алюминия с поперечным размером нановолокна 10-30 нм в количестве (3-6) мас.% смеси.
В верхней части корпуса могут быть выполнены диаметрально противоположные выемки для захватов подъемно-транспортного механизма.
В таком контейнере для длительного захоронения вредных отходов введение в состав базальтового литья компонента в виде хромомагнезитового порошка фракции 0-0,5 мм в количестве 2 мас.% стабилизирует базальтовое литье, а добавление к полученной смеси (3-5) мас.% нановолокон оксида алюминия с поперечным размером 10-30 нм упрочняет его, способствуя лучшему заполнению пор и пустот в материале и создавая решетку, служащую каркасом при формировании базальтового монолита с пределом прочности при поперечном размере нановолокон оксида алюминия 10-30 нм 550-650 МПа.
Сопоставительный анализ заявляемого контейнера и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнение с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерии изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило сделать вывод, что оно явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию изобретения "существенность отличий".
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, заключающийся в создании нового контейнера для длительного захоронения вредных отходов, обладающего повышенной надежностью, невысокой себестоимостью и не оказывающего вредного воздействия на экологию.
Использование заявляемого изобретения в области захоронения вредных отходов обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость".
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен общий вид контейнера для длительного захоронения вредных отходов.
Контейнер для длительного захоронения вредных отходов включает цилиндрический корпус 1, у которого днище 2 отлито за одно целое со стенкой, крышку 3, боковая стенка 4 которой имеет конусное сопряжение со стенкой корпуса 1, причем угол конусности составляет 2-4°, при этом в крышке 3 выполнено сквозное отверстие 5 с гидравлическим затвором 6 и расположен датчик 7 уровня материала, загруженного в полость 8 контейнера, причем цилиндрический корпус 1 с днищем 2 и крышка 3 выполнены из материала базальтового литья, представляющего смесь следующего состава (мас.%):
базальт 98,
хромомагнезитовый порошок фракции 0-0,5 мм 2,
с добавлением армирующих нановолокон оксида алюминия с поперечным размером 10-30 нм в количестве (3-5) мас.% смеси.
В верхней части корпуса 1 могут быть выполнены диаметрально противоположные выемки 9 для захватов подъемно-транспортного механизма.
После загрузки в полость 8 контейнера вредных или радиоактивных отходов низкой и средней активности в этой полости с течением времени будут происходить химические реакции, сопровождающиеся повышением температуры и давления, а также радиоактивное излучение.
Изготовление цилиндрического корпуса 1, выполненного за одно целое с днищем 2, и крышки 3 из базальтового литья, представляющего собой смесь базальта и хромомагнезитового порошка фракции 0-0,5 мм, с добавлением армирующих нановолокон оксида алюминия с поперечным размером 10-30 нм в количестве (3-5) мас.% смеси, способствует длительному противостоянию корпуса 1 с днищем 2 и крышки 3 температуре, давлению и химическим реакциям в полости 8, при возможном выполнении в верхней части корпуса 1 диаметрально противоположных выемок 9 для захватов подъемно-транспортного механизма повышает надежность конструкции контейнера для длительного захоронения вредных отходов по сравнению с прототипом при значительно меньшей себестоимости заявляемого контейнера.
Экологическая чистота базальтового литья, из которого выполнена конструкция, также является существенным преимуществом заявляемого контейнера для длительного захоронения вредных отходов по сравнению с прототипом.
Кроме того, при изготовлении контейнера из базальтового литья ликвидируется технологическая привязка к источнику получения шлака (металлургическому комбинату), что расширяет возможности реализации процесса изготовления, поскольку основной компонент материала - базальт - является широко распространенной горной породой.