Контейнер для збереження і/чи транспортування екологічно небезпечних речовин і радіоактивних відходів низької і середньої активності, що включає корпус із зовнішніми і внутрішніми стінками, між якими розміщений захисний матеріал, і кришку, стінка якої і внутрішні стінки корпуса виконані з литого склокристалічного матеріалу, переважно кам'яного лиття, який відрізняє ться тим, що вн утрішня стінка корпуса виконана у вигляді монолітної оболонки у формі еліпсоїда обертання, півосі якого визначені зі співвідношення a : b = 1 : (1,5 ¸ 2,0 ), де: а - мала піввісь еліпсоїда, b - велика піввісь еліпсоїда, 3 50285 4 кожух з рознімних елементів. У якості енергопогчає корпус із зовнішніми і внутрішніми стінками, линаючого матеріалу використаний цементноміж якими розміщений захисний матеріал, і кришпіщаний бетон із заповнювачем у виді спученого ку, стінка якої і внутрішні стінки корпуса виконані з керамзиту. литого склокристалічного матеріалу, переважно У контейнері (заявка ФРН № 3321250) корпус кам'яного лиття, відповідно до винаходу вн утрішня складається з зовнішньої металевої оболонки і стінка корпуса виконана у виді монолітної оболонвнутрішньої бетонної обичайки, між якими розтаки у формі еліпсоїда обертання, півосі якого вишований тонкий шар бетону меншої міцності. значені зі співвідношення Литий корпус контейнера (патент України № а : b = 1 : (1,15 ¸ 2,0), 16424, Бюл. № 4, 1997р.) містить внутрішнє і зовде: а - мала піввісь еліпсоїда, нішнє облицювання з пластичної сталі і чавунний b - велика піввісь еліпсоїда, виливок між ними. кришка постачена анкером і розміщена перпеСтруктурно в більшості розглянутих те хнічних ндикулярно великої осі на фланці, виконаному в її рішень корпуса контейнерів виконуються у виді верхній частині, товщина стінки складає (0,06 ¸ зовнішніх і внутрішніх оболонок з різних матеріалів 0,17) · а, зовнішня стінка корпуса виконана у виді із захисним шаром між ними, причому зовнішня замкнутої циліндричної оболонки з верхньої і доноболонка в аварійних ситуаціях демпфірує ударні ною частинами, вісь якої збігається з великою віснавантаження, і при збереженні випромінюючих сю еліпсоїда, при цьому відстані між внутрішньою матеріалів створює додатковий радіаційний застінкою корпуса, донною частиною циліндричної хист. оболонки і її утворюючої визначені зі співвідноОднак усі розглянуті аналоги мають два осношень вних недоліки: h1 = (0,33 ¸ 0,60) · а, 1. Ме талеві контейнери піддаються активній h2 = (0,13 ¸ 0,25) · а, корозії, а при збереженні в них радіоактивних маде: h1 - відстань між внутрішньою стінкою кортеріалів метал корпуса є джерелом вторинного пуса і донною частиною циліндричної оболонки, рентгенівського випромінювання. h2 - відстань між внутрішньою стінкою корпуса 2. Залізобетонні і кам'янолиті контейнери відй утворюючої циліндричної оболонки, різняються великою вагою і низькою ударною міцтовщина стінки складає (0,01 ¸ 0,02) · а, як заністю, що приводить до додаткових утруднень при хисний матеріал узята сипуча суміш гранульовапроведенні транспортних і вантажопідйомних опеного шлаку феросплавного виробництва і гумової рацій. Найбільш близькими по технічній сутності і крихти утилізованих покришок з розміром часток результату, що досягається, до контейнера, що 1 ¸ 10мм при наступному співвідношенні компонезаявляється, є контейнер для збереження екологінтів мас (%): чно небезпечних речовин і радіоактивних відходів шлак гранульований фероспнизькою і середньої активності, що включає зовнілавного виробництва 90 ¸ 95% шні стінки корпуса і кришки, виконані з армованого крихта гумова утилізованих бетону, при цьому внутрішні стінки корпуса і кришпокришок інше ки виконані з литого склокристалічного матеріалу, По зведеннях, що маються в авторів, припупереважно кам'яного лиття, а між зовнішніми і внущена сук упність ознак, що характеризують суть трішніми стінками корпуса розміщений шар полівинаходу, невідома на даному рівні розвитку техмерного матеріалу (див. патент України № 23401, ніки, отже, винахід відповідає критерію «новизна». Бюл. № 4, 1998р.). Ознаками прототипу, загальними з контейнеУ відомому контейнері - прототипі виконання ром, що заявляється, є наявність зовнішніх і внутвнутрішніх стінок корпуса і кришки з кам'яного литрішніх стінок корпуса з додатковим шаром між нитя з низькими показниками водопоглинання - 0,1 ¸ ми і кришки, причому внутрішні стінки корпуса і 0,4%, високої кислотостійкістю - 99,6% і лугостійкікришки виконані з литого склокристалічного матестю - 98,6% забезпечує його високу хімічну стійріалу, переважно кам'яного лиття. кість і прийнятну герметичність, однак міцні власВідмітними ознаками є те, що внутрішня стінка тивості матеріалу фактично не використані. Так, корпуса виконана у виді монолітної оболонки у наприклад, внутрішня (корисна) ємність контейнеформі еліпсоїда обертання, півосі якого визначені ра утворюється з окремих кам'янолитих елементів, зі співвідношення що складають дно, стінки і кришку корпуса, зазори а : b = 1 : (1,15 ¸ 2,0), між якими заповнюються антикорозійним герметиде: а - мала піввісь еліпсоїда, ком, а міцність контейнера забезпечується винятb - велика піввісь еліпсоїда, ково за рахунок зовнішніх стінок корпуса з армовакришка постачена анкером і розміщена перпеного бетону, що визначає його велику вагу. ндикулярно великої осі на фланці, виконаному в її В основу передбачуваного винаходу поставверхній частині, товщина стінки складає (0,06 ¸ лена задача підвищення міцності і герметичності 0,17) · а. контейнера при одночасному зменшенні його ваги Природним аналогом такої форми є пташине і збереженні високих показників хімічної стійкості, яйце, вапняний матеріал шкарлупи якого тендітщо властиво склокристалічному матеріалу кам'я ний і неміцний, тим неменш завдяки своїй формі ного лиття. має достатню міцність і твердість. Поставлена задача вирішується тим, що в коПорівняльний аналіз і розрахунок напруженого нтейнері для збереження і/чи транспортування стану циліндричної оболонки у виді бочки (протоекологічно небезпечних речовин і радіоактивних тип) і еліпсоїда обертання (контейнер, що заявлявідходів низкою і середньої активності, що вклю 5 50285 6 ється) під дією рівномірно розподіленого зовнішде: h1 - відстань між внутрішньою стінкою корнього навантаження показує, що при всіх інших пуса і донною частиною циліндричної оболонки, рівних умовах: товщина стінки, об'єм контейнера, h2 - відстань між внутрішньою стінкою корпуса матеріал і т.д. міцність монолітної оболонки у виді й утворюючої циліндричної оболонки, еліпсоїда обертання по напругах, що допускаютьа товщина стінки складає (0.01 ¸ 0,02) · а. ся, у 15,3 раз вище чим у прототипу. Таке рішення спрямоване на виконання найНеобхідно відзначити, що небезпечними (що важливішої технічної задачі - забезпечення еколодопускаються) напругами для оболонки у виді бочгічної безпеки в процесі транспортування контейки є напруги, що розтягують, на ділянці стику деннерів з відходами до місця їхнього збереження при ця з циліндричними стінками корпуса, а для обобудь-яких аварійних ситуаціях (падіння контейнера лонки у формі еліпсоїда обертання - тільки при навантаженні, зіткнення транспортних засобів, стискаючі. випадковий удар і т.д.). Матеріал кам'янолитої оболонки характеризуНаприклад, при вертикальному падінні конється наступними показниками: межа міцності при тейнера, що заявляється, кінетична енергія удару стиску 500 ¸ 600МПа, межа міцності при розтяганні гаситься шляхом перетворення її в роботу пластичної деформації донної частини циліндричної обо50 ¸ 70МПа (див. статті Невідомського В.О., Миньлонки і в роботу по переміщенню обсягу сипучої ко Н.И. «Енергозберігаюча технологія склокристасуміші захисного матеріалу між зовнішніми і внутлічних виробів з вогненно-рідких шлаків силікомаррішніми стінками корпуса, при цьому реактивні ганцю», Сталь № 2, 1996р.). зусилля з боку сипучого захисного матеріалу рівОтже (з огляду на істотне розходження в наномірно розподіляються по поверхні нижньої часпругах, що допускаються, на стиск і розтягання тини еліпсоїдної оболонки, забезпечуючи неодмінсклокристалічного матеріалу) можна зробити вину умову її всебічного стиску і відсутність зон сновок про те, що міцність внутрішніх стінок заявлокальної (зминання) деформації. леного контейнера під впливом рівномірно розпоВідмінність у відстанях між внутрішньою стінділеного зовнішнього навантаження в 100 ¸ 150 кою корпуса, донною частиною циліндричної обораз вище, ніж у прототипу. Розглянута розрахункова схема навантаження лонки і її утворюючої (h1 ¹ h2,) мотивовано різними умовами взаємодії внутрішніх, зовнішніх стінок відповідає на практиці варіанту глибокого (до корпуса і захисного шару при вертикальному чи 1000м) поховання контейнера з відходами в прибічному ударі контейнера. родних грунтах чи аварійному затопленню у воді Так при сильному вертикальному ударі відбуна великій глибині. Розрахунки показують, що для вається істотне впровадження нижньої, більш «гоеліпсоїдної оболонки обсягом 2 ¸ 3м 3 досить товстрої» частини еліпсоїдної оболонки в обсяг сипущини стінки 50 ¸ 60мм, щоб витримати без руйнучої суміші захисного матеріалу і, як показують вання занурення на глибину 3000 ¸ 4000м. попередні розрахунки, при h1 2,0 техкорпуса контейнера не відбувається. Тому віднічно недоцільно, тому що практично не впливає стань h2

Виконання стінки еліпсоїдної оболонки в ін0,66 · a, h2 > 0,25 · a) не приведе до значного підтервалі значень (0,06 ¸ 0,17) · а у перших забезпевищення ударних характеристик конструкції, однак чує необхідн у міцність, а в других оптимально по автоматично збільшує вагу і вартість виробу. режимах кристалізації розплаву в процесі її вигоЯк захисний матеріал узята сипуча суміш гратовлення. нульованого шлаку феросплавного виробництва і Зовнішня стінка корпуса виконана у виді загумової крихти утилізованих покришок з розміром мкнутої циліндричної оболонки з верхньої і донною часток 1 ¸ 10мм при наступному співвідношенні частинами, вісь якої збігається з великою віссю компонентів мас (%): еліпсоїда, при цьому відстані між внутрішньою шлак гранульований фероспстінкою корпуса, донною частиною циліндричної лавного виробництва 90 ¸ 95% оболонки і її утворюючої визначені зі співвіднокрихта гумова утилізованих пошень кришок інше h1 = (0,33 ¸ 0,60) · а, Прийняте співвідношення компонентів мас. h2 = (0.13 ¸ 0.25) · a, сипучої суміші: шлак - 90 ¸ 95%, гумова крихта 7 50285 8 інше, забезпечує найбільш оптимальне сполучентеріалу при впливі ударних навантажень на корпус ня фізико-механічних властивостей захисного маконтейнера. Таблиця Зіставлення технічних характеристик контейнеру прототипу (патент України № 23401) виробництва ВАТ «Криворізький рудоремонтньїй завод» і контейнеру що заявляється № Найменування показників Розмірність 1 1. 2. 2 Робочий об'єм Товщина стінки кам'янолитої оболонки Ме ханічна міцність * (глибина поховання, що допускається, контейнера в природних грунта х) Ударна міцність (безпечна висота скидання заповненого контейнера) Герметичність при надлишковому внутрішньому тиску Вага (нетто) контейнера в зборі 3 м3 мм 3. 4. 5. 6. Розрахунок по IV-οϊ (енергетичної теорії міцності). Дані, приведені в таблиці свідчать про те, що передбачуваний винахід вирішує поставлену задачу: 1. Збільшення механічної міцності під впливом зовнішнього навантаження в 15,3 рази за рахунок виконання кам'янолитої оболонки у формі еліпсоїда обертання. 2. Збільшення ударної міцності в 2,5 рази за рахунок перетворення енергії удару в роботу зрушення сипучого захисного матеріалу і деформації зовнішніх стінок корпуса. 3. Підвищення герметичності в 6,3 рази за рахунок монолітної оболонки. 4. Зменшення ваги контейнера в зборі в 3,0 рази за рахунок раціонального використання властивостей міцності склокристалічного матеріалу кам'яного лиття. Сутність контейнера, що заявляється, не випливає в явному виді з відомого рівня техніки в даній галузі. Сукупність ознак, що характеризують відоме технічне рішення (прототип), не забезпечує досягнення нової якості виробу, і тільки наявності відмітних ознак, що перелічуються, у заявляємого контейнера дозволяє одержати новий технічний результат. Отже передбачуваний контейнер відповідає критерію «винахідницький рівень». Винахід пояснюється кресленням (фіг.), де зображений контейнер, що заявляється, для збереження і/чи транспортування екологічно небезпечних речовин і радіоактивних відходів низкою і середньої активності. Контейнер складається з корпуса 1 із зовнішніми 2 і внутрішніми 3 стінками з захисним матеріалом 4 між ними. Внутрішня стінка 3 виконана з литого склокристалічного матеріалу у виді монолітної оболонки у формі еліпсоїда обертання, півосі якого визначені зі співвідношенням а : b = 1 : (1,15 ¸ 2,0) і кришки 5, постаченої анкером 6. Товщина внутрішніх стінок складає Sвн. = (0,06 ¸ 0,17) · а. Зовнішня стінка 2 корпуси виконаний у виді замкнутої циліндричної оболонки з товщиною стінки Sнар. = (0,01 ¸ 0,02) · а з верхньої 7 і донною 8 Величина контейнер- контейнер, що прототип заявляється 4 5 0,9 0,9 50 50 м 75 1150 м 1,2 3,0 МПа кГс 0,03 3600 0,19 1200 частинами, вісь якої збігається з великою віссю еліпсоїда, при цьому відстань між внутрішньою стінкою 3 і донною частиною 8 циліндричної оболонки складає h1 = (0,33 ¸ 0,60) · а. Відстань між внутрішньої 3 стінкою корпуса 1 і утворюючої циліндричної оболонки 2 складає h2 = (0,13 ¸ 0,25) · a. Як захисний матеріал 4 узята сипуча суміш гранульованого шлаку феросплавного виробництва (90 ¸ 95%) і гумова крихта утилізованих покришок - інше. Наявність у контейнері захисного шару, що заявляється, зі шлаку, ідентичного по хімічному складі матеріалу кам'янолитой оболонки, забезпечує додатковий радіаційний захист і запобігає явищу вторинного рентгенівського випромінювання металу зовнішньої оболонки при збереженні радіоактивних відходів низкою і середньої активності. Матеріал, одержуваний з вогненно-рідких шлаків силікомарганцю освоєний промисловістю, сертифікований і допущений до застосування Мінздравом України без обмежень. У конструкції передбачуваного контейнера як вихідні матеріали використовується, по суті, винятково промислові відходи - феросплавного виробництва, утилізації покришок, обрізь бракованих труб великого діаметра і листового металу. Використання передбачуваного контейнера здійснюється в такий спосіб. Через отвір у верхній частині корпуса екологічно небезпечні відходи завантажуються у вн утрішню (корисну) ємність контейнера, кришку закривають, стик герметизують кислотостійким бетоном чи іншим герметиком. Хімічний, радіаційний захист, міцність, герметичність і довговічність збереження небезпечних речовин забезпечує монолітна оболонка зі склокристалічного матеріалу у формі еліпсоїда обертання. Вимоги екологічної безпеки при транспортуванні завантажених контейнерів в аварійних ситуаціях забезпечують зовнішні стінки корпуса у виді замкнутої циліндричної оболонки, що у взаємодії із сипучим захисним матеріалом запобігають прямий вплив ударних навантажень на кам'янолиту еліпсоїдну оболонку з відходами. Конструкція контейнера, що заявляється, може бути відтворена в промисловому виробництві, 9 50285 отже винахід цілком відповідає критерію «промислова застосовність». ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 10

Дивитися