Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония

Изобретение относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в частности к устройствам для длительного хранения и транспортировки высокоактивных радиоактивных материалов. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония содержит корпус контейнера с герметичной относительно него крышкой и помещенный внутри него, снабженный собственной крышкой загрузочный стакан нормированного объема. Отверстие корпуса контейнера для прохода загрузочного стакана выполнено цилиндрической формы, в которое герметично относительно его поверхности и с возможностью осевого перемещения установлена дополнительная внутренняя крышка, снабженная устройствами для фильтрации газа. Внешняя крышка корпуса контейнера снабжена запорным клапаном с установленным внутри него между внутренней полостью контейнера и седлом клапана устройством для фильтрации газа. Технический результат - повышение безопасности и надежности при расширении функциональных возможностей устройств при длительном хранении и транспортировке диоксида плутония. Устройство позволяет сократить при этих операциях безвозвратные потери плутония. 1 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в частности к устройствам для длительного хранения и транспортировки высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе и диоксида плутония. При обращении с диоксидом плутония главное - обеспечение ядерной безопасности, осуществляемое за счет строгого ограничения компактной массы (или, что то же самое, объема) диоксида плутония.

При хранении диоксида плутония происходит:

- выделение тепла при радиоактивном распаде,

- выделение газов в результате радиоактивного распада,

- выделение продуктов радиолиза (в основном продуктов разложения адсорбированной на поверхности порошка диоксида плутония воды).

Этот материал крайне токсичен, химически активен и склонен к образованию аэрозолей, поэтому работы с ним производятся в герметичных боксах, заполненных сухим инертным газом. Внос и вынос диоксида плутония в боксы осуществляется с помощью герметичных контейнеров через соответствующие шлюзовые устройства. Перед выносом из бокса контейнер должен подвергаться дезактивации.

В технике для этих целей используются транспортно-упаковочные комплекты, обеспечивающие сохранность содержимого, ядерную и радиационную безопасность, а также защищающие от вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду и обслуживающий персонал.

Известен упаковочный комплект по патенту США №3531644, который содержит внешний чехол со съемной заворачивающейся крышкой, внутренний контейнер, заключенный во внешний чехол, закрываемый съемной защитной крышкой, стакан для радиоактивного вещества, помещенный в указанный внутренний контейнер и имеющий герметизируемую открытую часть.

Этот упаковочный комплект предназначен для хранения и транспортировки радиоактивных фармакологических средств и не рассчитан на повышение внутреннего давления и температуры в процессе хранения, что препятствует его использованию для длительного хранения и транспортировки диоксида плутония. Кроме того, упаковочный комплект недостаточно надежен с точки зрения герметичности. При вскрытии упаковки возможен радиоактивный выброс частиц порошка диоксида плутония.

Большинству вышеперечисленных требований могли бы удовлетворить современные упаковочные комплекты для хранения и транспортировки диоксида плутония, состоящие из наружного контейнера, защитного слоя с промежуточным контейнером и внутреннего контейнера. Внутренний контейнер должен обеспечивать первую ступень герметизации диоксида плутония, предотвращающую несанкционированное попадание радиоактивных веществ в окружающую среду, а также обеспечивать безопасность выполнения работ загрузки-выгрузки диоксида плутония на рабочих местах при безусловном обеспечении ядерной безопасности.

За прототип предложенного изобретения выбран внутренний контейнер упаковочного комплекта BNFL 1680 завода THORP, Великобритания, описанный в книге "Обращение с выделенным плутонием, технические решения", Агентство по ядерной энергии. Организация экономического сотрудничества и развития, Москва, 1998 г., стр. 17. Внутренний контейнер завода THORP состоит из загрузочного стакана для диоксида плутония вместимостью 3 литра, снабженного винтовой крышкой, помещенного в плотно прилегающий промежуточный контейнер, торец которого герметизирован заглушкой с помощью сварки. Промежуточный контейнер, в свою очередь, помещен в наружный контейнер, снабженный крышкой, герметизируемой сваркой.

Основной недостаток прототипа - невозможность предварительного сброса возможного внутреннего давления перед вскрытием контейнера для извлечения диоксида плутония при регламентных работах или при контроле процессов, происходящих при длительном хранении. Предварительный постепенный сброс давления необходим, т.к. при резком сбросе давления возможен захват и выброс радиоактивных частиц, что ведет к загрязнению окружающего пространства и систем вентиляции, а также может привести и к безвозвратным потерям диоксида плутония. В этом устройстве затруднены контроль герметичности контейнера в сборе и процесс смены атмосферы контейнера.

Также недостатком прототипа является плотное прилегание стакана-контейнера для радиоактивного вещества к промежуточному контейнеру, что не позволяет снизить внутреннее давление в контейнере за счет свободных внутренних объемов. Кроме того, после вскрытия внутреннего контейнера упаковочного комплекта для проведения регламентных работ или контрольных проверок повторное использование его корпуса проблематично.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание внутреннего контейнера упаковочного комплекта для длительного хранения и транспортировки диоксида плутония, обладающего повышенной безопасностью и надежностью с учетом расширения его функциональных возможностей и сокращения безвозвратных потерь диоксида плутония вследствие исключения выброса радиоактивных частиц.

Для решения поставленной задачи внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония состоит из корпуса контейнера с герметичной относительно него внешней крышкой контейнера и размещенного внутри него, снабженного крышкой загрузочного стакана нормированного объема, причем в корпусе контейнера выполнено цилиндрическое отверстие, в которое герметично относительно его поверхности и с возможностью осевого перемещения установлена внутренняя крышка контейнера, снабженная устройствами для фильтрации газа, а внешняя крышка корпуса контейнера снабжена запорным клапаном с установленным внутри него между внутренней полостью контейнера и седлом клапана устройством для фильтрации газа.

В частных вариантах:

- объем внутренней полости контейнера выбран в 1,5-2,5 раза больше объема загрузочного стакана;

- в устройствах для фильтрации газа в качестве фильтрующего материала использованы металлокерамика или металлопористый прокат;

- внешняя крышка контейнера выполнена с кольцевым выступом, который упирается во внутреннюю крышку контейнера и таким образом обеспечивает осевую фиксацию взаимного положения внутренней крышки и загрузочного стакана с его крышкой относительно корпуса контейнера;

- внутренняя крышка контейнера выполнена с кольцевым зубом и кольцевой расточкой с одной ее стороны и цилиндрической выточкой, равной наружному диаметру крышки загрузочного стакана, с другой, а дно корпуса контейнера снабжено цилиндрическим выступом, диаметр внутренней выточки которого равен наружному диаметру загрузочного стакана;

- в случае герметизации сваркой внешней крышки и корпуса внутреннего контейнера фланец корпуса контейнера выполнен толщиной, равной толщине края крышки контейнера, а диаметры фланца и крышки в месте сварки выбраны менее диаметра корпуса контейнера, причем ширина фланца в 6-8 раз больше суммарной толщины фланца и края крышки контейнера.

Использование предлагаемого изобретения повысит безопасность и надежность контейнеров за счет:

- выхода газа из загрузочного стакана в объем внутреннего контейнера, что уменьшит возможное повышение давления;

- контролируемого сброса давления перед вскрытием контейнера;

- практически полного исключения безвозвратных потерь диоксида плутония за счет уменьшения выброса аэрозолей.

Предлагаемая конструкция внутреннего контейнера расширяет его технологические возможности при осуществлении операций контроля герметичности, смены атмосферы и определении давления в контейнере, а также при анализе газовыделения в процессе длительного хранения.

Использование герметичной относительно корпуса контейнера внутренней крышки и ее геометрия придают внутреннему контейнеру новое качество, заключающееся в повышении его надежности и безопасности за счет создания дополнительной ступени герметизации, снижающей загрязнение наружной поверхности корпуса контейнера при операциях загрузки и разгрузки контейнера.

На фиг.1 показан неразборный вариант внутреннего контейнера, у которого герметизацию корпуса контейнера с его крышкой осуществляют сваркой.

На фиг.2 показан разборный вариант внутреннего контейнера.

Внутренний контейнер упаковочного комплекта фиг.1 состоит из корпуса контейнера 1, закрытого внешней крышкой 2, снабженной запорным клапаном 3 с установленным в нем устройством для фильтрации газа с фильтром 4. В отверстии корпуса контейнера помещена внутренняя крышка 5, снабженная двумя устройствами для фильтрации газа с фильтрами 6, кольцевым зубом 7, предназначенным для герметизации внутренней крышки с крышкой шлюзового люка (на фиг.1 и 2 не показан), с которым стыкуется контейнер. Внутренняя крышка снабжена кольцевой расточкой 8, необходимой для захвата внутренней крышки механизмом ее съема и установки. Загрузочный стакан 9 нормированного объема с крышкой 10 помещен соосно внутрь корпуса контейнера, центрируясь относительно него с помощью цилиндрического выступа на дне корпуса контейнера 11 и цилиндрической выточки 12 на внутренней крышке.

На фиг.2 показано, как внешняя крышка контейнера 13 крепится к корпусу контейнера болтами 14. Герметизация крышки к корпусу контейнера обеспечена прокладкой 15.

Предлагаемый внутренний контейнер может быть использован в составе транспортно-упаковочного комплекта на базе защищающего контейнера АТ-400, применяемого в настоящее время в составе различных упаковок для хранения и транспортировки металлического плутония и урана.

1. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония, состоящий из корпуса контейнера с герметичной относительно него внешней крышкой контейнера и размещенного внутри него, снабженного крышкой загрузочного стакана нормированного объема, отличающийся тем, что в корпусе контейнера выполнено цилиндрическое отверстие для прохода загрузочного стакана, в котором герметично относительно цилиндрической поверхности отверстия и с возможностью осевого перемещения установлена внутренняя крышка контейнера, снабженная устройствами для фильтрации газа, а внешняя крышка контейнера снабжена запорным клапаном, между седлом которого и внутренней полостью контейнера размещено устройство для фильтрации газа.

2. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что объем внутренней полости контейнера в 1,5-2,5 раза больше объема загрузочного стакана.

3. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что в устройстве для фильтрации газа в качестве фильтрующего материала использованы металлокерамика или металлопористый прокат.

4. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что внешняя крышка контейнера выполнена с кольцевым выступом, упирающимся во внутреннюю крышку контейнера и обеспечивающим осевую фиксацию взаимного положения внутренней крышки и загрузочного стакана с его крышкой относительно корпуса контейнера.

5. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что внутренняя крышка контейнера выполнена с кольцевым зубом и кольцевой расточкой с одной ее стороны и цилиндрической выточкой, равной наружному диаметру крышки загрузочного стакана, с другой, а дно корпуса контейнера снабжено цилиндрическим выступом, диаметр внутренней выточки которого равен наружному диаметру загрузочного стакана.

6. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что корпус контейнера выполнен с фланцем, толщина отбортовки которого равна толщине края внешней крышки контейнера, а диаметры отбортовки фланца и крышки выбраны менее диаметра корпуса контейнера, причем ширина отбортовки в 6-8 раз больше ее толщины.

7. Внутренний контейнер упаковочного комплекта для хранения и транспортировки диоксида плутония по п.1, отличающийся тем, что внешняя крышка прикреплена к корпусу контейнера болтами, а между крышкой и корпусом контейнера размещена прокладка.