Упаковочный комплект для хранения и транспортировки изделия с радиоактивным веществом

Упаковочный комплект для хранения и транспортировки изделия с радиоактивным веществом

Реферат

Транспортный упаковочный комплект (ТУК) относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в частности, к устройствам для длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе авиационным транспортом.

Известен упаковочный комплект транспортный для хранения и транспортирования плоских источников ионизирующих излучений (п.РФ №26863, опубл. 20.12.2002), включающий охранную тару и герметичный защитный контейнер для хранения и транспортирования плоских, в том числе и открытых источников ионизирующих излучений. Герметичный защитный контейнер выполнен из коррозионно-стойкой стали в виде двух плоских дисков, которые герметизируются через прокладку из отожженной меди болтами, затягиваемыми через динамометр контролируемым усилием, а внутри защитного контейнера устанавливается кольцевая кассета, состоящая из трех элементов: нижнего кольца, на которое укладывается и крепится промежуточное кольцо с отверстиями для размещения плоских источников ионизирующих излучений, и верхнего кольца, которым источники фиксируют в гнездах путем стяжки верхнего и нижнего колец специальными винтами, не выходящими после стяжки за габариты толщины кассеты, контейнер устанавливают внутри транспортной тары и фиксируют прокладками из негорючего материала.

Недостатком данного упаковочного комплекта является отсутствие штуцера с клапаном в кольцах внутреннего контейнера, что не позволяет стравливать газ, появляющийся при радиоактивном распаде; незащищенность крепежных элементов внутреннего контейнера, что не обеспечивает их целостность при аварийных воздействиях; наличие острых ребер и разнотолщинность стенок внутреннего контейнера, что снижает его прочность при ударных воздействиях; отсутствие демпфирующих элементов в прокладках из негорючего материала транспортного контейнера, которые должны обеспечивать вибропрочность конструкции при транспортировке.

В качестве прототипа выбрана контейнерная система для транспортировки и хранения высокорадиоактивных материалов (п.РФ №2298242, опубл. 27.04.2007), включающая в себя внешний контейнер, охватывающий, по меньшей мере, один внутренний контейнер, в котором расположен радиоактивный материал. Внутренний контейнер подпружиненно установлен во внешнем контейнере, на внутренней поверхности боковой стороны, на крышке и дне которого расположены направленные во внутреннее пространство внешнего контейнера пружинящие элементы.

Недостатком данной контейнерной системы является наличие пружинящих элементов у внешнего контейнера, работающих во всех направлениях, что обуславливает их низкую резонансную частоту при большой жесткости пружинящих элементов.

Задачей данного изобретения является создание упаковочного -комплекта для обеспечения возможности длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных веществ, в том числе авиационным транспортом.

Техническим результатом является повышение стойкости защитного контейнера к аварийным факторам высокой интенсивности, возникающим при аварии транспортных средств (например, самолета), с целью сохранения перевозимого груза.

Задача решается тем, что в упаковочном комплекте для транспортировки и хранения изделия с радиоактивным веществом, содержащем внешний контейнер, внутренний контейнер, в котором расположено изделие с радиоактивным веществом, внешний контейнер состоит из основания и колпака, имеющих слоистую структуру, и кольцевого демпфера, соединенных между собой крепежными элементами; изделие с радиоактивным веществом размещено в герметичной капсуле, установленной во внутреннем контейнере, между которыми имеется демпфирующий слой, состоящий из, по крайней мере, двух ложементов, при этом верхний ложемент имеет пружинный элемент для поджима капсулы к нижнему ложементу, а капсула имеет штуцер для заполнения ее инертным газом. Слоистая структура внешнего контейнера включает наружную и внутреннюю металлические оболочки с заключенным между ними слоем металлических плиток, которые выполнены в форме прямоугольных сегментов цилиндра. Кольцевой демпфер имеет сечение трубы, при этом крепежные элементы проходят через центр жесткости сечения трубы. Внутренний контейнер содержит выполненные из древесины, облицованные нержавеющей сталью корпус и крышку, при этом корпус имеет выемку, в которой размещена крышка. В корпусе внутреннего контейнера вплотную установлен герметичный металлический сосуд с фланцем, зажатый между корпусом и крышкой внутреннего контейнера при помощи крепежных элементов. В стенках внутреннего контейнера радиально установлены стержни, выполненные из материала высокой теплопроводности, поджимаемые к стенкам внутреннего металлического сосуда при помощи охватывающего замкнутого кольца и гаек, расположенных снаружи корпуса внутреннего контейнера. Каждый ложемент имеет горообразную замкнутую трубу, опирающуюся большой образующей на диск, к которому по периметру прикреплены боковой поверхностью демпфирующие элементы в виде прямых соединенных между собой по боковой образующей цилиндрических труб, присоединенных верхним торцем к горообразной трубе, а боковой поверхностью у нижнего торца - к кольцу, имеющему внутренний диаметр, равный диаметру капсулы, при этом диск, кольцо и цилиндрические трубы образуют в ложементе внутреннюю цилиндрическую полость. Поверхность диска, обращенная к торцу капсулы, имеет сферическую форму, как и ответная поверхность капсулы, при этом радиусы сфер диска и капсулы равны. Капсула представляет собой герметично соединенные корпус и крышку, толщина которых выбрана из условия невыхода радиоактивного вещества при аварийных воздействиях. Штуцер капсулы имеет клапан, герметизирующий полость капсулы металлической прокладкой.

Упаковка, включающая внешний прочный контейнер, включающий колпак и основание, соединенные между собой при помощи крепежных элементов и кольцевого демпфирующего элемента, обеспечивает прочность соединения и нераскрытие стыка при аварийных ударных воздействиях. Установленный между фланцами основания и колпака кольцевой демпфер необходимой жесткости позволяет повысить податливость соединения фланцев при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить не раскрытие стыка внешнего контейнера.

Упаковка также включает внутренний демпфирующий контейнер, жестко закрепленный во внешнем контейнере. Как внешний, так и внутренний контейнер предназначены для поглощения энергии при ударных воздействиях.

Вышеуказанная форма поверхностей дисков ложементов и капсулы позволяет проворачиваться капсуле при аварийных воздействиях без потери ею целостности и герметичности.

Пружинные элементы, имеющиеся в верхнем ложементе, обеспечивают необходимое усилие поджима капсулы во внутреннем сосуде демпфирующего контейнера и вибропрочность конструкции при транспортной вибрации.

На фиг. показан продольный разрез упаковочного комплекта для транспортировки и хранения изделия с радиоактивным веществом.

ТУК включает внешний прочный контейнер 1, внутренний демпфирующий контейнер 2, демпфирующий слой 3 и герметичную капсулу 4.

Внешний прочный контейнер 1 цилиндрической формы состоит из основания 5 и колпака 6, имеющих слоистую конструкцию, включающую наружную 7 и внутреннюю 8 оболочки с заключенными между ними прочными плитками 9, расположенными в один слой. На торцевых поверхностях основания 5 и колпака 6 с внешней стороны имеются ребра жесткости 10, обеспечивающие прочность конструкции.

Основание 5 и колпак 6 имеют фланцы 11, которые соединяются при помощи закрепленных на основании 5 болтов и гаек. Между фланцами 11 установлен кольцевой демпфер 12 необходимой жесткости, позволяющий повысить податливость соединения фланцев 11 при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить нераскрытие стыка внешнего контейнера.

Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет корпус 13, крышку 14 и зажимаемый между ними цилиндрический сосуд 15. Корпус 13 и крышка 14 включают наружную оболочку 16 из нержавеющей стали и демпфирующий слой 17 из дерева, пропитанного биоогнезащитным составом. Корпус 13 и крышка 14 соединяются между собой при помощи винтов. Сосуд 15 из нержавеющей стали также имеет корпус 18 и крышку 19, соединяемые между собой винтами. В крышке 19 цилиндрического сосуда 15 имеется штуцер 20, за который сосуд 15 можно поднимать и через который он может заполняться инертным газом. В штуцере 20 имеется клапан 21, герметизируемый металлической прокладкой 22.

Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет устройство теплоотвода, включающее несколько стержней 23 с высокой теплопроводностью, проходящих через демпфирующий слой 3 и поджимаемых к стенкам цилиндрического сосуда 15 при помощи охватывающего кольца 24 и специальных гаек 25, расположенных снаружи корпуса демпфирующего контейнера 2.

Демпфирующий слой 3 цилиндрической формы состоит из верхнего и нижнего ложементов, имеющих одинаковую конструкцию.

Верхний ложемент включает элемент демпфирования в виде горообразной замкнутой трубы 26, присоединенный большой образующей к диску 27, к которому по периметру прикреплены боковой поверхностью демпфирующие элементы в виде прямых соединенных между собой по боковой образующей цилиндрических труб 28, присоединенных верхним торцем к торообразной трубе 26, а боковой поверхностью у нижнего торца - к кольцу 29, имеющему внутренний диаметр, равный диаметру капсулы 4. Диск 27, кольцо 29 и цилиндрические трубы 28 образуют в ложементе внутреннюю полость в виде цилиндра, в которую помещается верхняя часть капсулы 4. Поверхность диска 27, обращенная к торцу капсулы 4, имеет сферическую поверхность. Ответная поверхность капсулы 4 также имеет сферическую форму.

Нижний ложемент имеет аналогичную конструкцию. Поверхность диска нижнего ложемента, обращенная к капсуле, и ответная торцевая поверхность капсулы также имеют сферическую форму. Указанная форма поверхностей дисков ложементов и капсулы позволяет проворачиваться капсуле при аварийных ударных воздействиях без потери ею целостности и герметичности.

Верхний ложемент имеет пружинные элементы 30, обеспечивающие необходимое усилие поджима капсулы 4 во внутреннем сосуде демпфирующего контейнера 2.

Конструкция капсулы 4 включает корпус 31 и крышку 32, соединяемые винтами. Между корпусом 31 и крышкой 32, имеющих элемент обеспечения герметичности, расположена металлическая герметизирующая прокладка 33. В крышке 32 капсулы 4 имеется штуцер 34, через который она может заполняться инертным газом. В штуцере 34 имеется клапан 35, герметизируемый металлической прокладкой 36.

Толщина корпуса 31 и крышки 32 капсулы 4 обеспечивают сохранность устанавливаемого в капсулу изделия (на фиг. не показано) при всех регламентированных аварийных воздействиях на транспортный упаковочный комплект с изделием, отвечающих требованиям при воздушном транспортировании.

Внешний прочный контейнер 1 имеет на боковой поверхности четыре проушины для подъема транспортного упаковочного комплекта и крепления ТУК в транспортном средстве.

1. Упаковочный комплект для хранения и транспортировки изделия с радиоактивным веществом, содержащий внешний контейнер, внутренний контейнер, в котором расположено изделие с радиоактивным веществом, отличающийся тем, что внешний контейнер состоит из основания и колпака, имеющих слоистую структуру, и кольцевого демпфера, соединенных между собой крепежными элементами; изделие с радиоактивным веществом размещено в герметичной капсуле, установленной во внутреннем контейнере, между которыми имеется демпфирующий слой, состоящий из, по крайней мере, двух ложементов, при этом верхний ложемент имеет пружинный элемент для поджима капсулы к нижнему ложементу, а капсула имеет штуцер для заполнения ее инертным газом.

2. Комплект по п.1, отличающийся тем, что слоистая структура внешнего контейнера включает наружную и внутреннюю металлические оболочки с заключенным между ними слоем металлических плиток, которые выполнены в форме прямоугольных сегментов цилиндра.

3. Комплект по п.1, отличающийся тем, что кольцевой демпфер имеет сечение трубы, при этом крепежные элементы проходят через центр жесткости сечения трубы.

4. Комплект по п.1, отличающийся тем, что внутренний контейнер содержит выполненные из древесины, облицованные нержавеющей сталью корпус и крышку, при этом корпус имеет выемку, в которой размещена крышка.

5. Комплект по п.4, отличающийся тем, что в корпусе внутреннего контейнера вплотную установлен герметичный металлический сосуд с фланцем, зажатый между корпусом и крышкой внутреннего контейнера при помощи крепежных элементов.

6. Комплект по п.1, отличающийся тем, что в стенках внутреннего контейнера радиально установлены стержни, выполненные из материала высокой теплопроводности, поджимаемые к стенкам внутреннего металлического сосуда при помощи охватывающего замкнутого кольца и гаек, расположенных снаружи корпуса внутреннего контейнера.

7. Комплект по п.1, отличающийся тем, что каждый ложемент имеет горообразную замкнутую трубу, опирающуюся большой образующей на диск, к которому по периметру прикреплены боковой поверхностью демпфирующие элементы в виде прямых соединенных между собой по боковой образующей цилиндрических труб, присоединенных верхним торцем к горообразной трубе, а боковой поверхностью у нижнего торца - к кольцу, имеющему внутренний диаметр, равный диаметру капсулы, при этом диск, кольцо и цилиндрические трубы образуют в ложементе внутреннюю цилиндрическую полость.

8. Комплект по п.7, отличающийся тем, что поверхность диска, обращенная к торцу капсулы, имеет сферическую форму, как и ответная поверхность капсулы, при этом радиусы сфер диска и капсулы равны.

9. Комплект по п.1, отличающийся тем, что капсула представляет собой герметично соединенные корпус и крышку, толщина которых выбрана из условия невыхода радиоактивного вещества при аварийных воздействиях.

10. Комплект по п.1, отличающийся тем, что штуцер капсулы имеет клапан, герметизирующий полость капсулы металлической прокладкой.