УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОБРАЩЕНИЯ С ВЗРЫВООПАСНЫМ ИЗДЕЛИЕМ ПРИ ВНЕШНЕМ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
DEVICE TO ENSURE SAFETY OF HANDLING EXPLOSIVE PRODUCT UNDER EXTERNAL THERMAL EXPOSURE

Изобретение относится к устройствам обеспечения безопасности обращения с взрывоопасным изделием в процессе транспортировки, каких-то манипуляций с ним и/или длительного хранения, в частности к компенсаторам давления полости металлического корпуса взрывоопасного изделия путем его разгерметизации при внешнем тепловом воздействии.
Из предшествующего уровня техники известно устройство обеспечения безопасности обращения с взрывоопасным изделием, представляющее собой герметичное перекрытие контейнера для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов по патенту US 4495139 (публикация от 22.01.1985). Данное герметичное перекрытие внутренней полости контейнера установлено посредством болтовых соединений и снабжено уплотнительными прокладками. Герметичное перекрытие выполнено в виде двух съемных крышек, установленных одна над другой на корпусе контейнера и образующих три контрольные камеры, каждая из которых сообщена с соответствующим клапаном устройства для контроля герметичности. Каждый клапан установлен в гнезде, которое герметично перекрыто соответствующей съемной дополнительной крышкой, которая, в свою очередь, герметично перекрыта последующей съемной крышкой. Контроль герметичности начинают с контрольной камеры, наиболее удаленной от внутренней полости контейнера, что обеспечивает безопасность процедуры.
Конструкция данного герметичного перекрытия не позволяет обеспечить возможность доступа к внутренней среде без демонтажа герметизирующих элементов, а также не позволяет обеспечить возможность стравливания из внутренней полости контейнера избыточного давления. Кроме того, осуществление контроля герметичности при снятой наружной съемной крышке снижает радиационную безопасность, т.к. ввиду большого диаметра крышки может быть достаточно большой площадь потенциальной утечки.
Известно другое устройство обеспечения безопасности обращения с взрывоопасным изделием, представляющее собой герметичное перекрытие контейнера для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов по патенту RU 2464657 (публикация от 20.10.2012), смонтированное посредством болтовых соединений в выполненном с внешней стороны контейнера гнезде. Герметичное перекрытие с термостойкой прокладкой, выполненной из резины или другого эластомера, выполнено подвижным за счет прижимных болтов, которые постепенно выворачиваются из резьбы гнезда, что позволяет обеспечить возможность доступа к внутренней среде контейнера без демонтажа герметизирующих элементов, а также обеспечить возможность стравливания из внутренней полости контейнера избыточного давления.
Конструкция герметичного перекрытия состоит из нескольких конструктивных элементов и имеет, соответственно, значительное число сопрягаемых поверхностей, через которые при долговременном хранении потенциально возможны утечки газов, в том числе и радиоактивных. Кроме того, материал термостойкой прокладки не обеспечивает сохранение своих физико-механических свойств при долговременном хранении контейнера. Следует также отметить, что изготовление такой конструкции требует проведения достаточно большого числа расчетов конструктивных элементов, точной подгонки сопрягаемых поверхностей и уплотнительных элементов с целью обеспечения надежной герметизации контейнера. Кроме того, при аварийных условиях, вызванных повышенным тепловым воздействием, например в условиях пожара, требуется обеспечивать возможность быстрого стравливания избыточного давления, что данная конструкция не может обеспечить.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении устройства и повышении надежности.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве обеспечения безопасности взрывоопасного изделия при внешнем тепловом воздействии, включающем герметизирующую заглушку, зафиксированную на внешней поверхности корпуса взрывоопасного изделия с возможностью перемещения и сообщения внутренней полости корпуса с внешней средой, новым является то, что
герметизирующая заглушка припаяна к сквозному отверстию корпуса припоем, температура плавления которого ниже, температуры плавления материала взрывоопасного изделия не менее чем на 30°С, диаметр сквозного отверстия выбирают расчетно-экспериментальным путем, в зависимости от размера взрывоопасного изделия и скорости роста давления газовых продуктов разложения при его нагреве.
Устройство может дополнительно включать, по крайней мере, еще одну заглушку, при этом заглушки установлены в разных местах.
отв
г
ут
Диаметр сквозного отверстия d может быть выбран из следующего условия:  где p - плотность газа; U - скорость утечки газа (определяется расчетно-экспериментальными методами);  - скорость увеличение массы газа за счет испарения и химических реакций, протекающих в материале взрывоопасного изделия.
Припаивание заглушки к сквозному отверстию корпуса взрывоопасного изделия позволяет обеспечить непосредственный контакт внутренней полости корпуса с внешней средой, облегчающий и ускоряющий процесс стравливания избыточного давления без использования дополнительных конструктивных элементов.
Использование низкотемпературного припоя в качестве фиксации заглушки на корпусе взрывоопасного изделия позволяет обеспечить необходимую прочность крепления заглушки и легко обеспечить разгерметизацию конструкции при расплавлении припоя.
Выбор величины температуры плавления припоя ниже на 30°С от температуры плавления материала взрывоопасного изделия был осуществлен расчетно-экспериментальным путем и связан с обеспечением возможности расплавления припоя в требуемый момент до начала плавления материала взрывоопасного изделия.
Выбор размера сквозного отверстия связан с обеспечением безопасного и быстрого сброса давления для исключения взрыва при внешнем нагреве корпуса.
Использование нескольких заглушек, установленных в разных местах корпуса, повышает уровень безопасности обращения с взрывоопасным изделием.
На чертеже изображена схема заявляемого устройства, где 1 - корпус взрывоопасного изделия; 2 - герметизирующая заглушка; 3 - припой.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить компенсатор давления полости корпуса взрывоопасного изделия, выполненный в виде герметизирующей заглушки, выполненной из того же материала, что и корпус. Температура плавления материала изделия составляет 140°С. Заглушка припаяна сплавом Розе (температура плавления 95±1°С) к сквозному отверстию корпуса, диаметр которого составляет 40 мм (выбран после проведения расчетов и экспериментов).
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
Заглушка 2 припаивается к отверстию корпуса 1 низкотемпературным припоем - сплавом Розе и после сборки конструкции находится в состоянии «загерметизировано». Разгерметизация корпуса 1 изделия при аварийном воздействии, например при пожаре, осуществляется следующим образом. При тепловом воздействии происходит плавление низкотемпературного припоя 3, что ослабляет сцепление заглушки 2 с корпусом 1, после чего заглушка 2 выпадет из корпуса 1 в результате действия избыточного давления и силы тяжести, открыв сквозное отверстие, через которое происходит быстрое стравливание избыточного давления во внешнюю среду до достижения давления, близкого к атмосферному давлению, исключая взрыв взрывоопасного изделия.
Заявленная конструкция имеет простую конструкцию и обеспечивает безопасность обращения с взрывоопасным изделием в условиях пожара.