Контейнер для наполнения и способ хранения опасных отходов

Контейнер для наполнения и способ хранения опасных отходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение, в целом, относится к системам, способам и контейнерам для хранения опасных отходов и, более конкретно, к системам, способам и контейнерам для хранения ядерных отходов.

Несмотря на распространение систем для обработки и хранения опасных отходов, системы существующего уровня техники все еще не способны эффективно сдерживать и контролировать ненужное распространение загрязнения опасными отходами областей, расположенных вдали от станций наполнения опасными отходами. Поэтому, существует острая необходимость в системах обработки/хранения опасных отходов, которые эффективно минимизируют и/или устраняют нецелесообразное загрязнение опасными отходами.

Сущность изобретения

Контейнер для хранения опасных отходов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя корпус контейнера, наполнительный канал, предназначенный для соединения с наполнительным патрубком и пробкой наполнительного канала, и выпускной канал, имеющий фильтр, причем выпускной канал предназначен для соединения с выпускным патрубком и пробкой выпускного канала. В некоторых вариантах осуществления выпускной канал выполнен так, чтобы позволить воздуху и/или газу проходить через фильтр и между пробкой выпускного канала и выпускным каналом в конфигурации наполнения. В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канал закрывает выпускной канал в закрытой конфигурации. В некоторых вариантах осуществления выпускной канал и наполнительный канал выступают от верхней поверхности корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления контейнер дополнительно включает в себя уплотнительную прокладку, расположенную между пробкой выпускного канала и выпускным каналом. В некоторых вариантах осуществления уплотнительная прокладка состоит из одного или нескольких материалов из следующих: металл, керамика или графит.

В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала соединена с выпускным каналом по резьбе. В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала и выпускной канал выполнены так, чтобы обеспечивать в закрытой конфигурации герметичное уплотнение. В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала и выпускной канал выполнены так, чтобы в закрытой конфигурации их затем приваривали на расстоянии от герметичного уплотнения относительно корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления контейнер дополнительно включает в себя подъемный элемент. В некоторых вариантах осуществления подъемный элемент, по существу, коаксиален продольной оси корпуса контейнера. В некоторых вариантах осуществления подъемный элемент включает в себя выступ, отходящий вдоль оси от корпуса контейнера, причем выступ имеет проходящий по окружности паз.

В некоторых вариантах осуществления контейнер дополнительно включает в себя пробку выпускного канала. В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала включает в себя резьбу, а выпускной канал выполнен так, чтобы принимать резьбу пробки выпускного канала.

В некоторых вариантах осуществления корпус контейнера выполнен так, чтобы его подвергали горячему изостатическому прессованию. В некоторых вариантах осуществления корпус контейнера содержит сосуд, выполненный так, чтобы его объем уменьшался при создании вакуума во внутреннем объеме корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления фильтр выполнен из металлокерамического материала. В некоторых вариантах осуществления фильтр выполнен так, чтобы, по существу, предотвращать выход частиц, имеющих диаметр, по меньшей мере, 10 микрон, через выпускной канал. В некоторых вариантах осуществления фильтр приварен к выпускному каналу. В некоторых вариантах осуществления фильтр является проницаемым при первом значении температуры и непроницаемым при втором значении температуры, причем второе значение температуры больше первого значения температуры.

В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала включает в себя гнездо. В некоторых вариантах осуществления пробка выпускного канала и пробка наполнительного канала включают в себя внутреннюю поверхность, причем каждая внутренняя поверхность уменьшается в диаметре по направлению к корпусу контейнера. В некоторых вариантах осуществления внутренние поверхности являются ступенчатыми.

Контейнер для хранения опасных отходов в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя корпус контейнера, канал, выполненный так, чтобы плотно соединяться с наполнительным патрубком, и пробку, включающую в себя фильтр и выполненную так, чтобы соединяться с каналом, причем пробка выполнена так, чтобы позволить воздуху и/или газу проходить через фильтр и между пробкой и каналом в конфигурации наполнения, а в закрытой конфигурации пробка перекрывает канал. В некоторых вариантах осуществления канал, по существу, коаксиален продольной оси корпуса контейнера. В некоторых вариантах осуществления канал выступает от верхней поверхности корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления контейнер дополнительно включает в себя уплотнительную прокладку, расположенную между пробкой и каналом. В некоторых вариантах осуществления уплотнительная прокладка состоит из одного или нескольких материалов из следующих: металл, керамика или графит.

В некоторых вариантах осуществления пробка соединена с каналом по резьбе. В некоторых вариантах осуществления пробка включает в себя резьбу, а канал выполнен так, чтобы принимать резьбу пробки. В некоторых вариантах осуществления пробка и канал выполнены так, чтобы обеспечивать герметичное уплотнение. В некоторых вариантах осуществления пробка и канал выполнены так, чтобы в закрытой конфигурации их затем приваривали на расстоянии от герметичного уплотнения относительно корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления корпус контейнера выполнен так, чтобы его подвергали горячему изостатическому прессованию. В некоторых вариантах осуществления корпус контейнера содержит сосуд, выполненный так, чтобы его объем уменьшался при создании вакуума во внутреннем объеме корпуса контейнера.

В некоторых вариантах осуществления фильтр выполнен из металлокерамического материала. В некоторых вариантах осуществления фильтр выполнен так, чтобы, по существу, предотвращать выход частиц, имеющих диаметр, по меньшей мере, 10 микрон, через выпускной канал. В некоторых вариантах осуществления фильтр является проницаемым при первом значении температуры и непроницаемым при втором значении температуры, причем второе значение температуры больше первого значения температуры. В некоторых вариантах осуществления фильтр присоединен к дальнему концу пробки.

В некоторых вариантах осуществления пробка включает в себя гнездо. В некоторых вариантах осуществления пробка включает в себя внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность уменьшается в диаметре по направлению к корпусу контейнера. В некоторых вариантах осуществления внутренняя поверхность пробки является ступенчатой.

Способ хранения опасных отходов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя следующее: опасные отходы добавляют через наполнительный патрубок, герметично присоединенный к каналу контейнера, выполненного так, чтобы герметично содержать в себя опасные отходы, во время добавления опасных отходов в контейнере создают вакуум через первый выпускной патрубок, герметично присоединенный к контейнеру, нагревают контейнер, во время нагрева контейнера в контейнере создают вакуум через второй выпускной патрубок, герметично присоединенный к контейнеру, вставляют пробку в канал и осуществляют горячее изостатическое прессование контейнера.

В некоторых вариантах осуществления способа канал включает в себя наполнительный канал, а контейнер включает в себя выпускной канал, выполненный так, чтобы его герметично присоединяли к первому и второму выпускному патрубку. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: пробку наполнительного канала приваривают к наполнительному каналу, чтобы загерметизировать наполнительный канал. В некоторых вариантах осуществления пробку наполнительного канала приваривают к наполнительному каналу, используя орбитальный сварочный аппарат.

В некоторых вариантах осуществления способа выпускной канал включает в себя пробку выпускного канала, которую присоединяют к выпускному каналу по резьбе, и которая позволяет воздуху и/или газу проходить через фильтр и между пробкой выпускного канала и выпускным каналом во время наполнения и нагрева, но при этом пробка выпускного канала перекрывает выпускной канал в закрытой конфигурации. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: после нагрева контейнера закрывают пробку выпускного канала и приваривают пробку выпускного канала к выпускному каналу. В некоторых вариантах осуществления способа между добавлением опасных отходов и нагревом контейнера пробку выпускного канала закрывают. В некоторых вариантах осуществления пробку выпускного канала закрывают, в то время как выпускной патрубок соединен с выпускным каналом. В некоторых вариантах осуществления способа пробку выпускного канала приваривают к выпускному каналу, используя орбитальный сварочный аппарат.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: в течение периода времени после нагрева в контейнере поддерживают вакуум, используя второй выпускной патрубок. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: проверяют, что вакуум сохраняется.

В некоторых вариантах осуществления способа опасные отходы добавляют в контейнер в первой камере. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: закрывают отверстие в первой камере. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: перемещают контейнер в воздушный шлюз между первой камерой и второй камерой и перемещают контейнер во вторую камеру. В некоторых вариантах осуществления первая камера выполнена так, чтобы, по меньшей мере, во время наполнения контейнера отсутствовал воздухообмен со второй камерой. В некоторых вариантах осуществления контейнер нагревают во второй камере.

В некоторых вариантах осуществления способа канал включает в себя наполнительный канал, а контейнер включает в себя выпускной канал, выполненный так, чтобы его герметично присоединяли к первому и второму выпускному патрубку. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: после добавления опасных отходов в контейнер перекрывают выпускной канал, используя пробку выпускного канала, по меньшей мере, частично открывают выпускной канал перед нагревом контейнера, присоединяют выпускной патрубок к выпускному каналу перед нагревом контейнера, после нагрева контейнера закрывают пробку выпускного канала и припаивают пробку выпускного канала к выпускному каналу.

В некоторых вариантах осуществления способа контейнер включает в себя выпускной канал с фильтром. В некоторых вариантах осуществления фильтр выпускного канала является проницаемым при первом значении температуры и непроницаемым при втором значении температуры, причем второе значение температуры больше первого значения температуры. В некоторых вариантах осуществления способа первый выпускной патрубок включает в себя фильтр.

В некоторых вариантах осуществления способа опасные отходы включают в себя кальцинированный материал. В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя следующее: через наполнительный патрубок в контейнер добавляют вторичные опасные отходы. В некоторых вариантах осуществления вторичные опасные отходы включают в себя ртуть, извлеченную из предыдущих контейнеров. В некоторых вариантах осуществления вторичные опасные отходы включают в себя фильтр, используемый во время откачивания предыдущих контейнеров.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенная сущность изобретения, а также нижеследующее подробное описание вариантов осуществления систем, способов и контейнеров для хранения опасных отходов будут более понятны при чтении вместе с прилагаемыми чертежами примеров осуществления. Тем не менее, должно быть понятно, что изобретение не ограничено конкретными показанными устройствами и средствами.

На чертежах:

на фиг.1А приведен вид в перспективе известного контейнера, показанного перед процессом горячего изостатического прессования;

на фиг.1В приведен вид в перспективе контейнера, показанного на фиг.1А, после процесса горячего изостатического прессования;

на фиг.2 показана схематичная диаграмма последовательности действий процесса для хранения опасных отходов в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 показан вид сбоку частично в вертикальном разрезе модульной системы в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 приведен вид сверху модульной системы, показанной на фиг.3, при этом верхняя часть частично удалена;

на фиг.5А показан вид в перспективе контейнера, у которого имеются наполнительный и выпускной канал, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5В показан вид в перспективе контейнера, у которого имеется единственный канал, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.6А приведен вид сбоку в разрезе верхнего участка контейнера, показанного на фиг.5А;

на фиг.6В приведен вид сбоку в разрезе верхнего участка контейнера, показанного на фиг.5В;

на фиг.7 приведен вид в перспективе спереди первой камеры примера модульной системы, показанной на фиг.3 и 4, при этом передняя стенка удалена;

на фиг.8 приведен частичный вид в разрезе наполнительной системы, выполненной для использования в первой камере, показанной на фиг.7, при этом изображен контейнер с единственным каналом, показанный на фиг.5В;

на фиг.9 приведен частичный вид в разрезе наполнительной системы, выполненной для использования в первой камере, показанной на фиг.7, при этом изображен контейнер с двумя каналами, показанный на фиг.5А;

на фиг.10 показан частичный вид в разрезе наполнительного патрубка в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.11 показана схематичная диаграмма системы наполнения и взвешивания в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.12 приведен частичный схематичный вид в перспективе сбоку первой и второй камер, показанных на фиг.3;

на фиг.13 приведен частичный вид сбоку в разрезе вакуумного патрубка, присоединенного к контейнеру, показанному на фиг.5В;

на фиг.14 приведен вид в перспективе орбитального сварочного аппарата при использовании с контейнером, показанным на фиг.5В;

на фиг.15 приведен вид в перспективе сверху второй камеры примера модульной системы, показанной на фиг.3 и 4, при этом верхняя и боковая стенки частично удалены;

на фиг.16 приведен вид в перспективе сверху третьей камеры примера модульной системы, показанной на фиг.3 и 4, при этом верхняя и боковая стенки частично удалены; и

на фиг.17 приведен вид в перспективе сбоку четвертой камеры примера модульной системы, показанной на фиг.3 и 4, при этом верхняя и боковая стенки частично удалены.

Подробное описание изобретения

Теперь подробно обратимся к различным вариантам осуществления настоящего изобретения, примеры которых показаны на сопровождающих чертежах на фиг.2-17. Где это возможно, одинаковые ссылочные позиции будут использоваться на всех чертежах для обозначения одинаковых или аналогичных частей.

Ядерные отходы, такие как радиоактивные кальцинированные вещества, могут быть заключены в контейнере, который позволяет безопасно подвергать отходы процессу, известному как горячее изостатическое прессование (ГИП). В общем, этот процесс включает в себя следующее: объединяют отходы в виде частиц или порошка с определенными минералами и подвергают смесь воздействию высокой температуры и высокого давления для уплотнения материала.

В некоторых случаях в результате процесса ГИП получают отходы в стеклокерамическом виде, которые содержат несколько природных минералов, которые вместе заключают в своих кристаллических структурах почти все элементы, присутствующие в высокоактивных кальцинированных отходах. Основные минералы в стеклокерамике включают в себя, например, голландит (BaAl₂Ti₆O₁₆), цирконолит (CaZrTi₂O₇) и перовскит (CaTiO₃). Цирконолит и перовскит являются основными носителями долгоживущих актинидов, таких как плутоний, хотя перовскит в основном удерживает стронций и барий. Голландит в основном удерживает цезий, а также калий, рубидий и барий.

Обработка радиоактивных кальцинированных веществ процессом ГИП включает в себя, например, заполнение контейнера кальцинированным материалом и минералами. В заполненном контейнере создают вакуум и герметизируют его, затем помещают его в ГИП печь, такую как изолированная печь сопротивления, и окружают сосудом высокого давления. Затем сосуд закрывают, нагревают и создают в нем давление. Давление прикладывают изостатически, например, используя газ аргон, который под давлением также является эффективным проводником тепла. Совместный эффект тепла и давления уплотняет и фиксирует отходы в плотном монолитном стеклокерамическом материале, запечатанном в контейнере.

На фиг.1А и 1В соответственно показан пример контейнера, обозначенного, в целом, ссылочной позицией 100, до и после обработки процессом ГИП. Контейнер 100 имеет корпус 110, ограничивающий внутренний объем для содержащихся в нем отходов. Корпус 110 включает в себя секции 112, имеющие первый диаметр, и секции 114, имеющие второй диаметр, который может быть меньшей первого диаметра. Контейнер 100 дополнительно имеет крышку 120, расположенную на верхнем конце корпуса 110, и трубку 140, выступающую от крышки 120, которая соединена с внутренним объемом корпуса 110. Внутренний объем корпуса 110 наполняют отходами через трубку 140.

После горячего изостатического прессования, как показано на фиг.1В, объем корпуса 110 существенно уменьшается, и затем контейнер 100 герметизируют. Обычно, трубку 140 обжимают, отрезают и сваривают шовной роликовой сваркой. Один недостаток в таком процессе заключается в том, что отрезание трубки 140 может создать вторичные отходы, так как удаленный участок трубки 140 может содержать некоторое количество остаточных отходов, которые затем необходимо должным образом утилизировать. Более того, инструменты, используемые для отрезания трубки 140, могут быть подвержены действию остаточных отходов и/или требовать регулярного ухода или замены из-за износа. Также, эта система требует наличия в горячей камере (в радиоактивном окружении) рядом с контейнером, который надо запечатать, сложных механических или гидравлических систем, снижая срок службы уплотнений на гидроцилиндрах, при этом оборудование является громоздким, занимая дополнительное пространство в горячей камере. Поэтому, желательно иметь такие системы, способы, наполнительное оборудование и контейнеры для хранения опасных отходов, в которых отсутствует один или несколько из этих недостатков.

На фиг.2 схематически представлена последовательность 200 действий типового процесса, используемого для утилизации ядерных отходов, таких как кальцинированные материалы, в соответствии с настоящим изобретением. Процесс 200 можно выполнить, используя модульную систему 400, примеры осуществления которой показаны на следующих фигурах, причем опасные отходы обрабатывают или перемещают в последовательности изолированных камер. Можно сказать, что модульная система 400 включает в себя "горячую камеру" или "горячие камеры". В некоторых вариантах осуществления каждая камера изолирована от внешнего окружения и других камер, так что любая утечка опасных отходов может содержаться в той камере, в которой произошла утечка.

Модульная система 400 в соответствии с настоящим изобретением может быть использована для обработки жидких или твердых опасных отходов. Опасные отходы могут представлять собой радиоактивные отходы. Радиоактивные жидкие отходы могут включать в себя сточные воды, получающиеся в результате работы первого цикла системы извлечения растворителем, и/или концентрированные отходы от последующих циклов извлечения в установке для переработки облученного топлива ядерного реактора. Эти отходы могут содержать практически все нелетучие продукты деления и/или заметные концентрации урана и плутония из отработанного топлива и/или все актиниды, образованные при трансмутации урана и плутония, которые обычно получаются в ядерном реакторе. В одном варианте осуществления опасные отходы включают в себя кальцинированный материал.

Модульную систему 400 можно разделить на две или несколько камер. В одном варианте осуществления модульная система 400 включает в себя, по меньшей мере, четыре отдельных камеры. В одном варианте осуществления модульная система 400 включает в себя четыре отдельных камеры. В одном таком варианте осуществления последовательность камер включает в себя первую камеру 217, которая может являться наполнительной камерой, вторую камеру 218, которая может являться камерой прогрева и герметизации, третью камеру 232, которая может являться камерой обработки, и четвертую камеру 230, которая может быть охлаждающей и упаковочной камерой, каждая из которых будет более подробно обсуждаться ниже.

В одном варианте осуществления первая камера 217 включает в себя загрузочный смеситель 212, выполненный так, чтобы смешивать опасные отходы с одной или несколькими добавками. В одном варианте осуществления к загрузочному смесителю 214 присоединена загрузочная воронка 214 контейнера. В одном варианте осуществления загрузочная воронка 214 контейнера соединена с наполнительной системой для передачи смеси опасных отходов и добавок в контейнер 216. В некоторых вариантах осуществления кальцинированный материал передают из уравнительного бака 205 в приемную воронку 207 для кальцинированного материала, выполненную так, чтобы снабжать загрузочный смеситель 212. В некоторых вариантах осуществления добавки подают в загрузочный смеситель 212 из воронки 210. В некоторых вариантах осуществления добавки передают в воронку 210 из резервуара 201.

После наполнения контейнер 216 удаляют из первой камеры 217 и перемещают во вторую камеру 218, где осуществляют этапы прогрева и герметизации. В некоторых вариантах осуществления процесс прогрева включает в себя нагрев контейнера 216 в печи 290 для удаления излишней воды, например, до температуры приблизительно от 400°С до 500°С. В некоторых вариантах осуществления во время процесса прогрева из контейнера 216 удаляют отходящий газ и направляют через канал 206, который может включать в себя один или несколько фильтров 204 или уловителей 219 для удаления частиц или других материалов. В дополнительных вариантах осуществления во время процесса прогрева в контейнере 216 создают вакуум, а контейнер 216 герметизируют для сохранения вакуума.

После этапов прогрева и герметизации в соответствии с некоторыми вариантами осуществления контейнер 216 перемещают в третью камеру 232, где контейнер 216 подвергают горячему изостатическому прессованию или ГИП, например, при повышенной температуре, составляющей 1000°С - 1250°С, и повышенном давлении аргона, подаваемого из компрессора 234 и источника аргона 236. В некоторых вариантах осуществления горячее изостатическое прессование приводит к уплотнению контейнера 216 и содержащихся в нем опасных отходов. После горячего изостатического прессования в соответствии с некоторыми вариантами осуществления контейнер 216 перемещают в четвертую камеру 230 для охлаждения и/или упаковки для последующей загрузки 203 в транспорт и хранения.

Модульная система 400 может быть выполнена множеством способов, в зависимости от пространственного расположения нескольких камер. В одном варианте осуществления несколько камер могут иметь любое подходящее пространственное расположение, включая расположение камер бок о бок, вертикальное расположение камер или сочетание расположения камер бок о бок и вертикального расположения камер. В одном варианте осуществления модульная система 400 содержит несколько камер, расположенных в один ряд смежных камер, причем каждая камера изолирована от соседней камеры. В другом варианте осуществления несколько камер могут быть расположены в один ряд смежных камер, причем каждая камера может быть изолирована от соседней камеры, по меньшей мере, одной общей стенкой. В другом варианте осуществления несколько камер могут быть расположены вертикально в виде одной колонны смежных камер, причем каждая камера изолирована от соседней камеры, по меньшей мере, одной общей стенкой. В еще одном варианте осуществления несколько камер могут быть расположены в несколько рядов смежных камер.

В одном варианте осуществления модульная система 400 включает в себя первую камеру 217, вторую камеру 218 и третью камеру 232, при этом первая камера прилегает ко второй камере 218 и является с ней смежной, а третья камера 232 является смежной второй камере 218, причем первая камера 217, вторая камера 218 и третья камера 232 расположены в один ряд камер.

Модульная система 400 может содержать одну или несколько поточных линий, которые перемещают контейнер 216 последовательно через модульную систему 400. Как показано на фиг.2-4, типовая модульная система 400 для обработки и/или хранения и/или утилизации опасных отходов включает в себя параллельные поточные линии в нескольких камерах для манипуляций контейнером 216.

В некоторых вариантах осуществления, как описано выше, несколько камер для манипуляций с контейнером 216 включают в себя, по меньшей мере, первую камеру 217 вторую камеру 218, третью камеру 323 и четвертую камеру 230. В других вариантах осуществления может быть выполнено любое число камер. В некоторых вариантах осуществления камеры могут содержаться при значениях давления, отличающихся от давления в смежных камерах, для контроля за распространением загрязнений между камерами. Например, в каждой следующей камере может быть более высокое давление, чем в предыдущей камере, так что воздух между камерами перемещается по направлению к началу процесса. В некоторых вариантах осуществления первую камеру 217 содержат при первом значении Р1 давления, а вторую камеру содержат при втором значении Р2 давления. В одном варианте осуществления первое значение Р1 давления меньше, чем второе значение Р2 давления. В таких вариантах осуществления не происходит воздухообмена между первой камерой 217 и второй камерой 218, по меньшей мере, в то время, когда контейнер 216 обрабатывают в первой камере 217. В другом таком варианте осуществления первую камеру 217 со второй камерой 218 соединяет воздушный шлюз 241 (см. фиг.12), как более подробно описано ниже, при этом он выполнен так, чтобы допустить перемещение контейнера 216 из первой камеры 217 во вторую камеру 217, в то же время, сохраняя, по меньшей мере, одно уплотнение между первой камерой 217 и второй камерой 218. В другом варианте осуществления первую камеру 217 содержат при первом значении Р1 давления, вторую камеру содержат при втором значении Р2 давления, а третью камеру 232 содержат при третьем значении РЗ давления, при этом третье значение Р3 давления больше, чем второе значение Р2 давления, которое больше, чем первое значение Р1 давления. В таких вариантах осуществления третья камера 232 изолирована от первой камеры 217 и второй камеры 218, причем вторая камера 218 и третья камера 232 выполнены так, чтобы допускать перемещение контейнера 216 из второй камеры 218 в третью камеру 232. В другом варианте осуществления первую камеру 217 содержат при первом значении Р1 давления, вторую камеру 218 содержат при втором значении Р2 давления, третью камеру 232 содержат при третьем значении РЗ давления, а четвертую камеру 230 содержат при четвертом значении Р4 давления, при этом четвертое значение Р4 давления больше, чем третье значение Р3 давления, третье значение Р3 давления больше, чем второе значение Р2 давления, которое больше, чем первое значение Р1 давления. В таких вариантах осуществления четвертая камера 230 изолирована от первой камеры 217, второй камеры 218 и третьей камеры 232, причем третья камера 230 и четвертая камера 230 выполнены так, чтобы допускать перемещение контейнера 216 из третьей камеры 232 в четвертую камеру 230. В одном варианте осуществления каждое значение давления Р1, Р2, Р3 и/или Р4 является отрицательным относительно нормального атмосферного давления. В некоторых вариантах осуществления перепад давлений между первой камерой 217 и второй камерой 218 составляет примерно от 10 кПа до 20 кПа. В некоторых вариантах осуществления перепад давлений между второй камерой 218 и третьей камерой 232 составляет примерно от 10 кПа до 20 кПа. В некоторых вариантах осуществления перепад давлений между третьей камерой 232 и четвертой камерой 230 составляет примерно от 10 кПа до 20 кПа.

I. Первая камера

Примеры осуществления первой камеры 217 показаны на фиг.2, 4 и 7. В одном варианте осуществления первая камера 217 представляет собой наполнительную камеру, которая допускает наполнение контейнера 216 опасными отходами с минимальным загрязнением пространства снаружи контейнера 216. В одном варианте осуществления сначала в модульную систему 400 подают пустые контейнеры 216. В одном варианте осуществления пустые контейнеры 216 размещают в первой камере 217 и герметизируют первую камеру 217 перед перемещением каких-либо опасных отходов в первую камеру 217. В одном варианте осуществления после того, как первую камеру 217 загерметизировали и разместили в ней один или несколько пустых контейнеров 216, в первой камере создают давление Р1.

Контейнер и способ наполнения контейнера

В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения можно использовать контейнеры различных конструкций. Контейнер 216, которой может представлять собой контейнер для ГИП, схематично показан на фиг.2, 3, 4, 7, 13, 15, 16 и 17. Контейнер 216 может иметь любую подходящую конфигурацию, известную в области техники для горячего изостатического прессования. В некоторых вариантах осуществления контейнер 216 оборудован одним каналом. В некоторых вариантах осуществления контейнер 216 оборудован несколькими каналами. Некоторые отдельные конфигурации контейнеров 216, которые можно использовать в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, показаны на фиг.5А, 5В, 6А и 6В, где изображены примеры контейнеров, выполненных так, чтобы герметично содержать опасные отходы в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.5А и 6А показан один вариант осуществления контейнера, в целом, обозначенного ссылочной позицией 500, выполненного для удержания и хранения ядерных отходов или другого содержимого в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления, контейнер 500 особенно полезен для обработки отходов посредством ГИП. Тем не менее, необходимо понимать, что контейнер 500 можно использовать для удержания и хранения других веществ, включая неядерные и другие отходы.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, контейнер 500, в целом, содержит корпус 510, крышку 520, наполнительный канал 540 и выпускной канал 560. В некоторых вариантах осуществления контейнер 500 также включает в себя пробку 550 наполнительного канала, выполненную так, чтобы соединяться с наполнительным каналом 540. В дополнительных вариантах осуществления контейнер 500 также включает в себя пробку 570 выпускного канала, выполненную так, чтобы соединяться с выпускным каналом 560. Еще в дополнительных вариантах осуществления контейнер 500 включает в себя подъемный элемент 530.

Корпус 510 имеет центральную продольную ось 511 и ограничивает внутренний объем 516 для ядерных отходов или других материалов в соответствии с отдельными вариантами осуществления изобретения. В некоторых вариантах осуществления во внутреннем объеме 516 может быть создан вакуум. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 имеет цилиндрическую или, в целом, цилиндрическую конфигурацию с закрытым нижним концом 515. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 является, по существу, радиально симметричным относительно продольной оси 511. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 может быть выполнен так, чтобы иметь форму контейнеров, описанных в патенте США №5 248 453, который полностью включен в этот документ посредством ссылки. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 выполнен аналогично корпусу 110 контейнера 100, показанного на фиг.1. Обращаясь к фиг.5, в некоторых вариантах осуществления корпус 510 имеет одну или несколько секций 512 первого диаметра, чередующихся вдоль продольной оси 511 с одной или несколькими секциями 514, имеющими меньший второй диаметр. Корпус 510 может иметь подходящий размер. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 имеет диаметр из интервала примерно от 60 мм до 600 мм. В некоторых вариантах осуществления высота корпуса 510 находится в диапазоне примерно от 120 мм до 1200 мм. В некоторых вариантах осуществления толщина стенки корпуса 510 находится в диапазоне примерно от 1 мм до 5 мм.

Корпус 510 может быть выполнен из любого подходящего материала, известного в области техники как пригодный для горячего изостатического прессования ядерных отходов. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 выполнен из материала, способного удерживать вакуум внутри корпуса 500. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 выполнен из материала, стойкого к коррозии. В некоторых вариантах осуществления корпус 510 выполнен из металла или металлического сплава, например, из нержавеющей стали, меди, алюминия, никеля, титана или их сплавов.

В некоторых вариантах осуществления контейнер 500 включает в себя крышку 520, расположенную напротив закрытого нижнего конца 515. В некоторых вариантах осуществления крышка 520 выполнена как единое целое с корпусом 510. В других вариантах осуществления крышку 520 выполняют отдельно от корпуса 510 и прикрепляют к нему посредством сварки, пайки, высокотемпературной пайки, наплавки или посредством другой известной в области техники технологии для получения герметичной запайки по окружности вокруг крышки 520. В некоторых вариантах осуществления крышка 520 намертво присоединена к корпусу 510. Обращаясь к фиг.6А, крышка 520 включает в себя внутреннюю поверхность 524, направленную в сторону внутреннего объема 516, и внешнюю поверхность 526, расположенную напротив внутренней поверхности 524. В некоторых вариантах осуществления центральная продольная ось 511, по существу, перпендикулярна внутренней поверхности 524 и внешней поверхности 526. В некоторых вариантах осуществления центральная продольная ось 511 проходит через центральную точку внутренней поверхности 524 и внешней поверхности 526. В некоторых вариантах осуществления контейнер 500 дополнительно включает в себя кромку 522, окружающую внешнюю поверхность 526.

В некоторых вариантах осуществления контейнер 500 дополнительно включает в себя наполнительный канал 540, имеющий внешнюю поверхность 547, внутреннюю поверхность 548, ограничивающий проход, соединяющийся с внутренним объемом 516, и выполненный для соединения с наполнительным патрубком. В некоторых вариантах осуществления ядерные отходы, которые должны содержаться в контейнере 500, перемещают во внутренний объем 516 через наполнительный канал 540 посредством наполнительного патрубка. В некоторых вариантах осуществления наполнительный канал 540 выполнен так, чтобы, по меньшей мере, частично принимать в себя наполнительный патрубок. В некоторых вариантах осуществления внутренняя поверхность 548 наполнительного канала 540 выполнена так, чтобы образовывать герметичное уплотнение с наполнительным патрубком, чтобы предотвратить выход ядерных отходов из внутреннего объема 516 между внутренней поверхностью 548 и наполнительным