Изобретение относится к способам уплотнения безопасности воспламенения и/или взрыва металлических отходов, способных воспламеняться и/или взрываться при уплотнении их классическим способом.
Указанный способ выгодно применять при обработке облученных металлических отходов, содержащих, например, цирконий и/или магний, и/или сплавы этих металлов. Здесь далее он будет описан со ссылкой на этот ядерный контекст, но это ни в коей мере не ограничивает его применение в других контекстах.
Ниже предлагается решение общей проблемы уплотнения отходов, способных к самовозгоранию.
Такие отходы образуются, например, в процессе переработки облученных ядерных топливных элементов. Так, например, резка указанных элементов дает с одной стороны топливный раствор, а с другой стороны, куски труб или оболочки, обычно из циркониевого сплава. В настоящее время указанные оболочки после промывки располагают в контейнерах, указанные контейнеры без уменьшения объема затем цементируют. Также поступают при захоронении других материалов и, например, других структурных топливных элементов, таких как решетки, насадки, . .. из магния. Согласно изобретению сделана попытка оптимизировать определенный объем хранения; уменьшить габаритные размеры указанных контейнеров.
Уплотнение контейнеров однако является проблемой потому что, с одной стороны эти контейнеры содержат кислород и мелкие частицы, а с другой стороны, уплотнение требует энергии, способной вызвать интенсивную реакцию указанных мелких частиц. Опасность взрыва и/или воспламенения, следовательно, существует при уплотнении таких контейнеров. Предлагается согласно изобретению снижение и контроль и даже устранение этой опасности.
Итак, способ уплотнения согласно изобретению позволяет без опасности воспламенения и/или взрыве снизить объем под действием сжатия металлических отходов, способных к воспламенению и/или взрыву, когда их подвергают такому сжатию классическим образом.
Указанный способ согласно изобретению заключается в осуществлении указанного сжатия в контейнере, содержащем указанные отходы и заполненном инертным газом.
Внутри контейнера создают инертную среду таким образом, что во время сжатия отходы постоянно находятся в инертной атмосфере.
Указанная инертная атмосфера создается инертным газом. Исключают создание инертного окружения из твердого или жидкого материала из-за больших количеств необходимых инертных материалов и несжимаемости этих материалов.
Способ согласно изобретению может быть осуществлен следующим образом.
Отходы загружают навалом в подходящий контейнер. Во время этой загрузки вводят инертный газ путем продувки указанного контейнера, чтобы заполнить инертной атмосферой пустоты, образовавшиеся при разрыхлении указанных отходов в указанном контейнере: пустоты между отходами и пустоты между указанными отходами и стенками контейнера. При этом воздух и кислород вытесняются из указанного контейнера. Указанный контейнер заполнен инертным газом. В принципе не создают повышенного давления в контейнере, это бесполезно. Загрузку контейнера осуществляют при атмосферном давлении.
Загруженный таким образом контейнер снабжают крышкой. Такая крышка должна обеспечивать герметичность, если применяемый инертный газ легче воздуха.
Контейнер, загруженный и закрытый (герметично закупоренный) вводят в уплотнительную обойму пресса, чтобы провести там уплотнение под действием поршня.
Диаметр уплотнительной обоймы должен быть приспособлен к размерам уплотняемого контейнера. Предусматривают ограниченный зазор - несколько миллиметров - между указанным контейнером и указанной обоймой. Поршень, диаметр которого также подогнан к диаметру указанной обоймы в соответствии с обычным способом прессования, сжимает указанный контейнер, отходы и инертный газ находящийся внутри контейнера.
Если приложенное давление достигает определенного порога, инертный газ вытекает через щели, образовавшиеся на стенках указанного контейнера, и заполняет зазор - остаточное пространство - между контейнером и уплотнительной обоймой. Таким образом отходы постоянно находятся в инертной атмосфере.
Целесообразно, чтобы указанный контейнер растрескивался, сжимаясь под действием давления, производимого поршнем, превышающего действие избыточного давления, создающегося внутри указанного контейнера. Для этой цели, в зависимости от давления прессования, заранее выбранного (связанного с природой уплотняемых отходов и с делаемым уменьшением объема), выбирают подходящий контейнер. Для оптимизации этого выбора располагают двумя партнерами: природа материала, из которого изготовлен указанный контейнер, и его толщина.
При осуществлении способа согласно изобретению можно предусмотреть дополнительное создание инертной атмосферы путем подачи инертного газа, желательно такого же, который был введен в контейнер, но в любом случае из более тяжелого, чем воздух газа, перед началом операции уплотнения вокруг контейнера в зазор между указанным контейнером и стенкой обоймы. Эта дополнительная инертная атмосфера необходима только в том случае, когда объем инертного газа, находящегося в контейнере, является слишком малым, чтобы заполнить зазор между указанным контейнером и указанной стенкой обоймы уплотнения.
Инертный газ или газы, целесообразно выбирать среди аргона и азота. Не исключается использование других инертных газов. В любом случае выбор газа связан с типом пирофорности уплотняемых отходов.
Специалист в данной области должен понимать, что, если используют аргон при загрузке контейнера, герметичность на уровне крышки является излишней. Если используют азот для этой же цели, можно не заботиться о герметичности такой крышки, если и только, если уплотнение проводят быстро после указанной загрузки.
Способ согласно изобретению, состоящий в создании инертной атмосферы внутри и возможно снаружи, позволяет исключить любую опасность воспламенения и/или взрыва при уплотнении продуктов, имеющих склонность к самовозгоранию.
Разумеется, что указанный способ осуществляют после применения элементарных мер безопасности. Всегда стараются ограничить поступление веществ, поддерживающих горение /например, воды, содержание которой снижают предварительной сушкой отходов/, поступление горючих материалов /тонких частиц, пытаются ограничить образование и дисперсию которых, уменьшая скорость уплотнения/ и подвод энергии /связанный также со скоростью уплотнения/.
Как указывалось выше, способ согласно изобретению может, например, осуществляться для уплотнения радиоактивных металлических отходов, таких как те, что содержат цирконий и/или магний, и/или сплавы этих металлов. Целесообразно использовать его для уплотнения оболочек из сплавов циркония.
Должно быть понятно, что в случае уплотнения радиоактивных отходов, способ осуществляют внутри ячейки, дистанционно управляемой.
На фиг. 1 схематически представлен продольный разрез уплотняющего устройства для осуществления способа согласно изобретению (создание инертной атмосферы); на фиг. 2 - схематически деталь верхней части устройства для уплотнения для осуществления способа, согласно изобретению (создание инертной атмосферы внутри и снаружи).
Уплотняемый контейнер обозначен позицией 1. Он предварительно загружен отходами 2 и заполнен инертным газом 3, потом помещен в уплотнительную обойму 4 на опорную плиту 5. Опорная плита 5 является массивной деталью, расположенной на нижнем постаменте пресса, которая воспринимает усилие сжатия.
Цифрой 6 обозначен зазор между указанным контейнером и уплотнительной обоймой 4. Этот ограниченный зазор 6 будет заполнен инертным газом 3 с момента возникновения первых трещин в структуре контейнера 1 под действием давления, создаваемого поршнем 7.
На фиг. 2 зазор 6 между контейнером 1 и уплотнительной обоймой 4 является очень важным. Для обеспечения сразу его насыщения инертным газом при уплотнении предусмотрено до указанного уплотнения заполнение его инертным газом /G/. Целесообразно, чтобы указанный инертный газ G был таким же, как и газ 3 внутри контейнера 1. Цифрой 8 обозначена прокладка, а цифрой 9 собирающий коллектор. Введением этих деталей ограничивают дисперсию тонких частиц в уплотняющей ячейке.
Изобретение также иллюстрируется приведенным ниже примером.
Уплотняют согласно изобретению оболочки из циркониевого сплава.
Наличие воды в отходах этого типа исключается, чтобы устранить выделение водорода. Так, указанные оболочки, после того как они были высушены и разрезаны на небольшие куски, при наличии тонких частиц могут воспламеняется, даже без подвода какой-либо энергии.
Следовательно, создание инертной атмосферы во время уплотнения указанных высушенных оболочек является необходимым.
Оболочки сушат в подходящем устройстве в атмосфере инертного газа. Затем их загружают при продувке азотом в контейнер из нержавеющей стали емкостью примерно 90 л. Наружный диаметр указанного контейнера составляет 390 мм, его высота равна 800 мм. Толщина стали равна примерно 1 мм. Объем загруженных оболочек в указанный контейнер, составляет примерно 82 л. Плотность смеси оболочки/азот составляет примерно 1 /теоретическая плотность металла составляет 6,2 - 6,6/.
Загруженный таким образом контейнер переносят в ячейку для уплотнения. Целесообразно снабдить ее собирающим коллектором выше уплотнительной обоймы для сбора инертного газа, который вытекает через трещины контейнера во время уплотнения.
Создаваемое давление равно примерно 200 МПа.
Получают пластину высотой примерно 150 мм, имеющую плотность 4,1.
Предусматривают перенос и содержание такой пластины в соответствующем контейнере для хранения.
Использование: уплотнение отходов, способных самовозгораться или взрываться. Сущность изобретения: отходы навалом загружают в контейнер. В него вводят инертный газ, заполняя все пустоты. После загрузки контейнер закрывают или герметично закупоривают крышкой и помещают в уплотнительную обойму. В зазор вокруг контейнера можно ввести инертный газ. Затем сжимают контейнер под действием поршня. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.
