CN105518801B - 包括用于在容纳有放射性物质的组件和封装部的盖之间进行减震的改良构件的封装体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封装体，包括用于放射性物质的临时存储和/或运输的封装部以及容纳有放射性物质(16)的组件，该组件被容置在封装部的由盖(6)封闭的腔中，封装体包括用于吸收组件对盖(6)的震动的系统，该系统包括至少一个可变形的吸收装置(42)以及用于激活可变形的吸收装置的装置(26)。根据本发明，装置(42)中的一个在与封装部的轴线(8)正交的平面中可移动地安装在盖(6)上，并且具有用于相对于设置在容纳有放射性物质(16)的组件上的另一装置(26)进行自定心的构件(50)。

Description

包括用于在容纳有放射性物质的组件和封装部的盖之间进行 减震的改良构件的封装体

技术领域

本发明涉及一种放射性物质的封装体领域，包括封装部和容纳有放射性物质的组件，组件被容置在由封装部限定的腔内。所述组件例如可包括废料罐或核燃料容器。

背景技术

用于存储和/或运输放射性物质的封装体作为外壳通常包括具有侧部主体、底部和盖的封装部。封装部的这些部件限定出腔，该腔用于容置容纳有放射性物质的组件，例如为容置核燃料组件或废料罐的篮。

承载有组件的封装部的安全论证具体是基于监管跌落测试。在沿封装部的穿过其底部和盖的轴线的方向上从9米的高度跌落到覆盖封装部的盖的头部缓冲顶帽上的情况下，容纳有放射性物质的组件的总重量在冲击地面期间压在同一所述盖上。在被称为“轴向跌落”的跌落期间，将盖的封闭在封装部的侧部主体上的系统中会产生相当大的应力。具体地，固定螺钉承受高强度的应力，并且，在某些条件下，可在封装部的腔内移动的组件能够冲击到盖上并具体对封闭系统上造成破坏效应。

为保证封装部在轴向跌落后的密封性，因此可证明有必要通过布置在盖的内表面上的减震系统对由盖上的组件传递的应力进行限制。

通常，这种系统包括至少一个可变形的缓冲装置以及与所述缓冲装置相关联的加载装置。上述两个装置分别固定在容纳有放射性物质的组件上和盖的内表面上。例如，在所述组件集成有罐的情况下，与盖相对布置的罐集成有可变形的缓冲装置，而可变形的缓冲装置的对面被布置有固定在盖的内表面上的楔块(chock)形式的加载装置。

为获得缓冲装置的最优的挤压，并因此通过缓冲装置的变形尽可能地耗散机械能，则需要缓冲装置和其相关联的加载装置之间的精确对准。

然而，尽管封装部的盖(在盖上固定有所述装置中的一者)通常被精确地定位在封装部的侧部主体上，但是通常会在组件和侧部主体的内壁之间存在有明显的侧向间隙，尤其是使其能够装载在腔中的侧向间隙，因此会产生对准缺陷。

为保证这两个装置之间尽可能最好的对准，因此可设想到相对于加载楔块限定出罐的位置对侧向间隙进行合理的限制。换句话说，这尤其会导致减小容纳有放射性物质的组件和封装部侧部主体的内表面之间的间隙。

这些侧部间隙的减少不仅在将罐装载至篮的容置部中的期间以及在将所述篮装载到封装部的腔中的期间引起操作约束，还会由于管理低容差的必要性而引起制造约束。

显然，不论所述组件的性质如何，换句话说，不论容纳有放射性物质的装置的形状如何，在集成有罐的组件的范围内呈现的缺点都将会遇到。

发明内容

因此，本发明的目的在于相对于现有技术中的实施例至少部分地克服上述的缺点。

为此，本发明的主题是一种封装体，包括用于存储和/或运输放射性物质的封装部以及容纳有放射性物质的组件，组件被容置在封装部的腔中，腔沿封装部的纵向轴线延伸并由被该轴线穿过的盖封闭，该封装体包括用于缓冲组件对盖的冲击的系统，该系统包括至少一个可塑性变形的缓冲装置以及所述可变形的缓冲装置的加载装置。

根据本发明，加载装置和可变形的缓冲装置中的一者在与封装部的轴线正交的平面中可移动地安装在盖上，并且具有相对于两个装置中的设置在容纳有放射性物质的所述组件上的另一者的自定心构件。

因此，本发明使得缓冲系统的两个装置能够获得令人满意的相对定位，而不论容纳有放射性物质的组件在封装部的腔中的位置如何。缓冲系统的较好的效率随之而来，但并不要求腔中的组件的精确定位。因此，本发明提供了一种简单且精明的解决方案，该解决方案使得在一方面能够在加载期间应对操作约束，并且在另一方面能够应对现有技术的构想中遇到的制造约束。

优选地，所述加载装置也是可变形的缓冲装置。而且，盖上发生轴向跌落的情况下，其变形使得能够甚至更好地对跌落产生的机械能量进行耗散。在该情况下，一方面，两个装置中的每个随后完成可变形的缓冲功能，另一方面，并且完成对另一装置的加载功能。

优选地，组件包括存储篮以及容纳有放射性物质的装置，该容纳有放射性物质的装置被布置在由所述篮限定的容置部中，并且，所述两个装置中的另一者被设置在容纳有放射性物质的装置中的一个上或被设置在所述篮上。替代性地，容纳有放射性物质的装置可被直接布置在封装部的腔中，而不需要存储篮。

优选地，所述两个装置中的另一者优选地在用于操作的端部处被集成在容纳有放射性物质的装置的一个中。而且，可优选地确保容纳有放射性物质的装置的操作端部被设置成对在盖上发生轴向跌落的情况下产生的冲击进行缓冲。

优选地，每个容纳有放射性物质的装置采取核燃料容器或放射性废料罐的形式。

在该情况下，优选地，容纳有放射性物质的所述组件包括多个罐，多个罐被叠置并以多列的形式散布。此外，罐的每列与可变形的缓冲装置以及其相关联的加载装置相关联。

优选地，可变形的缓冲装置以及其相关联的加载装置分别具有两个斜切自定心表面，该两个斜切自定心表面的轴线与封装部的轴线平行。

优选地，所述可变形的缓冲装置具有布置在两个载荷散布板之间的一个或多个可塑性变形的元件。

优选地，所述可变形的缓冲装置具有整体为环形的形状，所述可塑性变形的元件沿缓冲装置圆周地散布。

优选地，所述可变形的缓冲装置包括固定在封装部的盖上的安装板，所述安装板覆盖所述可变形的缓冲装置的可移动板，所述可移动板在所述安装板和盖之间限定出的空间中能够在与封装部的轴线正交的平面中位移。自然，这种类型的布置也可在可移动地安装在盖上的加载装置中保留。而且，在后者的情况下，所述加载装置包括固定在封装部的盖上的安装板，安装板覆盖所述加载装置的可移动板，所述可移动板在安装板和盖之间限定出的空间中能够在与封装部的轴线正交的平面中位移。

不论在哪种情况下，所述空间采用朝向外部径向敞开的环形槽的形状。

然而，其他布置也能够使缓冲装置或加载装置相对于盖进行移动。例如，它们可以是穿过箍筋或类似物的支腿或舌片，并具有侧向间隙以确保用于自定心的必要的移动。

优选地，上述的所述可移动板是可变形的缓冲装置的所述载荷散布板中的一个。在该情况下，当所述板为环形时该设想仍然是简单的，不需要将额外的元件安装在其上来与由安装板和盖之间限定出的空间配合。实际上，所述环形板的外周缘或内周缘能够以具有间隙的方式被容置在上述的空间中。

优选地，所述可塑性变形的缓冲元件可由铝或铝合金制成。

最后，本发明的主题还涉及一种用于将如上所述的封装体封闭的方法，该方法包括：使可变形的缓冲装置相对于其相关联的加载装置进行自定心的步骤，在将盖安装在封装部的侧部主体上的期间，通过使所述加载装置和可变形的缓冲装置中的一者相对于盖在与封装部的轴线正交的平面中进行位移来使得自定心步骤被自动地执行。

阅读下文给出的非限制性的详细说明之后，本发明的其它优点和特征将变得清楚。

附图说明

本说明书将参考附图来给出，在附图中：

图1示出了根据本发明的优选实施例的封装体的截面图，该截面沿图2的线I-I截取；

图2示出了封装体的沿图1的线II-II截取的横截面视图；

图3示出了容纳在封装体中的放射性废料罐中的一个的一部分的透视图；

图4a和图4b示意性地示出了根据本发明的优选实施例的对封装体进行封闭的方法的不同步骤；

图5示出了用于装备前述附图中所示的封装体的可变形的缓冲装置的优选实施例的透视图；

图6示出了缓冲装置的沿图5的平面P截取的纵向半截面图；

图7示出了图5和图6中所示的缓冲装置的载荷散布板中的一个的透视图；

图8a和图8b示意性地示出了缓冲装置和其相关联的加载装置在轴向跌落期间的状态的视图；以及

图9a至图9c示意性地示出了当封装体装配有图6和图7所示的可变形的缓冲装置时对封装体的封闭方法的不同步骤。

具体实施方式

首先参考图1和图2，以本发明的优选实施例的形式呈现了用于存储和/或运输放射性物质的封装体100。

首先，封装体包括封装部1，封装部1设置有侧部主体2、底部4以及用于对封装体的与底部4相对的开口进行封闭的盖6。封装部具有纵向轴线8，该纵向轴线8关于侧部主体2居中，并穿过同一封装部的盖和底部。

封装部形成封装体的外封闭部，该外封闭部限定出腔10，该腔10作为容纳有放射性物质的组件12的容置部。这里，同样以轴线8为中心的组件12包括存储篮14和多个容纳有放射性物质的装置，多个容纳有放射性物质的装置在这里为废料罐16。罐在这里被叠置并以若干列散布，每列例如能够具有二至五个上下叠置的罐，优选地可通过将它们的相对端部两两互锁来进行叠置。

如在图2中可更好地看出，在所示的实施例中，例如可提供九列的罐，其中八列绕封装部的轴线8散布，而第九列以同一轴线8为中心。罐16的所述列被布置在篮14上设置的形状互补的容置部18中。

如图1中的虚线所示，在所讨论的封装体的沿轴线8的方向的两个端部处，封装部可配备有分别保护封装部的盖6和底部4的缓冲顶帽20。

参照图3，示出了罐16中的一个的实施例。它可以是用于接纳压缩废料或所更换的玻璃化废料的标准罐。

集成有放射性废料的废料包22(waste bale)被布置在由侧壁24限定的空间内，在侧壁24的两个端部处布置有顶端26和底端28。一般来说，如图3中可见，顶端26具有突出的形状，而底端28具有凹部，大致形状互补的顶端和底端被设置成将这些罐互锁在一起以构成罐的前述的列。

更确切地说，关于顶端，其是仿形的(conformed)以便能够对壳进行操作。而且，端部26采取蘑菇状的整体形状以限定出朝向外部径向敞开的环形保持件30。朝向顶部，所述保持件30被上板32限定，而朝向底部，所述保持件被环形板限定，所述环形板连续穿过形成斜切表面34的部分，该斜切表面的轴线与罐16的轴线相对应。在所述顶端26处，借助于限定出朝向外部径向敞开的环形槽36的部分，限定出表面34的板与侧壁24连接。

在图1中，罐的上端仅被粗略地表示。然而，应当指出的是，在每列罐的头部处，罐的布置成尽可能靠近盖处的顶端26与用于缓冲组件12对盖6的冲击的系统成一体。

更确切地说，所述缓冲系统40被分成多个子系统40’，每个子系统与罐16的列中的一列相关联。在设想的最优实施例中，顶端26能够使得罐的操作既能在冲击的情况下形成可变形的缓冲装置，又能形成另一可变形的缓冲装置42的安装在盖6上的加载装置。因此，应当理解的是，在各子系统40’中，该装置42既是由形成加载装置的上端26加载的可变形的缓冲装置，并在另一方面同时又构成由罐的顶端形成的所述可变形的缓冲装置26的加载装置。而且，应当理解的是，如将在下文更详细地描述，两个装置26、42在封装体的头部处发生轴向跌落的情况下用于它们自身相互加载，这使它们都能够发生塑性变形，并因此尽可能地吸收与所述跌落相关联的机械冲击能量。

本发明的特性之一在于以下事实：可变形的缓冲装置42在与轴线8正交的平面中被可移动地安装在盖6的内表面上。

因此，在对应于盖6的内表面46的平面中，该装置42能够通过图1中仅示意性地示出的适当的机械联接件相对于盖被移动，并且该机械联接件由附图标记48表示。除了装置42的可移动安装件，装置42还具有相对于装置26自定心的构件，所述自定心构件在这里通过斜切表面50而实现，斜切表面50用于与装置26的形成罐16的操作端部的斜切表面34配合。而且，在所示的实施例中，通过装置42的在盖6上的可移动安装以及所实施的两个斜切自定心表面50、34的，两个装置42、26能够实现它们的自定心，该斜切自定心表面50、34优选为同轴的，并且它们的轴线与轴线8平行。

在该优选实施例中，加载装置26用于与可变形的缓冲装置42配合，该加载装置被设置在与子系统40’相关联的列的上部罐上。然而，一种替代性实施例可包括将所述加载装置26设置在篮14上，而不超出本发明的范围。例如，该装置26于是可在篮14的上端处围绕相关的容置部18的开口。

回到所述优选的实施例中，图4a和4b示意性地示出了对封装体进行封闭的方法的不同的连续步骤。所述方法包括使可变形的缓冲装置42相对于加载装置26进行自定心的步骤，加载装置由于其相当大的重量而在整个封闭步骤中保持不动。如图4b中的箭头54示意性地示出的，由于联接件48，自定心的步骤通过装置42相对于盖6的位移而自动地进行。与轴线8正交的平面中的所述自动位移是两个自定心表面34、50配合的结果，随着盖6被布置在封装部的侧部主体上，自定心被逐渐完成。在这方面，沿罐16的列的方向轴向地布置盖6由图4a中的箭头56示意性地示出。

因此，通过将可变形的缓冲装置自身逐步地并以非常精确的方式与罐的列对准，可变形的缓冲装置42使得在封装体的轴向跌落期间发生碰撞的情况下能够实现最优的运转。这使得能够对组件12对盖的冲击产生令人满意的缓冲，从而确保形成限制封闭壳的腔10的密封性。事实上，由于所述组件12对盖6的机械冲击能量的耗散，将盖固定到封装部1的侧部主体2上的构件使得能够更好地抵抗辐射的泄漏和/或盖的脱开的风险。

此外，应当指出的是，在这种轴向跌落期间，当每个子系统40’的装置42的自定心在封闭封装部的盖期间尚未完全达到时，所述自定心可继续进行。

现在，参考图5至图8b，将对可变形的缓冲装置42的优选实施例进行描述。

首先，应当指出的是，该装置具有整体为环形的形状，该环形形状的轴线平行于封装部的纵向轴线。更精确地参照图5和图6，装置42具有多个缓冲元件60，缓冲元件60在这里采取实心或空心的圆柱体的形式，该圆柱体由铝或铝合金制成或由能够通过塑性变形而具有碰撞缓冲性能的任何其他材料制成。每个圆柱体60在其两个相对端部处具有塞62，塞62被容置在设置于两个载荷分布板64、66上的互补的镂空部中。

板64被设置在与盖6的交界面处，优选地被接近于同一所述盖的内表面46或与所述盖的内表面46接触。另外的载荷散布板66在这里被集成在环形部件63中，环形部件63在板66的对面限定出斜切自定心表面50。因此，缓冲元件60被插入在两个板64、66之间，并沿缓冲装置42的圆周方向均匀地散布。

在图5和图6所示的实施例中，八个可变形的圆柱体被布置在载荷散布板64、66之间。为将装置42安装在盖6的内表面46上，安装板70被设置成使用螺钉类型的固定元件72固定地组装在同一所述表面46上。大体为盘形的安装板70具有抵靠在盖的表面46上的中心部分，并且，在所述中心部分的周缘处，凹部使得能够存在距表面46一定距离处的环形端部70’。实际上，板70的所述端部部分70’和表面46之间的空间74被限定成朝向外部径向敞开的环形槽的形式。载荷散布板64的内周缘64’被插入在所述空间中，板70和板64之间设置有侧向间隙以使其能够沿与封装部的轴线8正交的平面的所有方向进行移动。由于幅度有限的所述位移能够在前述平面的任何方向上发生，因此装置42的自定心能力是令人非常满意的。

显然，为使载荷散布板64的内周缘64’能够进行自由的位移，内周缘64’的内径严格大于朝向外部径向敞开的槽的底部的外径。优选地，设置在这两个元件之间的间隙被选择成使得缓冲装置42能够相对于同一所述装置在安装板70上的定心位置进行位移，所述位移例如高达30毫米并且沿与封装部的轴线8正交的平面的各个方向进行。

如在图7中可见，载荷散布板64具有用于接纳可变形的元件60的塞62的孔，而且载荷散布板还具有与板的平面正交的舌片78。优选地，所述舌片78通过在板64内进行切割并随后将所得的每个舌片弯折90度而制成。在这里的数量为四个的所述固定舌片78用于例如通过焊接来确保将板64固定在环形部件63上。

最后，同一所述环形部件63包括多个舌片80，优选地，所述舌片通过焊接被固定地附接至环形部件，并且舌片设置成能够参与装置42相对于罐的相应列的自定心。实际上，所述舌片80具有倾斜的末端形状，以便使它们沿着载荷散布板64的方向更接近于装置42的轴线。所述预定心舌片80相对于环形部件63的斜切自定心表面50径向地朝向内部，并使得在将盖布置在封装部的侧部主体上的期间能够例如与每列的上部罐的端板32配合。

类似地，环形部件63可具有另一斜切表面50’，该斜切表面50’与表面50相邻，并与其形成V形，该V形的尖端定向成朝向罐的列。表面50’也被设置成：能够在与形成于容置部18的入口处的互补的斜切表面50”配合时参与装置42相对于罐的相应列的自定心，并且该表面50’在图1中示出。

在这方面，图9a至9c示意性地示出了当封装体装备有图6和图7所示的可变形的缓冲装置42时的将封装体封闭的方法的不同步骤。

如上所述，在将盖6布置在封装部主体上期间，装置42的自定心可通过斜切表面50、34的配合来实现，和/或通过斜切表面50’、50”的配合来实现，和/或通过舌片80与罐16的端板32的配合来实现。显然，当若干成对的所述元件在盖的布置期间是活跃的时，它们进行自定心的顺序可以是随机的，这取决于缓冲装置42在盖上的初始位置，以及罐16的列在容置部18中的位置。

在图8a和图8b中分别示出了装置42和装置26之间的配合，该配合进行自加载，以便出于对封装体的轴向跌落引起的碰撞进行缓冲的目的来产生装置42和装置26的变形，其中，封装部的盖被定向成朝向冲击表面。

在图8a中示出了，当斜切自定心表面50、34在接触时相互配合时，两个装置42、26之间的在发生跌落之前的配合。在跌落期间，如图8b示意性地示出的是，装置26变形的组件，该变形尤其通过为此目的设置的环形槽36的水平面处的折曲实现。同时，可变形的缓冲元件60在被挤压在两个载荷散布板64、66之间，从而导致这些可变形的缓冲元件被压溃，从而使得能够耗散冲击能量。

显然，本领域的技术人员可对上文中仅以非限制性的示例描述的本发明进行各种修改。

Claims (15)

1.封装体(100)，包括用于存储和/或运输放射性物质的封装部(1)以及容纳有放射性物质的组件(12)，所述组件被容置在所述封装部的腔(10)中，所述腔沿所述封装部的纵向轴线(8)延伸并由被所述纵向轴线(8)穿过的盖(6)封闭，所述封装体包括用于缓冲所述组件(12)对所述盖(6)的冲击的系统(40)，所述系统包括至少一个可塑性变形的缓冲装置(42)以及所述可塑性变形的缓冲装置的加载装置(26)，

其特征在于，所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的一者在与所述封装部的纵向轴线(8)正交的平面中可移动地安装在所述盖(6)上，并且具有相对于所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的设置在容纳有放射性物质的所述组件(12)上的另一者进行自定心的自定心构件，所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的另一者也具有自定心构件。

2.根据权利要求1所述的封装体，其特征在于，所述加载装置(26)也是可塑性变形的缓冲装置。

3.根据权利要求1或2所述的封装体，其特征在于，所述组件(12)包括存储篮(14)以及容纳有放射性物质的装置(16)，所述容纳有放射性物质的装置被布置在由所述存储篮限定的容置部(18)中，并且，所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的所述另一者被设置在所述容纳有放射性物质的装置(16)的一个上或被设置在所述存储篮(14)上。

4.根据权利要求3所述的封装体，其特征在于，所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的所述另一者被集成在所述容纳有放射性物质的装置(16)的一个中。

5.根据权利要求3所述的封装体，其特征在于，每个所述容纳有放射性物质的装置(16)采取核燃料容器或核废料罐的形式。

6.根据权利要求5所述的封装体，其特征在于，所述容纳有放有射性物质的组件(12)包括多个罐，所述多个罐被叠置并以多列的形式散布，并且，所述罐的每列与可塑性变形的缓冲装置(42)及其相关联的加载装置(26)相关联。

7.根据权利要求1或2所述的封装体，其特征在于，所述可塑性变形的缓冲装置(42)及其相关联的加载装置(26)分别具有两个斜切自定心表面(50，34)，所述两个斜切自定心表面的轴线与所述封装部的纵向轴线平行。

8.根据权利要求1或2所述的封装体，其特征在于，所述可塑性变形的缓冲装置(42)具有布置在两个载荷散布板(64，66)之间的一个或多个可塑性变形的元件(60)。

9.根据权利要求8所述的封装体，其特征在于，所述可塑性变形的缓冲装置(42)具有整体为环形的形状，所述可塑性变形的元件(60)沿所述缓冲装置圆周地散布。

10.根据权利要求8所述的封装体，其特征在于，所述可塑性变形的缓冲装置(42)包括固定在所述封装部的盖上的安装板(70)，所述安装板覆盖所述可塑性变形的缓冲装置(42)的可移动板；在所述安装板(70)和所述盖(6)之间限定出的空间(74)中，所述可移动板能够在与所述封装部的纵向轴线正交的平面中位移，

或，其特征在于，所述加载装置(26)包括固定在所述封装部的盖上的安装板，所述安装板覆盖所述加载装置(26)的可移动板，所述可移动板在所述安装板和所述盖(6)之间限定出的空间中能够在与所述封装部的纵向轴线正交的平面中位移。

11.根据权利要求10所述的封装体，其特征在于，所述空间(74)采用朝向外部径向敞开的环形槽的形状。

12.根据权利要求10所述的封装体，其特征在于，所述可移动板是所述载荷散布板中的一个。

13.根据权利要求8所述的封装体，其特征在于，所述可塑性变形的缓冲元件(60)由铝或铝合金制成。

14.根据权利要求4所述的封装体，其特征在于，所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的所述另一者在专用于所述容纳有放射性物质的装置的操作的端部处集成在所述容纳有放射性物质的装置(16)的一个中。

15.一种用于将根据前述权利要求中任一项所述的封装体(100)封闭的方法，其特征在于，所述方法包括：使所述可塑性变形的缓冲装置(42)相对于其相关联的加载装置(26)进行自定心的步骤，在将所述盖(6)安装在所述封装部的侧部主体(2)上期间，通过使所述加载装置和所述可塑性变形的缓冲装置中的一者相对于所述盖(6)在与所述封装部的纵向轴线(8)正交的平面中位移来使得所述进行自定心的步骤被自动地执行。