CN102171769B

CN102171769B - 用于运输和存储六氟化铀的容器

Info

Publication number: CN102171769B
Application number: CN200980138398.2A
Authority: CN
Inventors: T·F·杜赫蒂
Original assignee: Columbiana Hi Tech LLC
Current assignee: Columbiana Hi Tech LLC
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: CN102171769A; US8093573B2; EP2342719A4; EP2342719A2; WO2010036925A2; WO2010036925A3; US20100155626A1; EP2342719B1

Abstract

一种用于存储和运输诸如六氟化铀的危险物质的容器，包括具有内部区域的本体，内部区域细分成两个或更多隔离区域。容器还包括端构件，端构件容纳进入阀和排出阀。盖组件附接到容器以防护阀免受由于暴露和/或冲击所引起的损坏。

Description

用于运输和存储六氟化铀的容器

技术领域

本发明涉及用于运输和存储具有大于百分之五重量百分比并小于百分之二十重量百分比的同位素U₂₃₅富集度的六氟化铀的压力容器。

背景技术

应当了解，六氟化铀(UF6)可用于其预定目的。然而，这种物质暴露于公众可是相当危险的，因此需要确保密封度，尤其在运输过程中的密封度。当前，六氟化铀在如下传统筒体内存储和运输，像传统筒体ANSIN14.1 30B或30C筒体。规定要求在运输过程中筒体存储在规定的保护性运送封装体(protective shipping package，PSP)内，规定的保护性运送封装体限制容器暴露于可能发生的意外情况。可能发生的意外情况是指PSP可能掉落、遭受火灾事件、浸入水中或以其它方式被损坏的潜在情形。主要关注的是临界事件(critical events)或放射性材料的释放。

天然UF6包含千分之七的重量百分比的同位素U₂₃₅。同位素U₂₃₅发射中子，并在富集状态下，使UF6具有放射性特性。富集UF6具有大于千分之七的U₂₃₅重量百分比。商业利用富集UF6的工业标准包括扩大达到百分之五的重量百分比。在富集状态下，UF6可在给定的适当环境下变成临界的，因此原因变成临界的机会随着存在的U₂₃₅的量而增大。减速剂减慢所发射中子的运动，由此增加碰撞的可能性，碰撞可触发临界事件。本领域技术人员参照K_eff因子，其中大于1.0的K_eff关系到中子数量增加、导致临界事件的情况。反之，对于小于1.0的K_eff，中子被吸收。水是UF6的一种这样的减速剂。因此，重要的是确保UF6不暴露于水或水基物质。如果存储容器阀和插件损坏和/或劣化，则与水接触的可能性显著增加，临界事件的可能性也显著增加。

对临界事件有贡献的一个因素涉及存在于筒体内的U₂₃₅的量。当然，可存储在给定容器内的任何物质的量受到容器构造即筒体壁尺寸的限制。为了预防的原因，规定将可存储在容器内的U₂₃₅的重量限制到存储在筒体内的材料的总量(total volume)的百分之五(5)重量百分比。然而，近年来，工业上一直在期望运送和存储包含超过百分之五(5)重量百分比的U₂₃₅的富集UF6。

当前，现有技术状态不提供由于结合有环形基部并具有小于1.0的K_eff的几何结构而安全的筒体。因此，需要提供用于运输具有介于百分之五重量百分比和百分之二十重量百分比之间的U₂₃₅的富集UF6的容器。本领域技术人员将会清楚题述发明的实施方式的优点。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种用于运输具有小于1.0的K_eff的、大于百分之五并小于百分之二十的U₂₃₅重量百分比的富集UF6的容器。

本发明的实施方式涉及一种用于运输富集UF6的容器，该容器因为几何结构而安全。该容器作用为通过控制容器的内部容积(internal volume)而防止临界事件。

在题述发明的实施方式的一个方面中，通过将环形基部结合进容器中而控制容器的几何结构。

在题述发明的实施方式的另一方面中，包含在环形基部内的容积无材料。

在题述发明的实施方式的又一方面中，环形基部可包括改变容器的有效存储容积的壁构件组件。

在题述发明的实施方式的再一方面中，通过将容器内部的内部空间分隔成两个隔离的容积而构造成环形基部，一个隔离容积用于存储诸如UF6的物质，另一隔离容积被密封不容纳物质。

在本发明的另一实施方式中，一种用于存储可为诸如六氟化铀等危险物质等物质的容器，包括本体、一个或更多端构件以及一个或更多阀，上述一个或更多端构件限定具有用于存储相关危险物质的容积V的内部区域，上述一个或更多阀控制危险物质进入和排出容器。另外，插件可安装进在容器内形成的其它孔内。可结合用于保护阀和插件的装置以防止损坏和劣化，因此提供额外的安全措施。

在题述发明的实施方式的一个方面中，所述装置由阀罩部和阀基部构成。

本发明的实施方式涉及一种用于存储物质的容器，该物质可为诸如六氟化铀的危险物质。容器可包括：具有本体和一个或更多端构件的基部，上述本体和一个或更多端构件限定具有存储相关危险物质的容积V的内部区域；在容器内部区域内所形成的隔间，上述隔间限定较小容积V1，其中上述隔间相对于内部区域被密封；以及至少一个阀，用来用相关危险物质填充容器。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式用于存储危险物质的容器的立体图。

图1a是根据本发明的实施方式容纳在保护性运送封装体内部的用于存储危险物质的容器的立体图。

图2是根据本发明的实施方式的图1所示的用于存储危险物质的容器的侧视图。

图3是示出根据本发明实施方式的图1所示容器的隔间的局部剖开侧视图。

图4是根据本发明实施方式的图3所示阀的放大、局部剖开侧视图。

具体实施方式

现参见附图，其中所示仅用于图示本发明的实施方式，并不用于限制本发明的实施方式。图1示出在10处大体绘出的运输和/或存储容器。容器10可构造成容纳被认定为暴露于人是危险的物质。在一个实施方式中，容器10可存储放射性材料，放射性材料的一个示例包括六氟化铀(也称作UF₆)。可以了解，可能存在用于为这种类型的容器提供某些设计或使用限制的规定。然而，可以设想到，题述发明的实施方式的容器10可与任何类型的危险材料——放射性的或其它的——一起使用。

容器10可形成为大体筒形容器，并可包括主本体12以及末端设置的端构件15。本体12和端构件15限定用于存储危险材料的内部区域。存储容器10的本体12绕中央纵轴线Y对称形成，参见图2，并可相应地具有圆形横截面，这特别适于存储加压物质。因此，端构件15可以适于防止容器10的容纳物泄漏、即使在严重状况下也防止容器10的容纳物泄漏的方式附接到本体12。在一个实施方式中，端构件15可焊接到本体12，在后续段落中将对此进一步描述。

参见图1和1a，在一个实施方式中，容器10可由也称作外包装11的保护性运送封装体11容置，保护性运送封装体11可为由政府机构规定的用于30B容器的标准尺寸外包装。保护性运送封装体11可作用为保护容器10不受冲击或其它损坏以及隔离于周围环境。保护性运送封装体11以及相应的填充有危险物质的容器10在运输中可放置于支架(cradle)内以便存储或操纵。

为了填充和置空容器10，包括有容许特定物质进入和排出的装置。特别地，阀25可安装进容器10的壁内，以用于根据需要将六氟化铀移入和移出容器10。入口阀25’可设置在第一端部处。另外，出口阀25”可结合进容器10的末端内。现有技术中已知诸如六氟化铀的物质与水或水基物质激烈反应。因此，阀25可特别构造和安装，以耐得住在使用过程中产生的损坏和/或由于暴露于周围环境而产生的劣化，这些损坏和劣化可能使这种性质的物质混杂。作为附加的安全措施，可结合在图3和4中示出的阀罩或阀盖28以及用于密封阀盖28的系统，以下将对此详细讨论。

再次参见图1，本体12可由滚轧成形为直筒形构造的钢板构成。在一个实施方式中，钢板可具有13/32英寸的最小厚度，并具有大约英寸长的长度。当滚轧成形时，I.D.即内直径可为英寸。另外，这种在构建本体12中使用的钢类型可为ASME SA-516等级的70碳素钢。然而，也可使用其它符合适当规定限制的等级的钢，这些规定限制包括但不限于联邦法规(Code of Federal Regulation)第49章(Title 49)。一旦钢本体12已形成为筒体，接缝13可通过焊接熔合到一起以接合本体12的侧部。在一个实施方式中，可以熔焊接缝13。在另一实施方式中，可锻焊接缝13。然而，可选择适用于本发明实施方式的构建容器10的任何手段。

端构件15可由与本体12相同类型的材料构成，即SA-516等级的70碳素钢。然而，端构件15的厚度可比本体12的厚度大。在一个实施方式中，该厚度是约0.7英寸。最小厚度可为11/16英寸。然而，基于合理判断也可选择适用于题述发明的实施方式的最小厚度以上的任何厚度。端构件15可以盘或板形状形成，这些盘或板具有与本体12内直径对应的外直径。端构件15可在它们相应中心部位16处弯曲，由此限定具有延伸到圆周边缘的相应半径的穹形形状。在一个实施方式中，对应半径从中心点到圆周边缘是一致的。当与本体12并置时，端构件15的弯曲部分相对于容器10的内部区域可为内凹的。在此注意，容器10可包括两个端构件15，每一个均设置在本体12末端上。

容器10的端部可分别包括凸边31。每个凸边31可自容器10的本体12和/或端构件15延伸。凸边31作用为保护容器10的端部、以及更特别地保护安装到端构件15的阀或其它部件。以此方式，如果容器10冲击大地或其它结构，来自该冲击的力可移到凸边31，从而保护阀免被损坏。当然，将容易看到，第一和第二凸边31’、31”分别安装在容器10的末端处，用于保护可分别安装进端构件15的阀25’、25”和/或插件。在此特别注意，第一和第二凸边31’、31”的长度可不相等。也就是说，一个凸边31’可充分地比另一凸边31”长。可选择适于保护安装进端构件15的诸如阀、插件等各种部件的任何长度差。举例而言，一个凸边31’可具有大体9英寸的长度。另一凸边31”可具有大体12英寸的长度。注意，凸边31’、31”的各个长度可广泛地改变。然而，规定限制可能适当限制容器总长。因此，可选择符合管理容器10使用和构造的要求准则的凸边31’、31”的任何成比例长度。

参见图2，容器10可结合有本文称作隔间40的区域，隔间40将容器10内部细分，用于限制存储在容器10内的材料量。隔间40在内部相对于容器壁和对应的端构件15形成。隔间40可包括构造成将容器10内部分离成两个隔离区域的隔间壁42。一个区域可保持大体空置。另一区域可至少部分地填充有上述危险材料。注意，隔间完全隔离。换言之，存储在一个区域或隔间内的材料不能流体流入另一区域内。在一个实施方式中，隔间壁42完全设置于容器10内部。因此，容器10的一个内部区域即隔间区域40可由隔间壁42的几何结构完全限定。第二内部区域的容积可通过容器10的总容积与隔间40的容积之差计算出。本领域技术人员将会了解，在不脱离题述发明的实施方式的意图涵盖范围的情况下，可选择隔间40的任何横截面。

在形成隔间40时，一个或更多刚性壁构件42可定位于容器10的本体12内部，并以基于合理工程判断所选定的任何方式附接于容器10的本体12。举例而言，使用由钢管构成的连续形成的管形构件44。管可插入容器10，并焊接到相应的端构件15，由此形成限制存储在容器内的材料量的总体纵向隔间。然而，其它构建隔间40的方法可结合以大体多边形方式将钢板焊接到一起。可选择适用于本发明实施方式的隔间40的任何横截面构造。在此注意，用于构建隔间壁42的材料类型并不局限于钢。相反，可选择适用于本发明实施方式的钢合金或其它金属合金。

如上所述，容器10还可包括阀25，阀25用来用危险物质填充容器10。阀25打开以容许诸如六氟化铀的物质进入容器10，并关闭以牢固和安全地密封内部的容纳物。为了确保安全，阀25可由阀盖28保护，如图4所示。阀盖28对六氟化铀的排出、以及更为关键的是水通过阀25流入容器10提供附加的阻挡。阀盖28可设置于凸边31区域内部，凸边31区域自容器10的穹形部端部延伸，如上所述。更特别地，阀盖28的末端可从凸边31的自由边缘所限定的平面凹入至少0.5英寸，优选地为0.75英寸或更多。该空间容许在掉落测试或其它冲击过程中外封装变形，而不会与阀盖28进行任何接触。因此，配备有阀盖28的容器10可与管理危险材料的存储和运输的规定所要求的标准外封装一起使用。

参见图4，阀盖28可由阀盖罩部64和阀盖基部20构成。阀盖基部20可具有用于围绕安装进端构件15的阀25的环形形状。可选择该环形形状的直径和厚度，以不妨碍用于连接阀25从而用容纳物填充容器10或置空容器10的容纳物的标准工业管件。阀盖28由未示出的一个或更多螺栓保持在其位。举例而言，可使用总共六(6)个螺栓。这些螺栓中的两个可安全地用金属线加固以保证阀盖28一旦安装完后不被损坏(tempered)。

阀盖28也包括阀盖凸缘67，阀盖凸缘67可包括焊接到容器10端构件15的盘形件。该焊接提供阻挡，以阻止诸如水等物质经过阀盖凸缘67下面并进入阀盖28。举例而言，阀盖凸缘67可包括六(6)个等距间隔的螺纹孔，这六个等距间隔的螺纹孔形成用于接收用于将阀盖28保持在其位的紧固件。

在一个实施方式中，阀盖凸缘67的上表面包括内区域和外区域。内区域是环形的，并邻近具有约1/32英寸高度差的外区域。内区域可加工成大体平坦的，这就提供了阀盖基部20密封抵靠的表面。

阀盖28可由一个或更多钢部件构成，在一个实施方式中，阀盖28包括阀盖罩部64和阀盖基部20。基部20与阀盖凸缘67匹配，并包括座置抵靠阀盖凸缘67对应表面的加工表面。O形环68配合进相应形成于基部20内的对应凹槽。在不脱离题述发明实施方式的意图涵盖范围的情况下，可选择任何形状的凹槽和对应的O形环68。当凸缘的环形表面和阀盖基部的环形表面彼此抵靠着安装时，O形环68被压缩以形成有效和基本上不能渗透的密封。

本发明参照公开的实施方式描述了本发明。显然，在研读和理解该说明书后，其他人将会想到修改和替代。在这些修改和替代落入所附权利要求的范围或所附权利要求的等同范围内的情况下，意图涵盖所有这些修改和替代。

Claims

1.一种用于运输和/或存储具有大于百分之五重量百分比并小于百分之二十重量百分比的U₂₃₅同位素级别的富集六氟化铀的容器，包括：

具有本体和一个或更多端构件的基部，所述本体和所述一个或更多端构件限定具有存储富集六氟化铀的容积V的内部区域，其中所述容器由构造成将所述容器的内部分离成两个隔离区域的至少一个隔间壁细分成隔离隔间，其中存储在所述容器内的具有大于百分之五重量百分比并小于百分之二十重量百分比的U₂₃₅同位素级别的富集六氟化铀的量由所述细分的隔离隔间中的一个所限制；

阀，其适于与富集的六氟化铀流体连通，所述阀以可操作的方式连接到所述一个或更多端构件，并仅与所述细分的隔间中的一个流体连通；

用于保护所述阀的装置；以及

至少部分地包封所述容器的保护性运送封装体。

2.一种用于运输富集六氟化铀的容器，包括：

筒形本体，其限定纵向轴线，并具有限定内部区域的第一和第二端部；

第一和第二穹形端构件，其各自限定中心和圆周边缘，其中所述第一和第二穹形端构件从所述中心到所述圆周边缘均匀地弯成拱形，所述第一和第二端构件分别熔焊到所述筒形本体的第一和第二端部，其中所述第一和第二端构件相对于所述内部区域为内凹的；

其中所述筒形本体和所述第一和第二端部限定具有内部容积V的壳体，其中所述壳体细分成容纳富集六氟化铀的第一隔间和无富集六氟化铀的第二隔离隔间，其中所述第一和第二隔间相对于彼此流体隔离，其中所述第二隔离隔间为从所述第一穹形端构件到所述第二穹形端构件延伸的大体纵向，并以所述筒形本体的纵向轴线为中心；

阀，其适于流体流通放射性材料，所述阀以可操作的方式连接到所述第一穹形端构件，并专与所述第一隔间流体连通；

阀盖，其以可操作的方式附接到所述容器，其中所述阀盖包括阀盖罩部和阀盖基部，所述阀盖基部结合有用于阻止流体流入所述阀盖的一个或更多O形环；

第一和第二凸边，其固定地附接到所述容器的末端，并自所述容器的末端沿轴向延伸；以及

保护性运送封装体。

3.一种用于存储和运输放射性材料的容器，包括：

管形本体，其限定管形本体端部；

第一和第二穹形端构件，其固定地附接到所述管形本体的相应端部，由此形成限定用于存储放射性材料的内部区域的壳体，其中所述壳体的内部区域细分成由一个或更多壁构件流体隔离的第一和第二隔间，其中所述第一隔间限定存储放射性材料的第一容积，其中所述第二隔间具有限定第二容积的几何结构，所述第二容积限制存储在所述容器内的在所述第一隔间内的放射性材料的量；

阀，其适于流体流通放射性材料，所述阀以可操作的方式连接到所述第一穹形端构件，并专与所述第一隔间流体连通；以及

包封所述容器的保护性运送封装体。

4.如权利要求3所述的容器，还包括：

环形凸边，其固定地附接到所述容器，并自所述第一穹形端构件沿轴向延伸，用于保护所述阀免被损坏。

5.如权利要求3所述的容器，其中所述管形本体和所述第一和第二穹形端构件由ASME SA-516等级的70碳素钢构成。

6.如权利要求5所述的容器，其中所述第一和第二穹形端构件从中心点到圆周边缘弯曲；以及

其中所述第一和第二穹形端构件相对于所述内部区域内凹地定向。

7.如权利要求4所述的容器，还包括：

阀盖，其完全包封所述阀，用于保护所述阀。

8.如权利要求7所述的容器，其中所述阀盖包括：

阀盖罩部；以及

阀盖基部，其结合有用于阻止流体流入所述阀盖的一个或更多O形环。

9.如权利要求7所述的容器，其中所述阀盖相对于所述环形凸边的端部凹进去。

10.如权利要求3所述的容器，其中所述管形本体限定纵向轴线，以及其中所述第二隔间从所述第一穹形端构件到所述第二穹形端构件绕所述纵向轴线沿纵向延伸。

11.如权利要求3所述的容器，其中所述第二隔间限定一容积，所述容积限制存储在所述容器内的放射性材料的量，使得所述容器的K_eff小于1。

12.如权利要求4所述的容器，其中所述容器包括自所述容器的末端延伸的第一和第二凸边，其中所述第一凸边充分地比所述第二凸边长。