Настоящее изобретение относится к контейнеру для упаковки и хранения при оптимальных условиях заполнения этого контейнера, опасных или вредных для человека отходов, манипуляции с которыми производятся дистанционно при помощи специальных средств.
Объектом предлагаемого изобретения является также способ заполнения такого контейнера упомянутыми опасными отходами и его применение для упаковки и хранения, в частности, компактированных или спрессованных специальным образом отходов ядерных материалов.
Предлагаемое изобретение будет описано ниже именно в этом контексте применительно к упаковке и хранению имеющихся отходов ядерных материалов, поскольку именно для этих целей оно и было разработано. Однако из приведенного ниже описания специалисту в данной области техники нетрудно понять, что предлагаемое изобретение не ограничивается этим контекстом. Заявляемый контейнер вполне приспособлен для оптимальной упаковки и хранения любых типов материалов, в частности, таких материалов, манипуляции с которыми затруднены или опасны для человека. Речь идет в данном случае о взрывоопасных, токсичных или радиоактивных материалах. При этом оптимизация упаковки этих материалов касается как объема заполнения (вполне естественным является стремление получить минимальные габаритные размеры формируемой упаковки), так и стабильности сохраняемых в данном случае материалов.
По состоянию на сегодняшний день оболочки и наконечники, получаемые в результате резки или дробления ядерных топливных сборок (упомянутая резка или дробление были описаны, в частности, в заявке на европейский патент EP-A-347312), принимаются в одну и ту же бочку, специализированную для данного типа отходов высокой активности, на выходе из соответствующих промывочных устройств. Затем эти радиоактивные отходы в том виде, как они есть, заливаются жидким цементным раствором. Этот цементный раствор заливается прямо в упомянутую выше бочку до ее полного заполнения. После приваривания предохранительной крышки заполненные таким образом бочки направляются непосредственно на предприятие, обеспечивающее их хранение.
Для того чтобы в значительной мере уменьшить объем этих опасных отходов, было принято решение компактировать или спрессовывать эти отходы. Этот процесс компактирования или спрессовывания опасных отходов был описан, в частности, в международной публикации WO-A-9416449. Действительно, по многим соображениям желательно действовать следующим образом: заполнить фрагментами оболочек и наконечников ядерных топливных сборок некоторый цилиндрический чехол объемом примерно 80 литр, компактировать или прессовать этот заполненный опасными отходами чехол при помощи специального пресса и упаковывать эти опасные отходы в их новом компактированном или спрессованном виде в контейнер той же геометрии, что и контейнеры для упаковки остеклованных расщепляющихся материалов, называемые контейнерами высокой активности. Такие контейнеры (которые представляют собой цилиндры вращения) имеют полезную высоту, составляющую примерно 1 м, и полезный внутренний диаметр порядка 40 см. В данном случае предполагается укладывать в данный контейнер высокой активности от 5 до 8 компактированных элементов опасных отходов в зависимости от их высоты.
Упомянутые компактированные опасные отходы обычно представляют собой цилиндрические элементы, диаметр которых имеет величину, несколько меньшую, чем внутренний диаметр полезного пространства контейнера высокой активности. Эти опасные отходы могут иметь различную массу, которая может достигать, в частности, 100 кг (килограмм).
По существу только два размерных параметра упомянутых контейнеров высокой активности в данном случае принимаются во внимание: это, с одной стороны, его внутренний диаметр, величина которого определяется в зависимости от наружного диаметра компактированных опасных отходов и в зависимости от используемых средств введения упомянутых отходов в упомянутые контейнеры, а с другой стороны, это полезная высота данного контейнера, которая определяется в зависимости от количества упаковываемых в данный контейнер компактированных элементов упомянутых отходов.
В патенте США N 5391887, кл. G 21 F 5/005, 21.02.95. раскрыт контейнер для упаковки и хранения материалов цилиндрической или призматической формы, открытый или который может быть открытым для заполнения в его верхней части в осевом направлении, специально приспособленный для упаковки и замкнутого хранения опасных отходов, манипуляции с которыми производятся дистанционно.
В этом патенте раскрыт способ заполнения этого контейнера материалами, отформованными в виде блоков цилиндрической или призматической формы, совпадающей с формой поперечного сечения контейнера, имеющих высоту, не превышающую высоту контейнера цилиндрической или призматической формы. При осуществлении этого способа перемещают материалы при помощи соответствующих погрузочных средств, вводят и размещают эти материалы посредством проталкивания с усилием внутрь контейнера при помощи погрузочных средств, взаимодействующих в случае необходимости с дополнительными средствами.
В Европейском патенте EP-A-0341139 раскрыт контейнер для упаковки и хранения материалов цилиндрической или призматической формы, открытый или который может быть открытым для заполнения в его верхней части в осевом направлении, специально приспособленный для упаковки и замкнутого хранения опасных отходов, манипуляции с которыми производятся дистанционно.
Контейнер, раскрытый в этом патенте, является контейнером для хранения для дальнейшего закрытия бетоном или свинцом или охлаждения жидкостью компактированных отходов. Эти отходы не являются обычными отходами. Они не являются монолитными. Их структура включает пустоты, и когда они помещены в контейнер, эти пустоты насыщаются связующим веществом или жидкостью. Для осуществления дальнейшего насыщения компактированный отход принудительно размещают в контейнер в стороне от его стенок.
Согласно Европейскому патенту EP-A-0341139 контейнер должен быть предварительно оборудован центрирующим средством и противовозвратным средством. Однако эти средства и дополнительные средства, раскрытые в патенте США N 5391887, не позволяют разместить отходы в контакте со стенками контейнера, что увеличивает объем хранения и требует использования связующих веществ или жидкости, и не являются средствами блокировки, которые ограничивают или предотвращают повреждение внутренней оболочки контейнера при его заполнении и при перемещении и транспортировки контейнера, обеспечивают стабильное геометрическое расположение отходов внутри контейнера и минимальные потери объема контейнера, позволяют вводить отходы в контейнер продольно, один за другим, даже когда они дистанционно управляются в ячейке, предотвращают разрушение отходов в контейнере под действием силы тяжести и обеспечивают продольное хранение отходов.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание контейнера для упаковки и хранения опасных и вредных для человека отходов, конструкция которого позволяет ограничить или совсем исключить возможность повреждения внутренних поверхностей (стенки, дно) контейнера в процессе его заполнения и при выполнении погрузочно-разгрузочных операций и транспортировки упомянутого контейнера и обеспечить стабильное геометрическое позиционирование компактированных отходов внутри этого контейнера, теряя при этом минимум внутреннего полезного объема этого контейнера.
Техническим результатом настоящего изобретения является также создание способа заполнения этого контейнера вышеуказанными отходами, обеспечивающего возможность введения в контейнер отходов последовательно блок за блоком в направлении высоты этого контейнера, дистанционно манипулируя этими отходами ввиду их опасного характера, предотвращение падения блоков компактированных отходов внутри загружаемого контейнера, аккуратную укладку блоков компактированных отходов друг на друга по высоте контейнера, ограничение возможности перемещений блоков компактированных отходов внутри контейнера после того, как они туда уложены.
В том, что касается введения компактированных отходов в упомянутый контейнер, средства, которые могут быть использованы для этого, весьма ограничены. Действительно, относительно большой вес блока компактированных отходов и малый зазор между наружным диаметром этого блока и внутренним диаметром контейнера делают невозможным непосредственно укладывать этот блок на дно контейнера при помощи обычных механических погрузочных средств типа зажимного захвата. Кроме того, состав блока компактированных отходов в смысле содержащихся там материалов (масса ферромагнитного материала недостаточна по сравнению с общей массой блока отходов) и состояние поверхности этого блока не позволяют использовать для манипуляций с ними электромагнит. В то же время использование электромагнита для этих целей само по себе поставило бы проблемы безопасности такого способа.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что контейнер для упаковки и хранения материалов цилиндрической или призматической формы, открытый или который может быть открытым для заполнения в его верхней части в осевом направлении, специально приспособленный для упаковки и замкнутого хранения опасных отходов, манипуляции с которыми производятся дистанционно, согласно изобретению, оборудован изнутри вдоль своих осевых стенок или стенки на его высоте заполнения средствами блокировки, способными деформироваться упругим образом в радиальном направлении в результате непосредственного контакта с материалами, вводимыми внутрь этого контейнера, и обеспечивающими введение и продвижение материалов вглубь данного контейнера только в результате проталкивания с усилием материалов.
Упомянутые контейнеры обычно имеют цилиндрическую форму с предпочтительно круглым поперечным сечением и представляют собой в предпочтительном варианте реализации цилиндры вращения, но могут в соответствии с вариантом реализации предлагаемого изобретения иметь и призматическую форму, предпочтительно в виде параллелепипеда, и цилиндрическую форму с поперечным сечением в виде некоторой части окружности. По существу, как это легко можно будет понять из рассмотрения приведенных ниже характеристик предлагаемого изобретения.
Вышеуказанные средства блокировки позволяют обеспечить введение и поступательное перемещение упомянутых материалов в данном контейнере в процессе его заполнения только с применением некоторого проталкивающего усилия, приложенного к загружаемым в контейнер материалам.
Упомянутые средства блокировки, способные упруго деформироваться в радиальном направлении, которые можно назвать просто упругими средствами для простоты последующего изложения, представляют собой ключевые элементы или главные средства, образующие предлагаемое изобретение. Эти средства блокировки локализованы внутри данного контейнера вдоль его стенок, располагающихся в осевом направлении.
В представленном ниже тексте описания данного изобретения и приведенной формуле изобретения под выражением "осевые стенки контейнера" следует понимать боковые стенки данного контейнера, располагающиеся параллельно его продольной оси.
Упомянутые средства блокировки размещенных в данном контейнере материалов обычно представляют собой дополнительные детали. В этом состоит особое преимущество технического решения, предлагаемого данным изобретением для проблемы упаковки и хранения материалов с оптимальным заполнением предлагаемого контейнера. В данном случае не предлагается новый контейнер сложной конструкции, но предлагается простое присоединение несложных дополнительных средств к уже разработанным на сегодняшний день конструкциям таких контейнеров, причем присоединение упомянутых средств не приводит к сколько-нибудь заметным потерям полезного объема заполнения этих контейнеров, поскольку упомянутые упругие средства блокировки занимают минимальный внутренний объем контейнера.
Упомянутые упругие средства блокировки должны располагаться и иметь возможность выполнять свою функцию по всей высоте заполнения данного контейнера. В результате упругой деформации этих средств блокировки они должны обеспечить возможность принудительной укладки упаковываемого материала в контейнер с применением силы и без риска падения под действием собственного веса спрессованного блока этого материала (имеется в виду блок соответствующих размеров или даже блок произвольных размеров), укладываемого в данный контейнер, который сопровождается соответствующими средствами загрузки до самого дна этого контейнера или не сопровождается этими средствами (известно, что в случае отходов ядерных материалов, упаковываемых в контейнеры высокой активности, непосредственный остаток этих отходов на дне контейнера исключается априори) и эти средства должны также обеспечить блокировку упомянутых материалов на месте их расположения внутри данного контейнера.
Упомянутые упругие средства блокировки деформируются в результате непосредственного контакта с упаковываемыми для последующего хранения материалами при помощи трения с блоками этих материалов. Наблюдается реальное трение в процессе укладки с некоторым усилием этих компактированных материалов в данный контейнер (в фазе упаковки этих материалов) в той мере, в какой эти материалы в процессе укладки приводятся в движение в вертикальном направлении по отношению к данному контейнеру, и при последующем контакте (в фазе хранения).
Во всех случаях упомянутые средства блокировки, которыми оборудованы контейнеры в соответствии с предлагаемым изобретением, должны препятствовать всякому движению материалов, введенных полностью или частично в упомянутый контейнер, под действием их собственного веса или в процессе манипуляций с данным контейнером, а также при его транспортировке. Однако эти упругие средства блокировки должны обеспечивать вследствие своей упругости возможность таких движений (например, продвижение укладываемых материалов вглубь данного контейнера) под действием соответствующего толкающего усилия, приложенного к упомянутым материалам, в частности, в процессе заполнения данного контейнера.
Из последующего изложения будет понятно, что упомянутые средства блокировки могут в полной мере выполнять свою функцию блокировки только в том случае, если укладываемые в данный контейнер материалы в спрессованном виде выполнены соответственно в форме цилиндрических или призматических блоков, совпадающих по форме с формой поперечного сечения данного контейнера и имеющих соответствующие геометрические размеры, то есть надлежащее поперечное сечение и высоту.
Упомянутые средства блокировки упаковываемых спрессованных материалов, которыми отличительным образом оборудованы контейнеры в соответствии с предлагаемым изобретением, образуют в то же время средства защиты внутренних поверхностей данного контейнера (то есть его дна и стенок изнутри). Эти средства блокировки предохраняют внутренние поверхности данного контейнера, ограничивая и даже совершенно исключая удары по этим поверхностям укладываемых или сохраняемых в них материалов как в процессе заполнения данного контейнера, так и при выполнении погрузочно-разгрузочных и транспортных операций. Особенно предпочтительным образом, как об этом более подробно будет сказано ниже, упомянутые средства блокировки в результате оптимизации их числа и распределения по внутренней поверхности данного контейнера могут обеспечить высокоточное центрирование сохраняемых материалов.
В предпочтительном варианте реализации упомянутые средства блокировки или упругие средства распределены на внутренней поверхности одной или нескольких располагающихся в осевом направлении стенок данного контейнера равномерным образом. Такое распределение этих средств имеет целью в максимально возможной степени предохранить внутреннюю поверхность контейнера, ограничивая, в частности, возможные удары по этой поверхности в процессе упаковки, и центрировать укладываемые в контейнер материалы так, чтобы равномерно распределить усилия. Именно поэтому в случае использования контейнера призматической формы в предпочтительном варианте реализации такого контейнера упомянутые упругие средства располагаются на всех проходящих в осевом направлении его стенках. Аналогичным образом, когда упомянутые упругие средства не распространяются непрерывным образом по всей высоте данного контейнера, в предпочтительном варианте реализации они в большинстве своем равномерно распределены по этой высоте.
Упомянутые средства блокировки или упругие средства в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть выполнены в различных вариантах. Они могут состоять, в частности, из пружин или пружинных элементов. Они могут также представлять собой упругие упоры, изготовленные из соответствующих эластомерных материалов.
В соответствии с предпочтительным способом практической реализации предлагаемого изобретения упомянутые средства блокировки или упругие средства представляют собой пружинящие пластины или плоские волнистые пружины, волны которых располагаются по длине этих элементов или средств и которые удерживаются в строго вертикальном положении вдоль одной или нескольких осевых стенок данного контейнера.
Такие пружинящие пластины должны оказывать свое действие по всей высоте заполнения данного контейнера. Можно найти множество таких пружинящих пластин, закрепленных на различных уровнях внутреннего объема данного контейнера по высоте, причем длина этих пластин имеет величину меньшую, чем упомянутая высота заполнения данного контейнера. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации предлагаемого изобретения каждая из упомянутых пружинящих пластин является достаточно длинной для того, чтобы перекрыть всю высоту заполнения данного контейнера.
Таким образом, в предпочтительном варианте реализации внутри контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением располагается по меньшей мере две и предпочтительно по меньшей мере три пружины упомянутого выше типа, длина которых соответствует высоте заполнения данного контейнера. Две упомянутые выше пружины в предпочтительном варианте реализации располагаются друг против друга. Эти две пружины в случае использования цилиндрического контейнера с круглым поперечным сечением также в предпочтительном варианте реализации располагаются диаметрально противоположно друг другу. В общем случае в таком цилиндрическом контейнере, имеющем круглое поперечное сечение, в предпочтительном варианте реализации располагаются n пружин этого типа, равномерно распределенные через каждые 2πn (где n ≥ 3).
В контейнере призматической формы (имеющем многоугольную форму поперечного сечения) в предпочтительном варианте реализации располагается по меньшей мере одна пружина этого типа на каждой стенке (то есть всего этих пружин имеется n ≥ 3) и эти пружины в еще более предпочтительном варианте реализации располагаются симметрично. Специалист в данной области техники не преминет использовать выгоду, которая состоит в симметричном расположении упомянутых выше пружин. Таким образом может быть достигнута цель, состоящая в оптимизации центрирования и стабильности или устойчивости сохраняемых в таких контейнерах материалов, а также в защите внутренних поверхностей контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением.
Внутри конструкции контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением упомянутые пружины удерживаются в строго вертикальном положении вдоль одной или нескольких проходящих в осевом направлении стенок. Таким образом, эти пружины могут оказывать свое действие по всей высоте заполнения данного контейнера. Эти пружины обычно удерживаются в этом строго вертикальном положении в той мере, в какой они жестко связаны с верхней частью данного контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением.
Здесь следует отметить, что совершенно не обязательно, чтобы это положение упругих средств было абсолютно вертикальным. Действительно, в процессе укладки материалов в данный контейнер с приложением проталкивающих усилий наблюдается самопроизвольное практически вертикальное позиционирование упомянутых плоских пружин, прикрепленных к стенкам данного контейнера в их верхней части. При этом упомянутые плоские пружины оказываются прижатыми к стенкам контейнера.
В рамках этого предпочтительного способа реализации предлагаемого изобретения внутри контейнера размещаются волнистые плоские пружины, закрепленные в верхней части, длина которых соответствует высоте заполнения данного контейнера. Упомянутые плоские пружины могут быть совершенно свободными на их противоположном конце, располагающемся в окрестности дна контейнера. В соответствии с другим вариантом реализации эти плоские пружины могут быть и в нижней части связаны между собой, например, при помощи свободного тороидального элемента. Введение такого средства облегчает крепление упомянутых пружин внутри данного контейнера и удерживает их прижатыми к стенкам данного контейнера. И во всех случаях реализации упомянутые плоские пружины имеют в нижней части некоторое свободное пространство, обеспечивающее возможность их удлинения при упругой деформации этих пружин.
В рамках этого предпочтительного способа реализации предлагаемого изобретения используется специфический параметр: размеры волн используемых плоских пружин, изменяя которые можно адаптировать развиваемые этими пружинами усилия блокировки к вводимым в данный контейнер материалам.
В то же время в соответствии с другим вариантом реализации предлагаемого изобретения можно видеть, что упомянутые средства блокировки, способные упруго деформироваться в радиальном направлении, могут состоять из отдельных элементов или небольших кусочков пружин. В частности, речь может идти об элементах плоских пружин, связанных с контейнером одним своим концом или двумя своими концами. Упомянутые элементы пружин располагаются таким образом, чтобы они оказывали свое действие в результате деформации в радиальном направлении.
В любом варианте реализации средств блокировки в соответствии с предлагаемым изобретением, способных деформироваться упруго в радиальном направлении, эти средства, как правило, представляют собой дополнительные или привнесенные детали, которые были закреплены изнутри в данном контейнере. Поскольку чаще всего речь идет о металлических деталях - средствах блокировки и контейнерах - они соединяются друг с другом сваркой.
Итак, в соответствии с первым объектом данного изобретения предлагается новый контейнер, выгода использования которого не может ускользнуть от внимания специалиста в данной области техники. Специфическое внутреннее устройство предлагаемого контейнера позволяет обеспечить его заполнение опасными материалами (токсичными, радиоактивными, взрывоопасными) даже при дистанционном манипулировании с этими материалами.
Способ заполнения упомянутого контейнера представляет собой второй объект предлагаемого изобретения. Совершенно очевидно, что использование предлагаемого контейнера входит в рамки данного изобретения и что выгода этого контейнера лучше проявляется в контексте дистанционных манипуляций с упаковываемыми и подлежащими хранению материалами благодаря использованию специальных средств, предназначенных для этих манипуляций, в процессе загрузки упомянутых материалов в данный контейнер.
Упомянутые материалы отформованы в блоки цилиндрической или призматической формы, совпадающей с формой поперечного сечения контейнера, в который эти материалы помещаются, имеющие высоту h', не превышающую высоту h данного контейнера. Очевидно, что в данном случае ставится цель уложить в данный контейнер по меньшей мере один такой блок материала. В общем случае в данный контейнер могут быть уложены друг на друга n блоков подлежащего хранению материала высотой h', где h ≥ nh'. В то же время будет соблюдаться соотношение h'> h'min для того, чтобы исключить возможность падения под действием собственной тяжести блока материала в контейнер боком. Специалист, знающий размеры поперечных сечений блока укладываемого в данный контейнер материала и самого этого контейнера соответственно, сможет без труда рассчитать эту величину h'min.
Совпадение форм поперечных сечений контейнера и загружаемых в него для хранения блоков материала обеспечивает минимизацию требуемого для хранения объема и блокировку блоков упомянутого материала внутри данного контейнера в результате действия специальных средств блокировки, которые, однако, должны обеспечивать возможность введения упомянутых блоков внутрь данного контейнера.
Способ заполнения контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением такими блоками материалов состоит в:
- манипулировании упомянутыми блоками материала при помощи загрузочных средств;
- введении и позиционировании при помощи проталкивания с усилием упомянутого блока внутрь данного контейнера при помощи упомянутых загрузочных средств, взаимодействующих в случае необходимости с некоторыми дополнительными средствами, причем развиваемая сила проталкивания должна быть достаточной для того, чтобы преодолеть усилия трения, создаваемые упомянутыми средствами блокировки.
Предлагаемый способ заполнения контейнера в соответствии с данным изобретением может быть использован в нескольких различных вариантах. Его использование оказывается более простым, если блоки подлежащих хранению материалов могут быть непосредственно установлены в их "окончательное" положение хранения с использованием средств погрузки этих материалов. Использование данного способа оказывается более сложным, если упомянутые объекты не могут быть сразу установлены в их "окончательное" положение хранения. В этом случае может оказаться необходимым использование некоторых дополнительных средств. Здесь все зависит от специфических характеристик (вес, характер упаковываемого материала и т.п.) блоков загружаемого материала.
При использовании способа заполнения контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением можно обратиться абсолютно к любым подходящим погрузочным средствам механического типа, например, к зажимным захватам, вакуумным захватам, электромагнитам и т.п. Здесь, однако, следует напомнить, что электромагнит не подходит для погрузки компактированных отходов ядерных материалов.
Если подходящее погрузочное средство для данного материала найдено, следует затем убедиться, сможет ли это погрузочное средство быть введено в данный контейнер. Зажимной захват, например, для этого не подходит. Упомянутые погрузочные средства, а также используемые в случае необходимости дополнительные средства, должны обеспечивать возможность проталкивания с усилием загружаемого материала внутрь контейнера и передачи на этот материал необходимого усилия.
В рамках предлагаемого изобретения были разработаны два основных варианта реализации способа заполнения контейнера, однако два эти варианта не являются исчерпывающими.
В соответствии с первым вариантом реализации предлагаемого способа заполнения контейнера блоки подлежащего хранению материала перемещаются при помощи погрузочных средств типа вакуумных захватов или электромагнитов - эти средства могут быть введены во внутреннюю полость контейнера и обеспечивают, таким образом, непосредственное позиционирование упомянутых блоков внутри данного контейнера. Первый из упомянутых блоков подлежащего хранению в данном контейнере материала вводится в этот контейнер и устанавливается на его дно упомянутыми погрузочными средствами. Затем последующие блоки этого материала, если предусмотрена укладка в данный контейнер нескольких таких блоков, последовательно вводятся в этот контейнер и укладываются друг на друга таким же образом. Очевидно, что в этом случае предусматривается возможность воздействия на упомянутые блоки загружаемого материала со стороны используемых погрузочных средств в виде проталкивающего усилия, величина которого достаточна для того, чтобы преодолеть силы трения, создаваемые средствами блокировки. Таким образом можно сразу устанавливать каждый блок подлежащего хранению материала в его окончательное положение хранения. Можно предусмотреть также последовательное приблизительное позиционирование каждого блока и последующее приложение к пакету этих блоков адекватного усилия, обеспечивающего их общее окончательное позиционирование в процессе установки последнего такого блока или после его установки.
В соответствии со вторым вариантом реализации заявленного способа заполнения контейнера блоки подлежащего хранению материала перемещаются при помощи адаптированных погрузочных средств типа вакуумного захвата, электромагнита или зажимного захвата. Некоторые из этих средств могут быть введены внутрь контейнера вместе с укладываемым в него блоком, а другие не могут быть введены в этот контейнер, но в соответствии с данным вариантом реализации предлагаемого способа в любом случае эти погрузочные средства в контейнер не вводятся.
В первый момент времени блок подлежащего хранению материала частично вводится в данный контейнер при помощи упомянутых погрузочных средств. Этот блок устойчиво размещается при этом в верхней части этого контейнера, причем упомянутая устойчивость блока обеспечивается благодаря наличию средств блокировки. Затем от этого блока отсоединяется соответствующее погрузочное средство и он удерживается в устойчивом состоянии благодаря все тем же средствам блокировки, которыми оборудован данный контейнер. И наконец, данный блок полностью вводится в контейнер под действием уже других средств типа толкающего силового цилиндра, которые могут быть приведены в действие после уборки или отвода упомянутых погрузочных средств. Эти другие или дополнительные средства проталкивают каждый из вставленных таким образом в верхнюю часть контейнера блоков вплоть до его окончательного позиционирования для хранения за одну операцию или проталкивают каждый блок на относительно небольшое расстояние только для того, чтобы освободить вход данного контейнера для введения в него следующего блока. В этом последнем случае пакет блоков, который формируется таким образом, постепенно опускается дискретными шагами вплоть до своего окончательного положения хранения.
В соответствии с этим вариантом реализации способа по данному изобретению каждый блок подлежащего хранению материала устанавливается в свое окончательное положение за несколько этапов, по меньшей мере, за два этапа. Этот вариант способа в соответствии с предлагаемым изобретением предпочтительно использовать в совокупности с использованием механических погрузочных средств типа зажимного захвата. Он хорошо подходит для заполнения контейнеров высокой активности компактированными отходами ядерных материалов.
В общем случае способ в соответствии с предлагаемым изобретением, описанный выше, предпочтительно использовать для упаковки и хранения компактированных отходов ядерных материалов. Нижеуказанный способ будет описан более подробно именно в этом ядерном контексте со ссылками на приведенные фиг. 3a-3f.
Здесь следует напомнить, что способ заполнения контейнеров в соответствии с предлагаемым изобретением, который характеризуется описанными выше оригинальными отличительными признаками, может быть использован и в другом контексте с использованием описанных выше средств, которые взаимодействуют с другими средствами в более или менее сложных системах.
Теперь предлагаемое изобретение в виде примера его практической реализации будет описано более подробно со ссылками на приведенные в приложении фигуры, среди которых:
- фиг. 1 представляет собой продольный разрез I-I контейнера, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг. 2 представляет собой продольный разрез II-II контейнера, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением и показанного на фиг. 1, причем и на фиг. 1, и на фиг. 2 упомянутый контейнер показан заполненным;
- фиг. 3a-3f схематически иллюстрируют поэтапное осуществление способа заполнения контейнера в соответствии с предлагаемым изобретением.
На фиг. 1 и 2 схематически представлен контейнер, выполненный в соответствии с предлагаемым изобретением, в целом обозначенный позицией 1. В данном случае речь идет о контейнере цилиндрической формы с круглым поперечным сечением. Этот контейнер отличительным образом оборудован в своем внутреннем объеме пятью плоскими волнистыми пружинами 2. Упомянутые плоские волнистые пружины 2 прикреплены сваркой в точках 3 к стенкам данного контейнера 1. На дне этого контейнера 1 упомянутые пружины соединены между собой тороидальным элементом 4, который оставлен свободным, то есть никак не прикреплен к стенкам данного контейнера 1. Волны на упомянутых пружинах располагаются по их длине вдоль осевой стенки 1' данного контейнера 1. Позицией 5 на фиг. 1 схематически обозначены уложенные внутрь данного контейнера блоки подлежащих хранению отходов.
Теперь со ссылками на фиг. 3a-3f будет более подробно описан процесс заполнения контейнера 1 в соответствии с предлагаемым изобретением, оборудованного отличительным образом пятью плоскими волнистыми пружинами 2. Упомянутый контейнер 1 предназначен для заполнения компактированными радиоактивными отходами 5, отформованными в виде круглых блоков 5. Упомянутый контейнер 1 соответствует типу контейнера, схематически представленному на фиг. 1 и 2.
Упомянутые компактированные радиоактивные отходы 5 после выхода из пресса предварительно располагаются на вращающейся цилиндрической плите 21, имеющей вырез (проход).
Контейнер 1 типа контейнера высокой активности устанавливается под этой плитой 21. Этот контейнер располагается на подъемнике специальной подъемно-транспортной тележки (на приведенных фигурах не показана). Эта исходная ситуация схематически представлена на фиг. 3a.
Введение блока компактированных радиоактивных отходов 5 в контейнер 1 осуществляется при помощи консольного крана с захватом. Этот консольный кран среди прочих элементов содержит головку захвата 22, которая обеспечивает измерение высоты h' данного блока компактированных отходов 5, захват упомянутого блока и толкающее усилие, необходимое для введения этого блока отходов в контейнер 1. Эта головка захвата содержит:
- главную раму, содержащую направляющие ролики и обеспечивающую возможность первого вертикального перемещения, называемого "перемещение N 1" (фиг. 3b-3e);
- зажимное устройство с тремя упругими губками 23 и возможностью концентрического перемещения этих губок с помощью кулачка, предназначенное для захвата блока компактированных отходов;
- толкатель 24, позволяющий обеспечить проталкивание в вертикальном направлении внутрь контейнера блок компактированных отходов 5, частично введенный в этот контейнер 1, и содержащий упругий ограничитель усилий с датчиком. Упомянутое вертикальное проталкивание или второе вертикальное перемещение называют "перемещением N 2" (фиг. 3f);
- совокупность щупа блока компактированных отходов 5 с датчиком.
Перед началом цикла введения блока компактированных отходов 5 в контейнер 1 головка захвата 22 находится в верхнем положении и упомянутая поворотная плита 21 в результате своего вращения подводит этот блок компактированных отходов 5 под упомянутую головку захвата 22 (см. фиг. 3a).
После этого упомянутая головка захвата 22 опускается при помощи системы "перемещение N 1" вплоть до контакта своего щупа с блоком компактированных отходов 5, который идентифицирует наличие упомянутого блока на вращающейся плите. Совокупность датчика с синхронным преобразователем координат позволяет измерить высоту h' данного блока 5 компактированных отходов. После этого три упругие губки зажимного устройства 23 обеспечивают захват блока 5 компактированных отходов на некоторой части его высоты (фиг. 3b).
Затем головка захвата 22 поднимается вверх при помощи системы "перемещение N 1". Поворотная плита 21 при этом поворачивается таким образом, чтобы подвести свой проходной вырез под упомянутую головку захвата 22, обеспечивая таким образом свободный доступ к контейнеру 1, который, как уже было сказано выше, располагается под упомянутой поворотной плитой 21 и на оси расположения этой головки 22 (см. фиг. 3c).
Головка захвата 22 с удерживаемым блоком компактированных отходов 5 теперь снова опускается при помощи системы "перемещение N 1" вплоть до некоторой предварительно установленной высоты и частично вводит при этом удерживаемый ею блок компактированных отходов 5 в контейнер 1 по его продольной оси (см. фиг. 3d).
После этого три губки обжатия зажимного устройства 23 освобождают упомянутый блок компактированных отходов 5 и толкатель 24 обеспечивает окончательное введение на постоянный уровень этого блока 5 в контейнер 1 путем опускания системы, названной выше "перемещением N 2" (см. фиг. 3e и 3f). При этом данный блок компактированных отходов оказывается достаточно глубоко погруженным в контейнер 1 для того, чтобы освободить его входную часть, что позволяет теперь осуществить при повторении описанного выше процесса частичное введение в этот контейнер следующего блока компактированных отходов. Высота h' этого блока и его диаметр d очевидно достаточно велики для того, чтобы исключить возможность его падения под действием собственного веса внутрь контейнера 1.
Упомянутые выше системы "перемещение N 1" и "перемещение N 2" поднимаются после этого в верхнее положение и оказываются готовыми к новому циклу введения очередного блока компактированных отходов в контейнер.
В конце процесса заполнения данного контейнера 1 упомянутый консольный кран захвата измеряет размеры места, еще остающегося свободным в данном контейнере 1, при помощи системы щупа и толкателя 24 в рамках возможного диапазона перемещения последнего.
На приведенных в приложении к данному описанию фиг. 3a-3f проиллюстрирован вариант реализации способа в соответствии с предлагаемым изобретением, по которому упомянутый блок компактированных отходов 5:
а) прежде всего частично вводится в контейнер 1 при помощи погрузочных средств 23;
б) а затем позиционируется в несколько этапов внутри этого контейнера 1. Пакет последовательно укладываемых блоков постепенно опускается до окончательного положения этих блоков под действием последовательных операций частичного проталкивания этого пакета, осуществляемого толкателем 24.
Предлагаемое изобретение будет проиллюстрировано еще приведенным ниже примером его реализации.
Контейнер высокой активности имеет в своей верхней части обечайку или кольцо, причем внутренний диаметр фланца этой обечайки составляет 400 мм, и полезную высоту порядка 1 метра. Этот контейнер используется для упаковки и хранения компактированных отходов ядерных материалов, которые представляют собой круглые блоки, полученные в результате спрессовывания раздробленных оболочек и наконечников топливных сборок, используемых в ядерных реакторах, в соответствующей пресс-форме. Упомянутый контейнер высокой активности оборудован средствами блокировки в соответствии с предлагаемым изобретением. Функция упомянутых средств состоит в том, чтобы блокировать упомянутые блоки компактированных отходов внутри данного контейнера от возможных нежелательных перемещений в процессе заполнения данного контейнера, когда не оказывается проталкивающее давление на последний из введенных в данный контейнер блоков компактированных отходов, а также в процессе последующих погрузочно-разгрузочных операций и транспортировки данного контейнера типа СНА. Упомянутые средства блокировки также обеспечивают в процессе этих фаз использования контейнера защиту его внутренних стенок.
Упомянутые средства блокировки в данном примере представлены пятью плоскими волнистыми пружинами, удерживаемыми в вертикальном положении вдоль внутренней стенки данного контейнера высокой активности типа. Эти плоские волнистые пружины распределены равномерным образом по окружности упомянутой обечайки и располагаются на ней через каждые 72o. Таким образом, упакованные в данный контейнер блоки компактированных отходов оказываются хорошо центрированными внутри этого контейнера. Каждая из упомянутых выше плоских волнистых пружин прикреплена в своей верхней части к стенке данного контейнера путем ее приваривания к упомянутой обечайке. Эти пять плоских волнистых пружин связаны между собой в нижней части данного контейнера при помощи свободного тороидального элемента.
Каждая из упомянутых выше плоских волнистых пружин имеет следующие характеристики:
- длина пружины в пустом контейнере немного меньше полезной высоты этого контейнера;
- ширина каждой пружины составляет 20 мм;
- толщина материала, из которого изготовлена каждая пружина, составляет 2 мм;
- каждая пружина изготовлена из нержавеющей стали (выбранной в зависимости от характера хранимых отходов) марки Z 12 CN 18-10; этот параметр является определяющим для механических характеристик упомянутых пружин;
- волны пружин располагаются по их длине;
- количество волн на каждой пружине 13;
- шаг волн на пружине в пустом контейнере составляет 78,5 мм;
- амплитуда волны пружины в пустом контейнере составляет 21 мм;
- нормальное усилие, развиваемое одной волной при амплитуде деформации 15,5 мм, составляет 80 даН.
Этот контейнер можно заполнять, в частности, с использованием второго варианта способа в соответствии с предлагаемым изобретением, подробно описанного выше со ссылками на фиг. 3a-3f. Для того чтобы исключить возможность падения под действием собственного веса первого блока компактированных отходов в данный контейнер, необходимо, чтобы упомянутый блок компактированных отходов имел высоту h', превышающую высоту h'min. В представленном здесь примере контейнера цилиндрической формы и блоков компактированных отходов круглой формы имеем:
где D представляет собой внутренний диаметр данного контейнера и d представляет собой наружный диаметр блока компактированных отходов.
Изобретение предназначено для упаковки и хранения опасных для человека отходов. Контейнер по данному изобретению оборудован в своем внутреннем объеме вдоль осевых стенок практически по всей своей высоте средствами блокировки, способными упруго деформироваться в радиальном направлении в результате непосредственного контакта с материалами, вводимыми внутрь этого контейнера. Упомянутые средства блокировки позволяют обеспечить введение и перемещение упомянутых материалов внутри контейнера только путем проталкивания с усилием этих материалов. Техническим результатом является ограничение возможности перемещения блоков компактированных отходов внутри контейнера. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 3 ил.
| US 5391887 A1, 21.02.95 | |||
| СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТРаСЕСОЮЗНАЯ11АТ?йТНО-1ЕХНГ1ЕСН.4^ БИБЛИОТЕКА | 0 |
|
SU341139A1 |
| СПОСОБ ЗАКАЛКИ СТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИБИБЛ:- | 0 |
|
SU347312A1 |
| WO 9416449 A, 03.01.94 | |||
| Платформенные весы | 1939 |
|
SU60186A1 |
