ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕЗАРЯДНЫЙ МАГАЗИН-КОНТЕЙНЕР ЗАКРЫТЫХ РАДИОНУКЛИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к области радиационной техники оперативных средств безопасной перевозки, хранения и перезарядки, содержащих закрытые радионуклидные излучатели, конструктивно сопряженные с держателями, в виде многоканальных транспортно-перезарядных контейнеров типа B(U) («Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов» НП-053-16), используемых при исследованиях и контроле материалов и изделий без разрушения проникающим гамма-излучением, а точнее при гамма-дефектоскопии.

Известны магазины-контейнеры для хранения, транспортирования и перезарядки оснащенных держателями радионуклидных источников излучения шланговых гамма-дефектоскопов РИД-21М, РИД-11 и «Лабиринт» (Гамма-дефектоскопы и принадлежности для промышленной радиографии. Каталог-справочник. Атомиздат, 1970 г, с. 28; Майоров А.Н. и др. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура) М., Атомиздат, 1976, с. 74, 82), состоящие из снабженного грузоподъемными элементами корпуса, шарнирно скрепленного с фронтальной защитной крышкой и армированного составным блоком биологической защиты сложного профиля на основе твердого раствора вольфрама, например, в Ni-Fe, снабженным пятью тупиковыми криволинейными каналами, геометрически раздельно, равномерно и эквидистантно сходящимися к срединной части блока для хранения подвижных и оснащенных элементами присоединения с транспортером упругоэластичных держателей, в концевой части конструктивно сопряженных с закрытыми радионуклидными источниками излучения, причем входные отверстия каналов на фронтальной лицевой панели корпуса штатно оснащены блокираторами держателей в положении хранения, конструктивно выполненными в виде комплектуемых съемными крышками присоединительных байонетов, соответствующих геометрии профиля стыковочного элемента перегрузочного ампулопровода.

Недостатками известного устройства являются повышенные массогабаритные характеристики и относительно невысокая мощность экспозиционной дозы (МЭД) используемых радионуклидных излучателей как следствие использования блока защиты на основе псевдосплава вольфрама, а также несоответствие надежности категории B(U) согласно регламенту НП-053-16 по причине низкой термической и ударной защищенности (падение с высоты 9 м; пожар 800°С 30 мин) в условиях аварийного транспортирования вне охранной тары.

Известен также трехканальный магазин-контейнер для хранения, транспортирования и перезарядки импортированных в срединную часть стержневых держателей закрытых радионуклидных излучателей затворного гамма-дефектоскопа серии «Стапель» (Майоров А.Н. и др. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура) М., Атомиздат, 1976, с. 74) с блоком биологической защиты в виде конусообразно аппроксимированного по торцам монолитного цилиндра из обедненного урана с антикоррозионным покрытием и распределенными геометрически равномерно по торцу тремя сквозными каналами, встроенного с гарантированным конструктивным зазором во внутреннюю полость коррозионностойкой и жаропрочной цилиндрической оболочки, герметизированной содержащими замковый механизм и блокиратор держателей в положении хранения фланцами треугольной формы, конструктивно сопряженными со съемными защитными крышками и грузоподъемными элементами.

Недостатками известного магазина-контейнера являются: несоответствие регламенту НП-053-16 по термической и ударной защищенности (падение с высоты 9 м; пожар 800°С 30 мин), слабая антикоррозионная защита блока, провоцирующая при нарушении целостности покрытия химическое взаимодействие урана с влажной воздушной средой замкнутого пространства с образованием гидрида урана, в виде мелкодисперсного порошка, склонного к возгоранию, а также отсутствие средств термоизоляции и светоотражения, способствующих инсоляционному перегреву устройства (свыше 50°С) при транспортировании вне охранной тары (регламент НП-053-16).

Перечисленные обстоятельства не отвечают конструктивным требованиям надежности контейнера категории B(U) без охранной тары в критических условиях аварийного транспортирования.

Наиболее близкими по назначению и конструктивному исполнению, являются реализованные идентичные технические решения магазинов-контейнеров (Декопов А.С., Михайлов С.В. Оценка устойчивости аппаратуры радиационного контроля к факторам транспортной аварии на стадии проектирования. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техническая физика и автоматизация, Вып.85; Сертификат-разрешение RUS/6503/B(U)-96Т от 14.12.2018 на конструкцию и перевозку упаковки. Упаковочный комплект транспортный УКТ1 В-48-4-800 (контейнер RTC-IS/800).

В качестве прототипа принимается многопозиционный магазин-контейнер RTC-IS/800, включающий коррозионно-стойкий, герметизированный верхней панелью и днищем жаропрочный цилиндрический корпус с грузоподъемными элементами и съемной крышкой, соосно агрегатированный статичным блоком защиты из обедненного урана с медно-никелевым покрытием в виде псевдо-эллипсоида, оснащенного параллельно его геометрической оси равномерно и концентрично распределенными по торцу тупиковыми каналами, армированными вольфрамовыми втулками, содержащими скрепленные с капсулой излучателя многозвенные, шарнирно-соединенные держатели источников из вольфрама, а верхняя панель корпуса контейнера с внешней стороны снабжена входными отверстиями каналов, суппортом, соответственно и соосно выполненным с соответствующим количеством гнезд подсоединения перегрузочного ампулопровода, защищенных съемными колпачками, блокиратором и замковым механизмом избирательно обеспечивающими исключительный доступ к одному из востребованных каналов.

Основными недостатками прототипа многоканального магазина-контейнера оперативной доставки свежих и перезарядки распавшихся источников излучения с держателями согласно НП-053-16, является совокупность факторов:

- несоответствие надежности категории B(U) по динамической ударной защищенности и низкие демпфирующие возможности конструктивного исполнения контейнера (регламент НП-053-16) в условиях аварийного транспортирования вне охранной тары (падение с высоты 9 м);

- несоответствие надежности конструкции (регламент НП-053-16) контейнера категории B(U) по противопожарной защищенности (800°С, 30 мин) в условиях аварийного транспортирования вне охранной тары;

- избыточные площадь и металлоемкость ступенчатой конструктивной конфигурации съемной крышки контейнера, отсутствие средств теплозащиты и светоотражающего покрытия, стимулирующих нагрев легкодоступной поверхности устройства свыше 50°С (регламент НП-053-16) при облучении поверхностей солнечным светом (инсоляция);

- отсутствие надежной защиты уранового блока от влаги, тепла и коррозии;

- проблематичность доставки магазина-контейнера RTC-IS/800 в крупногабаритной охранной таре транспортного упаковочного комплекта УКТ1 В-48-4-800 в конструктивно-стесненное пространство.

Могоканальные транспортно-перезарядные магазины-контейнеры, содержащие держатели, конструктивно сопряженные с закрытыми радионуклидными излучателями, предназначены для выполнения работ в критических условиях конструктивной стесненности при оперативной технологической потребности замены распавшегося излучателя с коротким периодом полураспада в технологической зоне контроля при монтаже и ремонте на объектах судостроения, химической, нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленностей, а также в сфере атомной энергетики.

Адаптация конструктивной платформы транспортно-перезарядного магазина-контейнера требованиям регламента НП-053-16 на соответствие категории B(U) с одновременной оптимизацией его массогабаритных характеристик, а также термо- и влагозащищенности является ключевой задачей предлагаемого технического решения и сопряжена с соразмерным совершенствованием конструктивного исполнения устройства в целях его оперативного использования по прямому назначению вне охранной тары.

Достигаемым при использовании предлагаемого магазина-контейнера техническим результатом является надежное демпфирование эффектов термического и ударного воздействий, а также перегрева в результате инсоляции устройства согласно критериям надежности категории B(U) регламента НП-053-16, блокирование доступа влаги в его внутреннюю полость и при этом коррозионного разрушения блока защиты из обедненного урана, а также оптимизация массогабаритных характеристик магазина-контейнера применительно к условиям транспортирования исключительно вне охранной тары.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в многопозиционном магазине-контейнере, включающем коррозионно-стойкий, герметизированный верхней панелью и днищем жаропрочный цилиндрический корпус с грузоподъемными элементами и съемной крышкой, соосно агрегатированный статичным блоком защиты из обедненного урана с медно-никелевым покрытием в виде псевдо-эллипсоида, оснащенного параллельно его геометрической оси равномерно и концентрично распределенными по торцу тупиковыми каналами, армированными вольфрамовыми втулками, содержащими скрепленные с капсулой излучателя многозвенные, шарнирно-соединенные держатели источников из вольфрама, а верхняя панель корпуса контейнера с внешней стороны снабжена входными отверстиями каналов, суппортом, соосно выполненным с соответствующим количеством гнезд подсоединения перегрузочного ампулопровода, защищенных съемными колпачками, блокиратором и замковым механизмом избирательно обеспечивающими исключительный доступ к одному из востребованных каналов, причем во внутренней полости корпуса контейнера верхняя панель соосно и с гарантированными конструктивными зазорами от его боковой внутренней поверхности и внутренней поверхности донной части корпуса контейнера консольно и монолитно сопряжена с равномерно перфорированным по образующей поверхности прочным цилиндрическим стаканом, содержащим импортированный в него с кольцевым зазором блок защиты из урана, статично укрепленный в базовых опорных поверхностях дна стакана и верхней панели, к тому же образующая поверхность донной части перфорированного стакана снабжена кольцеобразным многолепестковым радиально-опорным пружинным буфером, выполненным с возможностью равномерно - упругого тепломеханического контакта с внутренней поверхностью прочного корпуса по периметру, а внутренние пустоты устройства вытеснением воздушной среды через соответственно предусмотренные в корпусе технологические ниппели заполнены высокоадгезионной огнестойкой монтажной пеной, формирующей после отверждения в заданном конструктивном объеме виброустойчивую мелкоячеистую объемную оболочку с высокой укрывающей способностью в качестве термозащитного, противоударного и антикоррозионного демпфера.

Указанный технический результат достигается и в том случае, когда съемная крышка устройства профилирована по внешней поверхности с возможностью минимизации площади солнечной инсоляции бесступенчато и сферообразно, снабжена заполненной огнестойкой монтажной пеной герметичной внутренней полостью, а внешняя поверхность крышки защищена светоотражающим покрытием на основе силиката калия.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 - в разрезе схематично представлен общий вид магазина-контейнера, реконструированная полость которого заполнена мелкоячеистой, высокоадгезионной, огнестойкой, виброустойчивой оболочкой в виде термозащитного, противоударного и антикоррозионного демпфера, а донная часть консольного стакана, несущего массивный блок защиты, снабжена многолепестковым тепломеханическим пружинным буфером;

На фиг. 2 - в разрезе схематично отображено оптимизированное конструктивное исполнение термозащитной и противоударной съемной крышки магазина-контейнера.

Предлагаемое устройство включает в себя: съемную крышку 1, коррозионно-стойкий, жаропрочный цилиндрический корпус с

грузоподъемными элементами 2, соосно герметизированный дискообразными днищем 3 и верхней панелью 4, консольно и монолитно сопряженной в полости корпуса 2 с перфорированным цилиндрическим стаканом 5, скрепленным с кольцеобразным многолепестковым радиально-опорным пружинным буфером 6 и содержащим соосно импортированный в него блок защиты из урана 7, оснащенный тупиковыми каналами 8, армированными вольфрамовыми втулками 9, содержащими скрепленные с капсулой излучателя многозвенные, держатели источников 10, а внешняя сторона верхней панели 4 снабжена входными отверстиями каналов 11 и суппортом 12, соответственно и соосно выполненным с соответствующим количеством гнезд подсоединения 13 перегрузочного ампулопровода, защищенных съемными колпачками 14, блокиратором 15, и замковым механизмом 16, вместе с тем все пустотелые полости корпусного пространства заполнены отвержденной высокоадгезионной огнестойкой и мелкоячеистой оболочкой 17.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.

1. Технологическая подготовка

1.1. Транспортно-перезарядный контейнер (ТПК) в перечисленном составе согласно «Правил безопасной перевозки радиоактивных материалов (Издание 2012 г. SSR-6, МАГАТЭ, 2013) доставляют непосредственно в зону дислокации подлежащей перезарядке радиационной головки (РГ*), укомплектованной дистанционным приводом (ДП*) и перезарядным ампулопроводом* и предварительно базируют относительно РГ* согласно требованиям безопасности, инструкции по эксплуатации (ИЭ) и инструкции по перезарядке (ИП) с учетом технологических возможностей прокладки перезарядного ампулопровода между РГ* и ТПК.

* Примечание: Агрегаты и устройства, отмеченные по тексту индексом*, не имеют позиционной нумерации, т. к. имеют косвенное отношение к заявляемому объекту, отсутствуют в его графическом отображении и являются вспомогательной информацией.

2. Разрядка радиационной головки от распавшегося излучателя с держателем

2.1.Операторы производят демонтаж съемной крышки 1 ТПК, определяют свободный канал 11 ТПК для перегрузки находящегося в РГ* распавшегося излучателя с держателем и с использованием замкового механизма 16 и блокиратора 15 деблокируют и снимают колпачок 14 ТПК, после чего устанавливают и фиксируют свободный штуцер ранее скрепленного с РГ* перезарядного ампулопровода* в гнезде подсоединения 13 ТПК.

2.2. Операторы деблокируют замковый механизм и блокиратор одноразового рабочего цикла РГ* и с использованием ДП* в сопровождении дозиметрического контроля в ручном режиме производят пересылку распавшегося излучателя с держателем по перезарядному ампулопроводу* в свободный канал 11 ТПК до упора в положение хранения.

2.3. В сопровождении дозиметрического контроля в ручном режиме операторы производят отсоединение штуцера перезарядного ампулопровода* из гнезда подсоединения 13 ТПК с автоматизированным блокированием при этом распавшегося излучателя с держателем 10 в положении хранения и его последовательным отсоединением от стыковочного элемента ДП*, установлением колпачка 14 в гнездо 13 и фиксацией блокиратором 15 и замковым механизмом 16.

3. Зарядка радиационной головки «свежим» излучателем с держателем из ТПК

3.1. При демонтированной съемной крышке 1 ТПК операторы определяют канал 11 ТПК, содержащий «свежий» излучатель с держателем 10 для перегрузки в РГ* и с использованием замкового механизма 16 и блокиратора 15 деблокируют и снимают колпачок 14 из гнезда подсоединения 13 ТПК, после чего производят соединение стыковочного элемента ДП* (ранее деблокированной РГ* с хвостовым соединительным элементом держателя источника 10 (находящегося в 11 канале ТПК), устанавливают и фиксируют свободный штуцер ранее скрепленного с РГ* перегрузочного ампулопровода* в гнезде подсоединения 13 ТПК.

3.2. Операторы с использованием ДП* в сопровождении дозиметрического контроля в ручном режиме производят пересылку «свежего» излучателя с держателем 10 по перезарядному ампулопроводу* в РГ* в положение хранения с последующим демонтажом перезарядного ампулопровода* и блокировкой РГ* в установленном порядке.

3.3. Операторы с использованием блокиратора 15 деблокируют и демонтируют штуцер перезарядного ампулопровода* из гнезда подсоединения 13, устанавливают колпачок 14 в указанное гнездо подсоединения освобожденного канала 11 ТПК, блокируют замковый механизм 16 и производят монтаж съемной крышки 1 ТПК в установленном порядке.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить его функциональную адаптацию на соответствие ограничительным требованиям регламента НП-053-16 по аварийному транспортированию, блокированию перегрева легкодоступной поверхности в результате инсоляции, теплоотдачи тепловой энергии естественного распада радионуклидных излучателей на внешнюю поверхность корпуса и в том числе мобильность при оперативной доставке устройства исключительно вне охранной тары непосредственно в зону неразрушающего контроля особо ответственных сварных стыков в критических условиях конструктивной стесненности монтажа и ремонта для замены на свежий и эвакуации распавшегося излучателя с коротким периодом полураспада, а также исключения вероятности коррозионных процессов блока биологической защиты из обедненного урана, радиационных загрязнений среды и радиационных нагрузок на персонал с одновременной локализацией вероятности возгорания порошковых продуктов коррозии обедненного урана в виде гидрида урана.

Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков необходима и достаточна для обеспечения заявленного технического результата.

Изобретение относится к транспортно-перезарядному магазину-контейнеру закрытых радионуклидных источников гамма-излучения и может использоваться для безопасной перевозки, хранения и перезарядки закрытых радионуклидных излучателей. Техническим результатом является повышение надежности и безопасности в условиях транспортирования вне охранной тары. Технический результат достигается за счет того, что во внутренней полости корпуса контейнера верхняя панель соосно и с гарантированными конструктивными зазорами от его боковой внутренней поверхности и внутренней поверхности донной части корпуса контейнера консольно и монолитно сопряжена с перфорированным по образующей поверхности цилиндрическим стаканом. Причем стакан содержит импортированный в него с кольцевым зазором блок защиты из урана, укрепленный в опорных поверхностях дна стакана и верхней панели. Образующая поверхность донной части перфорированного стакана снабжена кольцеобразным многолепестковым радиально-опорным пружинным буфером, выполненным с возможностью упругого тепломеханического контакта с внутренней поверхностью прочного корпуса по периметру. Внутренние пустоты устройства заполнены высокоадгезионной огнестойкой монтажной пеной, формирующей в пустотелом объеме виброустойчивую мелкоячеистую объемную оболочку с высокой укрывающей способностью в качестве термозащитного, противоударного и антикоррозионного демпфера. Съемная крышка устройства профилирована с минимизацией площади солнечной инсоляции бесступенчато и сферообразно, снабжена заполненной огнестойкой монтажной пеной герметичной внутренней полостью, а внешняя поверхность крышки защищена светоотражающим покрытием. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Транспортно-перезарядный магазин-контейнер закрытых радионуклидных источников гамма-излучения, включающий коррозионно-стойкий, герметизированный верхней панелью и днищем жаропрочный цилиндрический корпус с грузоподъемными элементами и съемной крышкой, соосно агрегатированный статичным блоком защиты из обедненного урана с медно-никелевым покрытием в виде псевдоэллипсоида, оснащенного параллельно его геометрической оси равномерно и концентрично распределенными по торцу тупиковыми каналами, армированными вольфрамовыми втулками, содержащими скрепленные с капсулой излучателя многозвенные, шарнирно-соединенные держатели источников из вольфрама, а верхняя панель корпуса контейнера с внешней стороны снабжена входными отверстиями каналов, суппортом, соответственно и соосно выполненным с соответствующим количеством гнезд подсоединения перегрузочного ампулопровода, защищенных съемными колпачками, блокиратором и замковым механизмом, избирательно обеспечивающими исключительный доступ к одному из востребованных каналов, отличающийся тем, что во внутренней полости корпуса контейнера верхняя панель соосно и с гарантированными конструктивными зазорами от его боковой внутренней поверхности и внутренней поверхности донной части корпуса контейнера консольно и монолитно сопряжена с равномерно перфорированным по образующей поверхности прочным цилиндрическим стаканом, содержащим импортированный в него с кольцевым зазором блок защиты из урана, статично укрепленный в базовых опорных поверхностях дна стакана и верхней панели, к тому же образующая поверхность донной части перфорированного стакана снабжена кольцеобразным многолепестковым радиально-опорным пружинным буфером, выполненным с возможностью равномерно упругого тепломеханического контакта с внутренней поверхностью прочного корпуса по периметру, а внутренние пустоты устройства вытеснением воздушной среды через соответственно предусмотренные в корпусе технологические ниппели заполнены высокоадгезионной огнестойкой монтажной пеной, формирующей после отверждения в заданном конструктивном объеме виброустойчивую мелкоячеистую объемную оболочку с высокой укрывающей способностью в качестве термозащитного, противоударного и антикоррозионного демпфера.

2. Магазин-контейнер по п. 1, отличающийся тем, что съемная крышка устройства профилирована по внешней поверхности с возможностью минимизации площади солнечной инсоляции бесступенчато и сферообразно, снабжена заполненной огнестойкой монтажной пеной герметичной внутренней полостью, а внешняя поверхность крышки защищена светоотражающим покрытием на основе силиката калия.