Контейнер для транспортування та тривалого зберігання радіоактивних відходів

1. Контейнер для транспортування і тривалого зберігання радіоактивних відходів, що містить корпус, який виконаний у вигляді восьмигранної призми з переміжними вузькими та широкими гранями і має у верхній частині посадочне місце під кришку та кришку, що сполучається з корпусом, а також такелажні вузли, розташовані в корпусі і кришці, який відрізняється тим, що посадочне місце під кришку і місце на кришці, що сполучається з корпусом, виконані у вигляді сходини і армовані кутиками, між якими в горизонтальній площині встановлений свинцевий ущільнювач, причому днище корпусу виконане сферичним, увігнутим усередину, внутрішні і зовнішні грані корпусу з'єднані радіусними сполученнями із днищем, а такелажні вузли розташовані у верхній частині вузьких граней корпусу і відповідних їм гранях на кришці, при цьому широкі грані корпусу угорі армовані швелером, а вузькі грані і нижні ребра вулканізовані. 2. Контейнер за п. 1, який відрізняється тим, що свинцевий ущільнювач спочатку має поперечний переріз у вигляді круга, діаметр якого визначається за формулою Dсв = K × G , 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до ядерної техніки, зокрема до транспортування та зберігання твердих сипких і затверділих рідких радіоактивних відходів (РАВ). Відомий контейнер для транспортування і захоронення радіоактивних відходів, що містить корпус, який має у верхній частині посадочне місце під кришку, і кришку, що сполучається з корпусом, а також такелажні вузли, розташовані в корпусі [патент РФ №2056653, МПК6 G21F5/005, опубл. 1996.03.20]. В цьому контейнері корпус виконаний у формі паралелепіпеда із закругленими кутами, поверхні корпусу і кришки, що сполучаються, мають клиноподібні виступи, зміщені на крок відносно один одного, між якими існує зазор для заповнення герметизуючим в'яжучим матеріалом. Такелажні вузли контейнера діагонально виступають за межі його корпусу. Виготовляють контейнер із залізобетону. Установка кришки зазначеного контейнера конструктивно не гарантує постійний зазор по контуру, а наявність клиноподібних виступів на поверхнях корпусу і кришки, що сполучаються, утрудняє подачу в зазор герметизуючого матеріалу і його ущільнення. Крім того, наявність такелажних вузлів, діагонально виступаючих за межі корпусу, створює додаткові габаритні зазори, що знижує компактність при штабелюванні контейнерів для зберігання. При цьому вантажозахватні пристрої для корпусу та кришки різні, що ускладнює автоматизацію вантажно-розвантажувальних операцій. А звичайний залізобетон, з якого виготовлений контейнер, недостатньо стійкий до впливу атмосферних і хімічних факторів і не забезпечує тривалого зберігання РАВ. Більш близьким до технічного рішення, яке заявляється, є контейнер для транспортування та тривалого зберігання радіоактивних відходів, що містить корпус, виконаний у вигляді восьмигранної призми з переміжними вузькими та широкими гранями і котрий має у верхній частині посадочне місце під кришку, та кришку, що сполучається з корпусом, а також такелажні вузли, розташовані в корпусі і кришці [патент РФ №2195724, МПК7 G21F5/005, опубл. 2002.12.27], обраний як прототип. Вказаний контейнер виготовляють з гематитового фібробетону. В ньому такелажні вузли являють собою поглиблення у вузьких гранях корпусу і анкерні петлі в кришці, крім того, на днищі корпусу є виступ для вилки автонавантажувача. Відомий контейнер завдяки виконанню його у вигляді восьмигранної призми дозволяє досягти компактності при штабелюванні контейнерів для зберігання. Вадами даного контейнера є: - виготовлення його з гематитового фібробетону, який не має достатню довговічність і при попаданні на нього агресивних середовищ розпушується та не створює достатньої герметизації на місці сполучення корпусу і кришки, тим самим не забезпечується безпека при транспортуванні та тривалому зберіганні РАВ; 83312 4 - наявність двох різнотипних такелажних вузлів на корпусі та кришці, що виключає можливість автоматизації і застосування єдиного вантажопідйомного маніпулятора в технологічному ланцюжку експлуатації контейнерів; - наявність гострих кутів на зовнішній поверхні корпусу може привести до його пошкодження при транспортуванні й штабелюванні і, як наслідок, до зниження стійкості контейнера та скорочення загального терміну служби при зберіганні. Задачею винаходу є удосконалення контейнера шляхом конструктивної зміни виконання його окремих елементів для забезпечення поліпшеної герметизації на місці сполучення корпусу і кришки, максимальної можливості автоматизації і застосування однотипних вантажопідйомних маніпуляторів у технологічному ланцюжку експлуатації контейнера та гарантованої якості зовнішньої поверхні, що виключає можливі пошкодження при транспортуванні й штабелюванні, і, тим самим, підвищує безпеку і довговічність його експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в контейнері для транспортування і тривалого зберігання радіоактивних відходів, що містить корпус, виконаний у вигляді восьмигранної призми з переміжними вузькими та широкими гранями і котрий має у верхній частині посадочне місце під кришку, та кришку, що сполучається з корпусом, а також такелажні вузли, розташовані в корпусі і кришці згідно винаходу посадочне місце під кришку і місце на кришці, що сполучається з корпусом, виконані у вигляді сходини і армовані кутиками, між якими в горизонтальній площині встановлений свинцевий ущільнювач, днище корпусу виконано сферичним, увігнутим усередину, внутрішні і зовнішні грані корпусу з'єднані радіусними сполученнями із днищем, такелажні вузли розташовані у верхній частині вузьких граней корпусу і відповідних їм гранях на кришці, при цьому широкі грані корпусу угорі армовані швелером, а вузькі грані і нижні ребра вулканізовані. Крім того, свинцевий ущільнювач спочатку має поперечний переріз у вигляді круга, діаметр якого визначається за формулою Dсв=K·G де Dсв - діаметр поперечного перерізу свинцевого круга, мм; К - коефіцієнт пропорційності, мм/т (2,5£К£5); G - маса кришки, т. Висота увігнутості днища всередині корпусу більше висоти увігнутості днища зовні в 1,2-3,6 разів, при цьому радіус внутрішньої сфери днища менше радіуса зовнішньої сфери днища в 1,5-2 рази. Радіус сполучення зовнішніх граней корпусу з днищем більше радіуса сполучення внутрішніх граней корпусу з днищем в 1,1-1,3 разів. Відстань між зовнішніми поверхнями вузьких граней корпусу більше відстані між зовнішніми поверхнями широких граней корпусу в 1,33-1,36 разів. Середня товщина днища корпусу більше товщини кришки контейнера в 1,70-1,78 разів. 5 Такелажні вузли виконані у вигляді петель з круглим поперечним перерізом і площа поперечного перерізу петлі корпусу більше площі поперечного перерізу петлі кришки і визначається за формулою F1/F=(1+(G+G1)/G2)·K1 де: F і F1 - відповідно площа поперечного перерізу петель кришки і корпусу; G, G1 і G2 - відповідно маса кришки, корпусу і радіоактивних відходів, т; К1 - коефіцієнт пропорційності (1,2£К1£1,6). Максимальна товщина шару вулканізації на вузьких гранях і нижніх ребрах корпусу складає 0,01-0,03 від мінімальної товщини стінки корпусу в його перерізі, що проходить через нижню площину кришки. Переважно, корпус і кришка виготовлені зі склокристалічного армованого матеріалу. Технічна сутність винаходу, що заявляється, пояснюється графічною частиною: на фіг. 1 представлений контейнер в розрізі; на фіг. 2 - він же, вигляд зверху; на фіг. 3 - вузол І на фіг. 1; на фіг. 4 - вигляд по А-А на фіг. 2. Контейнер для транспортування та тривалого зберігання радіоактивних відходів містить корпус 1, виконаний у вигляді восьмигранної призми з переміжними вузькими і широкими гранями, і кришку 2, що сполучається з корпусом 1. У верхній частині корпус 1 має посадочне місце 3 під кришку 2, виконане у вигляді сходини. Місце 4 на кришці 2, що сполучається з корпусом 1, також виконано у вигляді сходини. При цьому посадочні місця 3 на корпусі 1 і 4 на кришці 2 армовані кутиками 5. Між кутиками 5 у горизонтальній площині встановлений свинцевий ущільнювач 6, який спочатку має поперечний переріз у вигляді круга. Днище 7 корпусу 1 виконано сферичним, увігнутим усередину, а внутрішні і зовнішні грані корпусу 1 з'єднані радіусними сполученнями із днищем 7. Корпус 1 й кришка 2 обладнані такелажними вузлами у вигляді петель відповідно 8 і 9 з круглим поперечним перерізом. Такелажні вузли 8 корпусу 1 розташовані у верхній частині вузьких граней корпусу, а такелажні вузли 9-у відповідних їм гранях кришки 2. Широкі грані корпусу 1 угорі армовані швелером 10, а вузькі грані і нижні ребра вулканізовані гумовими полотнами 11 та 12. Виконання посадочного місця 3 під кришку 2 і місця 4 на кришці 2, що сполучається з ним, у вигляді сходини гарантує фіксовану установку кришки 2 в корпус 1. Армування їх кутиками 5 дозволяє захистити ці місця від руйнування в процесі вантажно-розвантажувальних операцій, а свинцевий ущільнювач 6, встановлений між ними, покращує герметизацію по місцю сполучення корпусу 1 і кришки 2, тим самим забезпечується безпека при транспортуванні та тривалому зберіганні РАВ. При розрахунку діаметра поперечного перерізу свинцевого круга по формулі Dсв=K·G враховується коефіцієнт пропорційності К, визначений емпіричним шляхом, який характеризує умови герметичності ущільнювача залежно від шорсткості контактних поверхонь, їхньої паралельності й площинності. При виборі коефіцієнта пропорційності К менше 2,5 діаметр поперечного перерізу свинцевого круга буде недостатнім з позицій герметизації місця сполучення корпусу 1 і кришки 2, а 83312 6 при значеннях більших 5 витрати на свинцевий ущільнювач істотно і невиправдано зростатимуть, при цьому ускладнюється розплющування круга до овалу (в поперечному перерізі) і, як наслідок, погіршується герметизація контейнера з РАВ. Наприклад, при масі кришки G=1,45т оптимальне значення діаметра поперечного перерізу свинцевого круга складає Dсв=8мм. Утворюваний між корпусом 1 і кришкою 2 зазор 13 по периметру контейнера залишається постійним і полегшує автоматизацію заповнення його герметизуючим складом, який після застигання надійно з'єднує кришку 2 з корпусом 1. Виконання днища 7 корпусу 1 сферичним, увігнутим усередину, пояснюється досягненням міцнісних характеристик контейнера, який за стандартних умов повинен витримувати вертикальне п'ятикратне навантаження. Зниження відношення висоти h1 увігнутості днища всередині корпусу до висоти h2 увігнутості днища зовні менше 1,2 змістить центр ваги контейнера у бік кришки, знижуючи коефіцієнт стійкості центру ваги до величин менших 1,25, що неприпустимо у відповідності до ГОСТ 16327-88. А збільшення відношення більше 3,6 приводить до зменшення корисного об'єму контейнера. При цьому значення відношення радіуса R1 внутрішньої сфери днища до радіуса R2 зовнішньої сфери днища менше 1,5 зменшує опорну площу по контуру днища корпусу, а значення вище 2 надмірно її збільшить і приведе до перевантаження кришки, перерозподіливши навантаження до її центру, що знизить у цілому стійкість контейнера. Так, наприклад, при R1=6000мм оптимальним буде R2=l0000мм. Внутрішні і зовнішні грані корпусу 1 з'єднані радіусними сполученнями з днищем 7 і зниження відношення радіусу r1 сполучення зовнішніх граней корпусу з днищем до радіусу r2 сполучення внутрішніх граней корпусу з днищем менше 1,1 може привести до ливарних дефектів у вигляді тріщин, а збільшення більше 1,3 приводить до зменшення опорної площадки і, як наслідок, до зниження стійкості корпусу через підвищення контактних напруг. Наприклад, при r2=100мм оптимальним буде r1=120мм. Відстань m між зовнішніми поверхнями вузьких граней корпусу більше відстані n між зовнішніми поверхнями широких граней корпусу в 1,331,36 рази. Зниження співвідношення m/n менше 1,33 приводить до зменшення коефіцієнта заповнюваності контейнера, а збільшення більше 1,36 до зростання ливарних напруг, що знижує стійкість корпусу. Наприклад, при n=1940мм оптимальним буде m=2610мм. Співвідношення між товщиною h3 днища 7 корпусу 1 і товщиною h4 кришки 2 контейнера впливає на два параметри: коефіцієнт стійкості центру ваги і корисний об'єм контейнера. Середня товщина h3 днища корпусу більше товщини h4 кришки контейнера в 1,70-1,78 рази. При зниженні відношення h3 /h4 менше 1,7 значення коефіцієнта стійкості центру ваги нижче припустимої величини (Кцв1,6 металоємність зростає, підвищуючи собівартість контейнера, а при К1