CN105931690A - 用于盛放放射性物品的容器以及这种容器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器盖，所述容器包围用于盛放放射性物品的内腔，在容器盖和所述物品之间设置至少一个能塑性变形的层。所述能塑性变形的层构造成，使得所述物品的至少大部分撞击力能够均匀地分配到所述能塑性变形的层的至少大部分面积上。

Description

用于盛放放射性物品的容器以及这种容器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器盖。容器包围用于盛放放射性物品的内腔。
背景技术
这种容器在原理上是由实践已知的。这里，在极端的情况下，容器盖在容器周壁上的连接构成相对的薄弱部位，因为这种连接通常应设计成可逆的。可逆的连接例如是指螺纹连接。由于容器使用非常持久的特性，容器必须针对所有不同的极端状态进行设计。其中例如也包括极端的颠簸状态，如从数米的高处跌落。在这样跌落时，容器的势能转化成变形能，此时，由于容器壁具有实心结构，螺纹件受到最大的载荷。如果超过了螺纹件的拉伸极限，则螺纹件发生塑性变形。这种塑性变形在极端情况下可能导致容器出现不密封性。
由实践中还已知，对于具有燃烧元件的容器，在容器内部设置能塑性变形的撞击缓冲器。所述撞击缓冲器成形为空心圆柱形并且由铝制成。在从数米的高处以容器盖水平着地掉落(顶盖平落)时，燃烧元件撞击到空心圆柱形的撞击缓冲器上，由此所述撞击缓冲器手风琴式地塑性变形。撞击缓冲器的塑性变形吸收了很大一部分势能，从而螺纹件中的应力至少减小到这样的程度，使得在螺纹件上不会出现塑性变形。但由实践已知的现有技术的空心圆柱形的撞击缓冲器通过其他螺纹连接固定在容器盖的内侧上。因此需要在容器盖的内侧上设置螺纹孔，由此会牺牲容器盖的稳定性。此外，空心圆柱形的撞击缓冲器的制造以及其在容器盖内侧上固定需要付出确定的耗费。最后，燃烧元件形式的物品必须通过撞击缓冲器上的导向头引导，由此确保，所述物品不会例如在撞击缓冲器上滑动经过并由此不受缓冲地撞击到容器盖上。
发明内容
与此相对，本发明的目的是，给出一种开头所述类型的容器，其中，可以避免前面给出的缺点。本发明的目的特别在于，进一步降低撞击缓冲器的制造和安装中出现的耗费。
为了解决所述技术问题，本发明教导了一种用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器盖，所述容器包围用于盛放放射性物品的内腔，在容器盖和所述物品之间设置至少一个能塑性变形的层，所述能塑性变形的层构造成，使得所述物品的至少大部分撞击力能够均匀地分配到所述能塑性变形的层的至少大部分面积上。
作为放射性物品包括例如球块、切碎的废钢和实心元件。放射性物品也可以具有至少一个桶或多个桶。除了放射性物品，所述容器中也可能特别是存在水。因此所述用于盛放放射性物品的容器适于流体密封地相对于周围环境隔绝所述物品。此外，所述容器适于通过具有相应厚度的金属容器壁实现充分的放射性屏蔽。容器底部和/或容器盖可逆或不可逆地与容器周壁连接。例如螺纹连接就构成可逆的连接。例如焊接连接构成不可逆的连接。容器底部优选不可逆地与容器周壁连接。有利的是，容器盖可逆地与容器周壁连接。
绝大多数固体物体都在一定程度上既可以弹性变形也可以塑性变形。表述“塑性变形”在本发明的范围内因此是指，相应的物体能主要进行塑性变形的。这其中特别是包括由各种不同材料制成的各种不同类型的空腔结构。空腔可以具有规则的几何形状，如蜂窝结构。但空腔也可以构造成气泡的形式，从而所述能塑性变形的元件此时是固化的泡沫。
术语“层”既可以表示面式连贯的元件，也可以表示多个在一定面积上分布的元件。能塑性变形的层因此可以具有完全不同的面形状。能塑性变形的层例如可以是圆形或正方形，或者是多个彼此同心设置的环。所述层可以设计成棋盘的形式或者可以设计成多个点的形式。也可以采用不同面形状的组合。
为了能够使撞击力均匀地分布，所述层必须构造成连贯的或者所述层的各个元件必须构造成大致具有相同的厚度。由此确保了，物品的撞击力不会点状地过强地传递到一个或多个突出的层区域上。特别是在能塑性变形的层区域之间或在所述层区域周围不允许这样设置固体物体，使得撞击力整体或部分地传递到容器盖上并由此越过能塑性变形的层。所述能塑性变形的层特别是构造成，使得能够在所述能塑性变形的层上例如放置板件，所述板件可以使所物品的至少大部分的撞击力均匀地分配的至少大部分面积上。表述“大部分”是指优选50％、更为优选是75％并且特别优选是100％。通过能塑性变形的层的这种设计方案实现了，撞击的动能可以在特别大的面上分布，由此能塑性变形的层可以相应地设计得较薄。
在本发明的范围内的是，能塑性变形的层沿垂直方向具有5至50J/cm3、优选15至40J/cm3并且特别优选20至30J/cm3的比吸能。比吸能是能塑性变形的层重要的与体积无关的量。比吸能越小，能塑性变形的层就必须越厚，由此才能在能塑性变形的层中吸收相应多的动能。但比吸能不能任意地高，因为否则螺纹件中的应力可能变得过大，以至于在螺纹件中也出现塑性变形。所给出的比吸能范围基本上与容器和物品的构型无关，从而所述比吸能构成关于能塑性变形的层的特性的基本信息。比吸能主要可以通过平均的空腔体积或通过相应的材料来调整。空腔体积越大，为了实现确定的希望的比吸能，相应材料系统必须越硬，反之亦然。
在本发明的范围内，能塑性变形的层是能各向同性地变形。这里术语“各向同性”是指，能塑性变形的层在所有空间方向上能大致等同地塑性变形。各向同性的能塑性变形的材料一个例子是固化泡沫。具有规则的几何尺寸的空腔结构如例如蜂窝腔体相反通常不能各向同性地变形。
能塑性变形的层优选是金属泡沫。金属泡沫有利地是闭孔的。在本发明的范围内的是，能塑性变形的层具有铝，根据一个特别优选的实施形式，能塑性变形的层由铝泡沫组成或者主要由铝泡沫组成。所述铝泡沫适宜地按重量至少90％、优选按重量至少95％并且特别优选按重量至少97％由铝组成。能塑性变形的层优选是AlMgSi混合物。能塑性变形的层更为优选地具有发泡剂的残余。能塑性变形的层非常优选地包含钛残余物。
优选的是，能塑性变形的层是包封的和/或带涂层的。能塑性变形的层优选是包封且闭孔的。这种包封使得对于闭孔的金属泡沫的情况能够抑制微裂缝的出现，由此金属泡沫可以在很长的时间上具有恒定良好的变形特性。
在本发明的范围内的是，所述能塑性变形的层具有30至200mm、优选40至150mm并且特别优选50至100mm的厚度。能塑性变形的层的密度优选为0.1至2g/cm3、更为优选地为0.2至1.3g/cm3并且特别优选地为0.5至0.9g/cm3。适宜的是，能塑性变形的层构造成圆形或环形的。所述能塑性变形的层有利地直接固定在容器盖的内侧上。表述“直接”是指，特别是没有容纳部包围能塑性变形的层和设置在能塑性变形的层和容器盖之间。
根据一个实施形式，所述能塑性变形的层材料锁合地与容器盖连接。能塑性变形的层优选粘结或焊接在容器盖上并且特别优选地能塑性变形的层在发泡时一体成型在容器盖上。根据另一个实施形式，能塑性变形的层借助于螺纹件固定在容器盖上。
本发明的另一个优选的实施形式的特征在于，在容器盖和能塑性变形的层之间嵌入铅屏蔽盖。这里在本发明范围内的是，铅屏蔽盖通过面式的保持元件、特别是通过保持板固定在容器盖上。在这种情况下，面式的保持元件或保持板设置在铅屏蔽盖和能塑性变形的层之间并且由此包括铅屏蔽盖和面式的保持元件或保持板的组件定位在容器盖和能塑性变形的层之间。在这种实施形式中有利的是，能塑性变形的层这里直接固定在铅屏蔽盖上或固定在面式的保持元件或保持板上。能塑性变形的层的固定这里可以借助于螺纹连接实现。但能塑性变形的层也可以备选或附加地材料锁合地与铅屏蔽盖或与面式的保持元件或保持板连接。由此，能塑性变形的层可以粘结或焊接在铅屏蔽盖或与面式的保持元件上，并且根据一个实施形式能塑性变形的层可以在发泡时一体成型到铅屏蔽盖或与面式的保持元件上。在该实施形式中，能塑性变形的层“直接”固定在铅屏蔽盖或与面式的保持元件上是指，根据一个推荐的实施形式，特别是没有容纳部包围能塑性变形的层和设置在能塑性变形的层和铅屏蔽盖或与面式的保持元件之间。
但原则上也在本发明范围内的是，能塑性变形的层由外壳包围，特别是由水密封的外壳包围，此外在本发明范围内的是，能塑性变形的层在包裹的模具中、特别是在水密封地包裹的模具中发泡。
根据本发明的一个优选的实施形式，在容器内腔侧还在容器周壁上和容器底部上设置铅屏蔽部。此时在本发明的范围内的是，容器的整个内腔由铅屏蔽部包封。铅屏蔽部的厚度优选在20至140mm之间。
能塑性变形的层的侧壁适宜地至少局部地与流体邻接。术语“流体”是指液体和气体，并且特别是指空气或水。适宜的是，能塑性变形的层的侧壁与容器周壁的内侧或与容器周壁上的铅屏蔽部的内侧隔开间距。优选能塑性变形的层的至少一个侧壁和容器周壁的内侧或铅屏蔽部的内侧之间的距离为0至100mm、特别是为10至90mm并且优选为20至90mm。
根据一个优选的实施形式，在能塑性变形的层和所述物品之间设置载荷分配器。适宜的是，所述载荷分配器是载荷分配板。根据另一个实施形式，载荷分配器是篮式盖(Korbdeckel)，所述篮式盖包围放射性的物品。根据另一个实施形式，放射性物品本身设有朝向并平行于容器盖的面。在本发明的范围内的是，放射性物品朝向并平行于容器盖的面通过小块式的元件，如例如球块构成。
根据一个特别优选的实施形式，载荷分配器包括载荷分配板。载荷分配板适宜地由细晶粒结构钢组成。优选的是，载荷分配板的厚度为5至40mm、更为优选地为10至30mm并且特别优选地15至25mm。载荷分配板的0.2％屈服强度为600至1600Mpa，更为有利地为800至1400Mpa并且特别有利地为1000至1200Mpa。这些措施防止特别是载荷分配板被击穿(Durchstanzen)。
适宜的是，容器盖通过可逆的固定件固定在容器周壁上。优选可逆的固定件包括螺纹连接。螺纹连接的螺纹件具有适宜地为24至64mm、优选30至56mm并且特别优选为36至48mm的外螺纹。
在本发明范围内的是，容器周壁具有100至350mm、优选120至250mm并且特别优选140至180mm的厚度。容器的内腔高度适宜地为0.5至10m并且优选为0.5至5m。根据本发明的特别优选的实施形式，容器的内腔高度为0.6至2m、特别是0.7至1.5m。优选容器周壁和容器底部由铸造材料组成。优选的是，容器周壁和容器底部以及还有容器盖具有铸铁。铸铁优选属于牌号GGG 40。
为了解决所述问题，本发明还教导了一种用于制造用于盛放放射性物品的容器的方法、特别是用于制造根据本发明的容器的方法，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器盖，所述容器包围用于盛放放射性物品的内腔，在容器盖和所述物品之间设置至少一个能塑性变形的层，所述能塑性变形的层构造成，使得所述物品的至少大部分撞击力能够均匀地分配到所述能塑性变形的层的至少大部分面积上。如上面已经说明的那样，容器根据本发明的一个特别优选的实施形式也可以具有内侧的铅屏蔽部，所述铅屏蔽部适宜地设置在容器盖的内侧上和/或设置在容器周壁的内侧上和/或设置容器底部的内侧上。
在本发明的范围内的是，能塑性变形的层由金属泡沫组成或主要由金属泡沫组成。根据一个特别优选的实施形式，能塑性变形的层由铝泡沫或主要由铝泡沫组成。金属泡沫优选通过发泡剂发泡。所述发泡剂优选是二氢化钛。根据一个特别优选的实施形式，金属泡沫通过发泡与容器盖或与铅屏蔽盖或与设置在铅屏蔽盖上的面式的保持元件材料锁合地连接。优选金属泡沫通过发泡还与载荷分配器材料锁合地连接。能塑性变形的层或金属泡沫的固定和连接原则上也可以通过螺纹连接进行。
本发明基于这样的认知，能塑性变形的层实现了容器的明显简化。另一个结果是，能塑性变形的层形式的缓冲器具有较小的高度，由此提供了更多的可用空间。使用金属泡沫特别是使得可以经济地制造缓冲器，所述缓冲器能够几乎完全地吸收动能。通过包封或涂层，金属泡沫的使用寿命能设计得特别长。分配器使得可以面式地分配撞击力并且避免能塑性变形的层被击穿。由此能塑性变形的层能无危险地设计得更薄。
附图说明
下面根据仅示出一个实施例的附图来详细说明本发明。其中用示意图：
图1示出根据本发明的容器的横向剖视图，
图2示出根据图1的主题的另一个实施形式；
图3示出根据图1的主题的另一个实施形式。
具体实施方式
图1中示出根据本发明的容器，所述容器具有容器底部2、容器周壁3和容器盖4。该容器设计成空心圆柱形的并包围内腔5，仅用符号示出的放射性物品1位于内腔中。容器颠倒地示出，以便说明顶盖平落(Deckelflachfall)的状态。在撞击到实心的地面上的时刻，物品1有时间延迟地撞击到容器盖4上，因此有很大的力作用到容器盖4上。容器盖4通过24个M36螺纹件形式的螺纹连接8与容器周壁3连接。容器壁2、3、4由牌号(品质)为GGG 40的铸铁组成。容器周壁3具有160mm的厚度，相反，容器底部2和容器盖4具有分别为180mm的厚度。空心圆柱形的内腔4具有1140mm的高度并且具有740mm的直径。
在容器盖4的内侧上固定铝泡沫形式的能塑性变形的层6。铝泡沫借助于发泡剂二氢化钛发泡而成。在发泡时消耗的能量导致铝发生液化并且在铝泡沫冷却时同时还导致固定在容器盖4的内侧上。在发泡时，能塑性变形的层6的铝泡沫向上通过载荷分配板形式的载荷分配器7限制。因此，载荷分配器7以与容器盖4相同的方式与铝泡沫连接。
铝泡沫在所有的空间方向上能大致等同地塑性变形并且因此是各向同性的。铝泡沫是闭孔的并且为了实现水密封性是包封的。所述铝泡沫具有0.7g/cm3的密度，70mm的厚度以及对于圆形面的情况具有585mm的直径。由细晶粒结构钢组成的圆形载荷分配板形式的载荷分配器7的0.2％屈服强度为1100Mpa。载荷分配器7的厚度为20mm。
在图2中示出根据本发明的容器的另一个实施形式。和图1中相同的部件这里设有相对应的相同的附图标记。与根据图1的实施形式相比，根据图2的容器具有附加的内部铅屏蔽部9。这里所述铅屏蔽部9在容器内侧既然设置在容器底部上，也设置在容器周壁上，并且作为铅屏蔽盖10设置在容器盖4上。在根据图2的实施例中，铅屏蔽盖10通过保持板11保持或固定在容器盖4上。适宜地以及在根据图2的实施例中，就是说在优选为铝泡沫形式的能塑性变形的层6和容器盖4之间嵌入由铅屏蔽盖10和保持板11组成的组件。
在根据图3的实施形式中省去了保持板11。相反这里铅屏蔽盖10借助于载荷分配器7或借助于载荷分配板保持或固定在容器盖4上。相应的、在图3中设置的螺纹连接这里从载荷分配器7或从载荷分配板一直延伸到容器盖4中。

Claims (16)

1.用于盛放放射性物品(1)的容器，所述容器包括容器底部(2)、容器周壁(3)和容器盖(4)，所述容器包围用于盛放放射性物品(1)的内腔(5)，在容器盖(4)和所述物品(1)之间设置至少一个能塑性变形的层(6)，所述能塑性变形的层(6)构造成，使得所述物品(1)的至少大部分撞击力能够均匀地分配到所述能塑性变形的层(6)的至少大部分面积上。
2.根据权利要求1所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)沿垂直方向具有10至50J/cm3、优选15至40J/cm3并且特别优选20至30J/cm3的比吸能。
3.根据权利要求1或2所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)能各向同性地变形。
4.根据权利要求1至3之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)是金属泡沫。
5.根据权利要求1至4之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)具有铝。
6.根据权利要求1至5之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)是包封的和/或带涂层的。
7.根据权利要求1至6之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)具有30至200mm、优选40至150mm并且特别优选50至100mm的厚度。
8.根据权利要求1至7之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)构造成圆形或环形的。
9.根据权利要求1至8之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)直接固定在容器盖(4)的内侧上。
10.根据权利要求1至8之一所述的容器，其中，在所述能塑性变形的层(6)和容器盖(4)之间嵌入设置铅屏蔽盖(10)并且优选还嵌入铅屏蔽盖(10)的面式的保持元件，所述能塑性变形的层(6)直接固定在铅屏蔽盖(10)上或固定在所述面式的保持元件上。
11.根据权利要求1至10之一所述的容器，其中，所述能塑性变形的层(6)的侧壁至少局部地与流体邻接。
12.根据权利要求1至11之一所述的容器，其中，在所述能塑性变形的层(6)和所述物品(1)之间设置载荷分配器(7)。
13.根据权利要求12所述的容器，其中，所述载荷分配器(7)包括载荷分配板。
14.根据权利要求1至13之一所述的容器，其中，容器盖(4)通过可逆的固定件固定在容器周壁(3)上。
15.根据权利要求1至14之一所述的容器，其中，容器周壁(3)具有100至350mm、优选120至250mm并且特别优选140至180mm的厚度。
16.用于制造用于盛放放射性物品(1)的容器的方法，特别是用于制造根据权利要求1至15中的至少一项所述的容器的方法，所述容器包括容器底部(2)、容器周壁(3)和容器盖(4)，所述容器包围用于盛放放射性物品(1)的内腔(5)，在容器盖(4)和所述物品(1)之间设置至少一个能塑性变形的层(6)，所述能塑性变形的层(6)构造成，使得所述物品(1)的至少大部分撞击力能够均匀地分配到所述能塑性变形的层(6)的至少大部分面积上。
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