CN114300171A - 用于运输和/或储存放射性材料的包装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运输和/或储存放射性材料(3)的包装(1)，该包装包括用于容纳放射性材料的空腔(12)，以及辐射保护装置(14)，该辐射保护装置包括被布置在环形空间(18)中的放射性保护元件(16)。根据本发明，设置与沿着环形空间的给定方向的至少两个连续的辐射保护元件(16)相关联的锁定构件(32)，该给定方向是纵向方向(8)和周向方向(28)，该锁定构件被设计成限制/防止两个辐射保护元件(16)沿给定方向相对于彼此的距离。

Description

用于运输和/或储存放射性材料的包装

技术领域

本发明涉及用于运输和/或储存放射性材料(例如核燃料组件或放射性废物)的包装的领域。

更具体地，本发明涉及一种包括辐射保护装置的包装，该辐射保护装置由多个单独的元件(例如，铸塑树脂辐射保护元件)形成。

背景技术

从现有技术已知，提供了一种包装，该包装装备有围绕用于容纳放射性材料的空腔布置的辐射保护装置。该装置的功能在于防止伽马辐射和/或中子吸收，以在该包装装载有放射性材料时满足该包装周围的规范辐射标准。

为此，一种解决方案包括将辐射保护元件插入到以包装的纵向中心轴线为中心的环形空间中。这些元件通常采用块的形式，由于冷缝的存在，这些元件可以被插入到环形空间中。该冷缝还使得辐射保护材料能够热膨胀，从而限制了这些块在包装的限定环形空间的部件上的热机械应力。

在使用这种类型的包装进行运输操作期间，辐射保护元件可以在环形空间中相对于彼此移动和滑动。这些元件之间的累积移动可能在两个相邻元件之间局部导致出现关于辐射泄漏的具有不可接受的值的间隙。

因此，需要对现有包装的设计进行优化，以弥补上述缺陷。

发明内容

为了满足这一需要，本发明涉及一种用于运输和/或储存放射性材料的包装，所述包装包括用于容纳放射性材料的空腔，以及辐射保护装置，所述辐射保护装置围绕该容纳空腔布置在以包装的纵向中心轴线为中心的环形空间中，辐射保护装置包括被布置在环形空间中的辐射保护元件。

根据本发明，与在环形空间的给定方向上的至少两个连续的辐射保护元件相关联的锁定构件设置在空间中，所述给定方向是所述空间的纵向方向和周向方向，所述锁定构件被设计成限制/防止两个辐射保护元件沿给定方向相对于彼此的距离，锁定构件与所述两个辐射保护元件中的第一元件配合或集成在所述第一元件中，并且与形成在这两个辐射保护元件中的第二元件上的中空部配合。

本发明有利地使得能够限制在包装的环形空间中的辐射保护元件之间的距离，从而显著降低了这些辐射保护元件之间的辐射泄漏的风险。

此外，本发明具有以下独立或组合使用的可选特征中的至少任何一个特征。

根据本发明的优选实施例，锁定构件与第一辐射保护元件成一体。

优选地，锁定构件是细长形构件，所述锁定构件优选地具有呈截头圆盘、正方形或梯形形状的横截面。显然可以选择其它形状，而不脱离本发明的范围。

优选地，细长形锁定构件以与所述给定方向正交或基本正交的方式延伸。

根据本发明的另一优选实施例，锁定构件是与第一辐射保护元件和第二辐射保护元件分开的部件，并且所述锁定构件还与形成在第一辐射保护元件上的中空部配合。

优选地，锁定构件是其尺寸小于第一辐射保护元件和第二辐射保护元件的尺寸的部件，并且所述锁定构件优选地由不同的材料制成。

优选地，锁定构件是销、楔或夹具。

优选地，锁定构件仅在环形空间的径向厚度的一部分上延伸。

根据本发明的优选实施例，第一辐射保护元件和第二辐射保护元件在单个环形排的辐射保护元件中沿所述给定方向直接相邻。

根据本发明的另一优选实施例，第一辐射保护元件和第二辐射保护元件分别属于两个同心环形排的辐射保护元件，使得第一辐射保护元件和第二辐射保护元件相对于彼此周向地偏置，同时沿环形空间的径向方向部分地重叠。

优选地，锁定构件位于第一辐射保护元件和第二辐射保护元件的径向重叠区域的水平处。

优选地，环形空间由内套圈和外壳体限定。在这方面，应当注意，内套圈可以形成包装的整个侧向主体或部分侧向主体，或者实际上，除了对用于容纳放射性材料的空腔进行界定的侧向包装主体之外，还可以设置该内套圈。

优选地，环形空间不具有将内套圈连接到外壳体的热导体。

优选地，辐射保护元件是中子保护元件，优选地是铸塑树脂块。

优选地，辐射保护装置的至少一个辐射保护元件、并且优选地这些元件中的多个元件、或者甚至这些辐射保护元件中的每一个辐射保护元件，与两个锁定构件相关联，所述两个锁定构件被设计成分别相对于位于所述两个锁定构件的沿相同的给定方向的两侧上的两个辐射保护元件中的每一个辐射保护元件来限制/防止所述两个辐射保护元件沿所述给定方向的距离。这种布置限制了不同辐射保护元件之间的间隙累积的风险，既适用于具有单个环形排的构造，也适用于具有两个同心环形排的辐射保护元件的构造。

本发明的另外的优点和特征将出现在下文的非限制性的详细描述中。

附图说明

将参考附图进行描述，其中：

图1示出了根据本发明的优选实施例的用于运输和/或储存放射性材料的包装的示意性纵向轴向剖视图；

图2示出了沿图1的线II-II截取的剖视图；

图3示出了在图1和图2中所示的包装中使用的辐射保护元件的透视图；

图4示出了根据本发明的另一优选实施例的包装的一部分的纵向轴向剖视图；

图5示出了与图4类似的根据替代方案呈现的包装的视图；

图6是与图4类似的根据本发明的另一优选实施例呈现的包装的视图；

图7是示出了装备在包装上的辐射保护装置的另一优选实施例的示意图；

图8是与图2类似的根据本发明的另一优选实施例呈现的包装的视图，其中，辐射保护装置具有两个同心环形排的辐射保护元件；

图9是示出了装备在辐射保护装置上的锁定构件的不同形式的示意图；

图10是局部分解剖视图，示出了具有两个同心环形排的辐射保护元件的辐射保护装置的另一优选实施例；和

图11示出了与图8类似的以本发明的另一优选实施例的形式呈现的包装的视图。

具体实施方式

首先参考图1，图1示出了用于运输和/或储存放射性材料(诸如核燃料组件3或放射性废物(在图1中仅局部地且示意地示出))的包装1。

该包装1被示出为处于竖直储存位置，其中，该包装1的纵向中心轴线2竖直地定向。该包装被置于包装基座4上，该包装基座4沿着与纵向轴线2平行的高度方向8与可拆卸盖6相对。因此，高度方向8对应于包装的纵向方向。

在基座4与盖6之间，包装1包括侧向主体10，该侧向主体10围绕轴线2延伸并且在内部界定了用于容纳放射性材料3的空腔12。该空腔12可以形成旨在接纳放射性材料的容纳封壳，该放射性材料例如被布置在同样位于容纳封壳中的储存盘中。可替代地，容纳封壳完全由置于上述空腔12中的壳体(也称为“罐”)限定。封壳在顶部处由盖6轴向地封闭，在底部由基座4轴向地封闭，该基座4可以与包装的侧向主体10成一体。实际上，这些元件4、6和10形成包装的主体，特别地旨在在发生坠落的情况下确保包装的机械强度，以便保持容纳封壳的密封性。

包装1在其外周处还装备有辐射保护装置，在此是中子保护装置14。使用多个中子保护元件16来形成该装置，每个中子保护元件16沿着方向8沿着包装的侧向本体10的全部或部分长度延伸。可替代地，可以使用沿着方向8进行堆叠的块16来形成装置14。每个辐射保护元件16采用预制块的形式，优选地由铸塑树脂制成。该树脂可以包含硼或任何其他中子吸收元素，即多种中子吸收元素。术语“中子吸收元素”是指对于热中子而言具有大于100靶恩的有效截面的元素。

在下文中，中子保护元件16将被称为“保护块16”或“块16”。该保护块被布置在环形空间18中，该环形空间18以轴线2为中心并且由内套圈20和外壳体22限定。在图1所示的优选实施例中，内套圈20是围绕包装的侧向本体10添加的部件，但是可替代地，环形空间18的内部界定可以直接由侧向本体10的外表面执行。外壳体22本身形成包装1的侧向周界。

包装主体的元件4、6、10可以是金属的，例如由钢或铸铁制成。内套圈20和外壳体22也可以是金属的，例如由钢制成。在环形空间18(也被称为内套圈空间)中，除了保护块16之外，优选地不设置热导体。这种特殊情况对应于旨在对仅发射低热功率或不发射热功率的放射性材料进行运输的包装。术语“热导体”表示通常用于包装中的导体，通常与中子保护块交替地布置，并且将内套圈20连接到外壳体22。然而，可以设想呈环形盘形式的热导体。于是，块16在方向8上与导热盘交替。现在参考图2和图3，示出了沿着环形空间18的周向方向28的连续块16相对于轴线2的形状。在该优选实施例中，所有的块16形成单个环形排的块，该单个环形排的块以轴线2为中心，其厚度略小于环形空间18的沿着该空间的径向方向30的总厚度“E1”。

在此，优选地，该环形排中的每个块16是相同的，即每个块具有相同的形状和相同的尺寸。通常，每个块16由沿着周向方向28以及沿着径向方向30相对于彼此偏置的两个基本上平行六面体的部分16a、16b制成一体件。实际上，第一部分16a形成块16的径向外部部分，该第一部分16a与形成同一个块的径向内部部分的第二部分16b进行连接并沿周向偏置。

由于块16沿着周向方向28是连续的，第一块的第一部分16a在径向方向上至少部分地覆盖在周向方向28上直接相邻的第二块16的第二部分16b，以相同的方式，第一块的第二部分16b在径向方向上至少部分地被在周向方向28上直接相邻但与该第二块相对的第三块16的第一部分16a覆盖。

本发明的特征之一在于使用用于限制/防止相邻的块16之间的周向距离的设备，从而避免这种距离的累积导致两个直接相邻的块16之间具有不可接受程度的中子泄漏。为此，优选地，单个环形排的多个块16(优选地是这些块的全部或几乎全部)分别与两个锁定构件32相关联，这两个锁定构件32旨在分别相对于位于这两个锁定构件的沿周向方向28的两侧上的两个块16中的每一个块来限制/防止这两个块的周向距离。

应当注意，在所有的优选实施例中，如从整个说明书中可以看出，包装的环形空间18由以轴线2为中心的外壳体22径向向外界定，其中辐射保护元件16和锁定构件32被布置在空间18中。

下文将仅详细描述锁定构件32与该锁定构件的两个块16之间的布置，其中，这种布置限制/防止了在锁定构件中的每一个锁定构件的高度处的距离相同的情况。

在该优选实施例中，位于环形空间18中的每个锁定构件32与其相关联的第一块16的第一部分16a成一体。可替代地，位于环形空间中的每个锁定构件可以被集成在第二部分16b中，而不脱离本发明的范围。

在锁定构件32被集成在第一块16的第一部分16a中的情况下，该构件32采用沿着纵向方向8以细长形方式(即局部正交或基本正交于周向方向28)延伸的径向向内突起的形式。因此，细长形突起32优选地沿着相关联的第一块16的整个长度或者仅仅沿着相关联的第一块16的整个长度的一部分连续地延伸。在如图2所示的横截面中，突起32具有截头圆盘形状(例如半圆盘)，或者任何其它形状(诸如正方形、矩形、梯形等)。

突起32被容纳在具有互补形状的中空部34中，该中空部34径向向外开口并且被设置在沿着周向方向28与第一块直接相邻的第二块16的第二部分16b上。由于突起32与中空部34之间的配合，第一保护块16和第二保护块16不能沿着周向方向28彼此间隔开，或者仅仅通过利用这两个部件32、34之间的周向间隙而以有限的幅度彼此间隔开。

最后，应当注意，通过每个突起32在其相关联的中空部34(呈槽的形式)中相对滑动，由将每个块插入到环形空间18中而获得不同块16的突起32与中空部34之间的配合。

此外，发现可以将上述优选实施例转换为在环形空间18中沿纵向方向8的一系列保护块16的情况。这种情况在图4中示出，其中，锁定构件32仍然呈径向突起的形式，但是在此沿着周向方向28以细长形方式延伸，类似于其中插入有这些突起32的中空部34。

作为说明，在制造包装期间，在将这两个块16的相应部分纵向地插入到环形空间18中之前，将块16的锁定构件32插入到沿纵向方向8直接相邻的块的中空部34中。

图5示出了图4中提出的解决方案的替代方案。在此，锁定构件32形成块16的第一部分16a的纵向端部，该锁定构件仍然径向向内突出。此外，保护块16的中空部34形成在一方面该保护块16的两个部分16a、16b之间的接合部与另一方面另一突起16’之间，该另一突起16’径向向外突出并且形成该块16的设置在第二部分16b上的相对纵向端部。

再次，在单个排的保护元件16的背景下，能够提供通过锁定构件来执行这些块16的相互保持，这些锁定构件不是被集成在这些块中，而是与这些块分开并配合的。在图6中示出了这方面的优选实施例，其中，块16仍然采用具有两个部分16a、16b的相同的总体形状。锁定构件32采用夹具或类似元件的形式，每个锁定构件在纵向方向8上联接两个直接相邻的块16，以限制/防止这两个直接相邻的块在环形空间18中沿该同一方向的相对距离。

因此，每个夹具32具有分别被容纳在由其连接的第一保护块16和第二保护块16的两个中空部34中的两个突片。每个夹具32的中心主体沿着周向方向28延伸，并且每个夹具的被布置在该主体的端部处的突片径向地突出，以被容纳在块16的相应的中空部34中。

如图6中所示，夹具32被布置在块16之间的纵向接合部的水平处，被置于该环形排的块的外周上，位于该环形排的块与外壳体22之间。可替代地，夹具32可以被置于该环形排的块的内周上，位于块与内套圈20之间。

也可以以类似的方式使用该夹具系统，以限制/防止块16之间的沿周向方向28的相对距离，而不脱离本发明的范围。

现在参考图7，示出了用于利用与块16分开的锁定构件32在纵向方向8上对这些块进行联接的另一优选实施例。这涉及楔型或类似的设计，其具有两个相对的纵向部分32’，每个纵向部分32’呈燕尾的形状，分别被容纳在形成于面向所讨论的两个块16的纵向端部上的互补形状的中空部34中。在该实施例中，每个块16具有沿周向方向28的曲率，以遵循该块所位于的环形空间18的总体形状。

在设想锁定构件32与由其连接的保护块16分开的所有实施例中，这些构件32分别形成比块16的尺寸更小的部件。此外，每个锁定构件32仅沿着环形空间18的径向厚度E1的一部分延伸，例如沿着该厚度的5％至30％延伸。

优选地，锁定构件32由与块16的材料不同的材料制成，例如金属材料。

与上述优选实施例相关联的所有原理适用于以下设计：其中，保护装置14包括以轴线2为中心的两个或更多个同心环形排的保护块16。

在图8的优选实施例中，这包括被布置在环形空间18中的两个同心排36a、36b，这些排中的每一排由沿着周向方向28的一系列保护块16形成。每个块16沿着方向8沿着包装的侧向主体10的全部或部分长度延伸。每个块具有简单的形状，例如大致平行六面体，可选地具有沿着周向方向28的曲率，以遵循该块所位于的环形空间18的总体形状。在此，两排36a、36b中的每一排的每个块16优选地被制成一体件，包括第一部分16a以及位于第一部分16a的周向延伸部中的第二部分16b。在径向向外定位的第一排36a的块16与径向向内定位的第二排36b的块16之间采用角度定位偏置，使得第一排36a的块16之间的界面不与第二排36b的块之间的界面径向对齐。与形成两排36a、36b的块16的交错的排的布置方式相比，这种布置使得能够限制通过这些界面发生的中子泄漏。

在这种构造中，第一排36a的每个块16具有被第二排36b的块之一的第二部分16b覆盖的第一部分16a，以相同的方式，该第一排36a的块16的第二部分16b被第二排36b中的直接相邻的块的第一部分16a覆盖。这同样适用于第二排36b的每个块16，其中，第一部分16a被第一排36a的块之一的第二部分16b覆盖，并且其中，第二部分16b被第一排36a中的直接相邻的块的第一部分16a覆盖。因此，可以在分别属于两排36a、36b的并且彼此部分重叠的两个块16之间观察到周向偏置。

换句话说，第二排36b的第一块16的第一部分16a在径向方向30上被第一排36a的第二块16的第二部分16b覆盖，并且该第一块的第二部分16b仍然在径向方向30上被第一排36a的第三块16的第一部分16a覆盖，第二块16和第三块16在第一排36a中沿周向方向28直接相邻。类似地，第一排36a的第一块16的第一部分16a在径向方向30上被第二排36b的第二块16的第二部分16b覆盖，并且该第一块的第二部分16b仍然在径向方向30上被第二排36b的第三块16的第一部分16a覆盖，第二块16和第三块16在第二排36b中沿周向方向28直接相邻。此外，应当指出，当两个块16沿着径向方向30部分地彼此覆盖时，即使这些相同的块16不属于同一环形排，这些相同的块16仍被认为是沿着周向方向28连续的。

在本发明的该优选实施例中，第二排36b的每个保护块16包括沿周向彼此间隔开的两个锁定构件32，第一锁定构件32位于第一部分16a中，第二锁定构件32位于第二部分16b中。此外，第一排36a的每个保护块16包括沿周向彼此间隔开的两个中空部34，第一中空部位于第一部分16a中，第二中空部位于第二部分16b中。因此，第二排36b的每个保护块16具有被插入到第一排16a的块16的第二中空部34中的第一锁定构件32，而第二锁定构件32被插入到第一排16a中的直接相邻的块16的第一中空部34中。因此，在该实施例中，锁定构件32位于两个块16的径向重叠区域的水平处，该锁定构件有助于使两个块相对于彼此固定，从而有助于限制/防止这两个相同的块之间的沿着周向方向28的相对间隙。

自然地，可以通过在第一排36a的块上设置突出构件32和在第二排36b的块上设置中空部34来使该设计颠倒，而不脱离本发明的范围。

在图8的优选实施例中，径向突出的锁定构件32与参照图2描述的锁定构件相同或相似，即特别地具有呈半圆盘形式的横截面。然而，参照图2描述的所有其他特征(诸如构件32沿着纵向方向8的细长形性质等)也是适用的。

根据在图9中简要示出的另一个可能的实施例，径向突出的锁定构件32可以具有梯形形状，正如与这些锁定构件配合的中空部34一样。

根据在图10中示出的另一优选实施例，两个同心环形排36a、36b由块16形成，每个块16具有大致U形的横截面。第二排36b包括U形块16，其中，两个相对的臂径向向外突出，而第一排36a包括U形块16，其中，两个相对的臂径向向内突出。

第二排36b的每个块16的两个臂分别形成该块的两个锁定构件32，而在第一排36a的每个块16的两个臂之间限定的空间40形成两个相邻的中空部34，这两个中空部沿周向彼此接合，并且旨在接纳分别属于第二排36b的两个直接相邻的块16的两个臂/构件32。在这种情况下，属于两个单独的块16的两个相邻的锁定构件32共同具有与其中插入有这两个构件的空间40的形状互补的形状。

具有呈U形的保护块16的这种构造也适用于以下情况：在环形空间18中，这些保护块16沿着纵向方向8是连续的，第二排36b的U形的臂则通过与第一排36a的U形的臂之间限定的空间40配合来限制/防止块16之间的纵向距离。

显然，由于两排36a、36b的U形块之间的优选形状特征，可替代地，可以考虑第一排36a的每个块16的两个臂分别形成该块的两个锁定构件32，而第二排36b的每个块16的两个臂之间限定的空间则将形成两个相邻的中空部34，这两个中空部沿周向彼此接合，并且旨在接纳分别属于第一排36a的两个直接相邻的块16的两个臂/构件32。

此外，再次在具有双环形排的块16的设计的情况下，也能够提供具有与这些块16分开且不与这些块16成一体的锁定构件32的构造。例如，在图11中，突出构件被径向定向的销32代替，其中，两个相对的端部被容纳在分别属于两个块16的两个中空部34中，其中一个块16属于第一排36a，而另一个块16属于第二排36b。对于两个给定的块16，可以设置多个沿着纵向方向8彼此间隔开的销32。可替代地，一个或多个销32可以由沿着相同的纵向方向8延伸的楔代替，该楔的两个相对的边缘被容纳在两个中空部34中，每个中空部34呈纵向凹槽的形式。

显然，本领域技术人员可以仅通过非限制性示例并且根据由所附权利要求限定的范围，对上述的本发明进行各种修改。特别地，可以对上述不同的优选实施例进行组合，并且这些优选实施例的特征保持可互换。

Claims (15)

1.用于运输和/或储存放射性材料(3)的包装(1)，所述包装包括用于容纳所述放射性材料的空腔(12)，以及辐射保护装置(14)，所述辐射保护装置围绕容纳空腔布置在以所述包装的纵向中心轴线(2)为中心的环形空间(18)中，所述辐射保护装置(14)包括被布置在所述环形空间(18)中的辐射保护元件(16)，

其特征在于，与在所述环形空间的给定方向上的至少两个连续的辐射保护元件(16)相关联的锁定构件(32)设置在所述空间中，所述给定方向为所述空间(18)的纵向方向(8)和周向方向(28)，所述锁定构件被设计成限制/防止两个辐射保护元件(16)沿所述给定方向相对于彼此的距离，所述锁定构件(32)与所述两个辐射保护元件中的第一元件(16)配合或集成在所述第一元件中，并且与形成在所述两个辐射保护元件中的第二元件(16)上的中空部(34)配合。

2.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)与第一辐射保护元件(16)成一体。

3.根据权利要求2所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)是细长形构件，所述锁定构件优选地具有呈截头圆盘、正方形或梯形形状的横截面。

4.根据权利要求3所述的包装，其特征在于，细长形锁定构件(32)以与所述给定方向正交或基本正交的方式延伸。

5.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)是与第一辐射保护元件和第二辐射保护元件(16)分开的部件，并且其中，所述锁定构件(32)还与形成在所述第一辐射保护元件(16)上的中空部(34)配合。

6.根据权利要求5所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)是其尺寸小于所述第一辐射保护元件和所述第二辐射保护元件(16)的尺寸的部件，并且所述锁定构件优选地由不同的材料制成。

7.根据权利要求5所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)是销、楔或夹具。

8.根据权利要求5所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)仅沿着所述环形空间(18)的径向厚度(E1)的一部分延伸。

9.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，第一辐射保护元件和第二辐射保护元件(16)在单个环形排的辐射保护元件(16)中沿所述给定方向直接相邻。

10.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，第一辐射保护元件和第二辐射保护元件(16)分别属于两个同心环形排(36a，36b)的辐射保护元件(16)，使得所述第一辐射保护元件和所述第二辐射保护元件(16)相对于彼此周向地偏置，同时沿所述环形空间(18)的径向方向(30)部分地重叠。

11.根据权利要求10所述的包装，其特征在于，所述锁定构件(32)位于所述第一辐射保护元件和所述第二辐射保护元件(16)的径向重叠区域的水平处。

12.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，所述环形空间(18)由内套圈(20)和外壳体(22)限定。

13.根据权利要求12所述的包装，其特征在于，所述环形空间(18)不具有将所述内套圈(20)连接到所述外壳体(22)的热导体。

14.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，所述辐射保护元件(16)是中子保护元件，优选地是铸塑树脂块。

15.根据权利要求1所述的包装，其特征在于，所述辐射保护装置(14)的至少一个辐射保护元件(16)、并且优选地这些元件中的多个元件、或者甚至这些辐射保护元件中的每个辐射保护元件，与两个锁定构件(32)相关联，所述两个锁定构件被设计成分别相对于位于所述两个锁定构件的沿所述相同的给定方向的两侧上的两个辐射保护元件(16)中的每个辐射保护元件来限制/防止所述两个辐射保护元件沿所述给定方向的距离。

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