Защитный контейнер для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов
Владельцы патента RU 2580518:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Изобретение относится к средствам хранения, транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов. Защитный контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный, энергопоглощающий экраны, теплозащитный материал. Между корпусом и крышкой герметично установлена система равномерно расположенных предохранительных клапанов. Груз закреплен во внутренней полости контейнера, ограниченной герметичной оболочкой, в которой установлен, по крайней мере, один предохранительный клапан. Перед клапаном установлен фильтрующий блок, состоящий из фильтра тонкой очистки, изготовленного из термостойкого газопроницаемого наноструктурированного углеродного материала, и фильтра грубой очистки, изготовленного из нескольких слоев сетчатого термостойкого материала. Выход фильтрующего блока и вход предохранительного клапана ограничены герметичной полостью. Технический результат - исключение выхода из гермообъема контейнера мелкодисперсных продуктов окисления радиоактивных веществ 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов в защитных контейнерах (ЗК).
Для безопасного транспортирования и хранения опасных грузов в промышленности применяются защитные контейнеры, материалы конструкций которых уже в процессе естественного старения и взаимодействия могут образовывать радиационно-, пожаро-, взрывоопасные газовые смеси. Опасность образования таких смесей значительно возрастает при интенсивных аварийных термических воздействиях, превышающих защитные свойства контейнера.
Известно устройство для транспортировки и (или) хранения взрыво-, радиационно- и токсикологически опасного груза [RU, п. №2235373, G21F 5/00, B65D 85/00, 2003. Устройство для транспортировки и (или) хранения взрыво-, радиационно- и токсикологически опасного груза]. Устройство содержит контейнер и амортизаторы. Крышки и стенки контейнера выполнены в виде защитной оболочки, содержащей чередующиеся слои из металла и жаропрочной резины с отверстиями и полость, расположенную между защитными слоями и сообщающуюся с внутренней полостью контейнера через невозвратные клапаны. На крышке контейнера установлен редукционный клапан с фильтром для выравнивания избыточного давления внутри контейнера с давлением окружающей среды (ОС) без загрязнения ОС. Геометрические параметры, жесткость, прочностные свойства защитной оболочки, размеры и расположение отверстий выбраны такими, чтобы после их деформации после взрыва вредные вещества не вышли за пределы контейнера. Данное устройство принято в качестве аналога.
В качестве прототипа принят защитный контейнер для хранения и транспортирования взрывчатых веществ и изделий, содержащих взрывчатые вещества, описанный в патенте РФ на полезную модель «Защитный контейнер для хранения и транспортирования взрывчатых веществ (ВВ) и изделий, содержащих взрывчатые вещества» №127993, G21F 5/00, опубл. 10.05.2013. Защитный контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный экран, энергопоглощающий экран, теплозащитный материал, а между корпусом и крышкой герметично установлена система равномерно расположенных предохранительных клапанов. Груз закреплен во внутренней полости контейнера, ограниченной герметичной оболочкой, в которой установлен, по крайней мере, один предохранительный клапан. Условием срабатывания клапана является наличие во внутренней полости более высокого давления, чем в пространстве между герметичной оболочкой и корпусом с крышкой. Система предохранительных клапанов также срабатывает при наличии более высокого давления в вышеупомянутом пространстве, чем давление окружающей среды.
Недостатком аналога и прототипа является возможность выхода в окружающую среду радиоактивных аэрозолей, включающих мелкодисперсные продукты окисления и диспергированные частицы наиболее опасной для людей респирабельной фракции (10 мкм), образующиеся в результате интенсивных аварийных термических воздействий, превышающих защитные свойства контейнера.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение безопасности хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов, а также - обеспечение безопасности работ по ликвидации последствий аварий с исключением или снижением их до безопасных уровней.
Технический результат заключается в том, что исключается выход из гермообъема ЗК в ОС мелкодисперсных продуктов окисления радиоактивных веществ (PB), образующихся в результате термического воздействия на ЗК с опасным грузом.
Технический результат достигается за счет того, что в полости герметичной оболочки защитного контейнера для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов, состоящего из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный экран, энергопоглощающий экран, теплозащитный материал, между корпусом и крышкой герметично установлена система равномерно расположенных предохранительных клапанов, груз закреплен во внутренней полости контейнера, а внутренняя полость контейнера ограничена герметичной оболочкой, в которой установлен, по крайней мере, один предохранительный клапан, перед предохранительным клапаном установлен фильтрующий блок, состоящий из фильтра тонкой очистки, изготовленного из термостойкого газопроницаемого наноструктурированного углеродного материала, и фильтра грубой очистки, изготовленного из нескольких слоев сетчатого термостойкого материала, при этом выход фильтрующего блока и вход предохранительного клапана ограничены герметичной полостью.
Предохранительные клапаны могут быть сгруппированы и установлены по периметру герметичной оболочки. Фильтрующий блок устанавливается напротив каждой группы предохранительных клапанов, при этом выход фильтрующего блока и входы предохранительных клапанов каждой группы ограничены герметичной полостью. Для оптимального газотока газовой смеси по газодинамическому тракту и срабатывания предохранительных клапанов с учетом газодинамического сопротивления элементов конструкции фильтрующего блока давление газа в герметичной полости перед входом в фильтрующий блок не должно превышать значения 0,3…0,5 МПа, а суммарная площадь проходного сечения предохранительного клапана или системы клапанов должна быть не менее 20…30 см2.
Размещенный в полости герметичной оболочки ЗК фильтрующий блок, являясь частью газодинамического тракта, фильтрует, поглощает и локализует в гермообъеме ЗК мелкодисперсные продукты окисления радиоактивных веществ (PB), образующиеся в результате термического воздействия на ЗК с опасным грузом. Фильтр грубой очистки, обеспечивая предварительную фильтрацию, задерживает крупнодисперсные радиоактивные частицы размером 200…500 мкм, а фильтр тонкой очистки фильтрует радиоактивные аэрозоли, поглощая мелкодисперсные продукты окисления и диспергированные частицы наиболее опасной для людей респирабельной фракции (0,5…10 мкм), значительно снижая (исключая) радиационную опасность образующихся газовых сред.
На фиг. 1 схематично представлена конструкция защитного контейнера для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов, на фиг. 2 - расположение конструкции фильтрующего блока в ЗК, на фиг. 3 - вид фильтрующего блока в ЗК сверху в сечении, где:
1 - корпус; 2 - крышка; 3 - термозащитный материал; 4 - пулезащитный экран; 5 - энергопоглощающий экран; 6 - внутренняя полость, 7 - герметичная оболочка; 8 - фланцевый разъем; 9 - уплотнительный герметизирующий элемент; 10 - предохранительный клапан, размещенный в герметичной оболочке; 11 - система предохранительных клапанов; 12 - основание; 13 - упакованный груз, 14 - фильтрующий блок, состоящий из фильтра грубой очистки - 15 и фильтра тонкой очистки - 16.
Наружный контур защитного контейнера образован корпусом 1, основанием 12 и цилиндрической крышкой 2, стыкующихся между собой фланцевым разъемом 8 с кольцевым резиновым уплотнительным герметизирующим элементом 9. Герметичная оболочка 7 отделяет упакованный груз 13, размещенный во внутренней полости 6, от защитных слоев контейнера, расположенных во внутренней полости 6. В полости герметичной оболочки 7 перед предохранительным клапаном 10 установлен фильтрующий блок 14 из элементов, выполненных из термостойких пористых наноструктурированных углеродных материалов, способных фильтровать, поглощать и локализовывать в гермообъеме ЗК мелкодисперсные продукты окисления радиоактивных веществ (PB), образовавшиеся в результате термического воздействия на опасный груз. Фильтрующий блок 14 конструктивно входит в газодинамический тракт выхода газообразных продуктов из внутренней полости 6 контейнера через выходное отверстие предохранительного клапана 10 (или системы клапанов). Основными элементами конструкции фильтрующего блока 14 являются фильтр грубой очистки 15 и фильтр тонкой очистки 16. Открытие предохранительного клапана 10 происходит только при повышении температуры и возникновении более высокого избыточного давления в объеме, ограниченном герметичной оболочкой 7 с фильтрующим блоком 14, чем в пространстве, образованном между герметичной оболочкой 7 и корпусом 1 с крышкой 2. В наружном контуре между фланцевым разъемом 8 корпуса 1 и крышки 2 по окружности установлена система предохранительных клапанов 11, сгруппированных и установленных по периметру герметичной оболочки 7. Фильтрующий блок 14 установлен напротив каждой группы предохранительных клапанов 10, при этом выход фильтрующего блока 14 и входы предохранительных клапанов 10 ограничены герметичной плоскостью 6. С учетом газодинамического сопротивления фильтрующего блока 14 давление газа не должно превышать значение 0,3…0,5 МПа, а суммарная площадь проходного сечения предохранительных клапанов должна быть не менее 20…30 см2.
Устройство работает следующим образом.
В случае аварийной ситуации, связанной с длительным высокотемпературным воздействием на ЗК с упакованным опасным грузом, при разрушении и загорании упакованного груза в процессе термодеструкции происходит интенсивное газовыделение с выделением дополнительного тепла и диспергированием PB. Во внутренней полости 6 контейнера начинает повышаться давление. Предохранительный клапан 10, размещенный в герметичной оболочке 7, срабатывает при повышении температуры и росте давления до величины 0,15…0,3 МПа при поступлении на него газовой смеси, прошедшей через фильтрующие блоки 14. На фильтре грубой очистки 15 происходит поглощение крупных (200…500 мкм) диспергированных радиоактивных частиц. На фильтре тонкой очистки 16 происходит сорбция аэрозольных частиц респирабельной фракции (менее 10 мкм). Дальнейшее открытие системы предохранительных клапанов 11 обеспечивает сброс давления при оттоке опасных газов в окружающую среду. После того как продукты горения перестают выделяться, давление во внутренней полости 6 контейнера снижается, предохранительный клапан 10 под действием пружины закрывается, изолируя внутреннюю полость 6 с размещенным грузом 13. При этом, благодаря фильтрации и сорбции фильтрующим блоком, исключается выход из гермообъема ЗК в окружающую среду радиоактивных аэрозолей, включающих мелкодисперсные продукты окисления и диспергированные частицы респирабельной фракции. Также, благодаря автоматическому срабатыванию системы клапанов 11, размещенных по периметру фланцевого разъема 8 и обеспечивающих сообщение гермообъема контейнера с окружающей средой, исключается повышение давления в пространстве, образованном между герметичной оболочкой 7 и корпусом 1 с крышкой 2, выше величины 0,15…0,3 МПа при стравливании газов из внутренней полости 6 через предохранительный клапан 10.
Техническое решение может быть использовано при хранении, транспортировании и проведении работ по ликвидации последствий аварий с радиационно-, пожаро-, взрывоопасными грузами, с исключением или снижением их до безопасных уровней, в военной и народно-хозяйственной деятельности, а также в хранилищах для опасных грузов.
1. Защитный контейнер для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов, состоящий из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный экран, энергопоглощающий экран, теплозащитный материал, между корпусом и крышкой герметично установлена система равномерно расположенных предохранительных клапанов, груз закреплен во внутренней полости контейнера, внутренняя полость контейнера ограничена герметичной оболочкой, в которой установлен, по крайней мере, один предохранительный клапан, отличающийся тем, что в полости герметичной оболочки защитного контейнера перед предохранительным клапаном установлен фильтрующий блок, состоящий из фильтра тонкой очистки, изготовленного из термостойкого газопроницаемого наноструктурированного углеродного материала, и фильтра грубой очистки, изготовленного из нескольких слоев сетчатого термостойкого материала, при этом выход фильтрующего блока и вход предохранительного клапана ограничены герметичной полостью.
2. Защитный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что предохранительные клапаны сгруппированы и установлены по периметру герметичной оболочки.
3. Защитный контейнер по п. 2, отличающийся тем, что фильтрующий блок установлен напротив каждой группы предохранительных клапанов, при этом выход фильтрующего блока и входы предохранительных клапанов каждой группы ограничены герметичной полостью.
4. Защитный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что давление газа в герметичной полости перед входом в фильтрующий блок не должно превышать значение 0,3…0,5 МПа, а суммарная площадь проходного сечения предохранительного клапана или системы клапанов должна быть не менее 20…30 см2.
