CN116153548A - 一种中低水平放射性废物用高完整性容器及其制作模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中低水平放射性废物用高完整性容器，包括筒体（1），其外壁上部设有一圈抓取凸台（11），筒体（1）的外壁中部或下部分别设有一圈防撞环（12）；抓取凸台（11）的下部与筒体（1）的外壁之间通过外斜面（13）过渡相连；筒体（1）的内壁顶部设有一圈阶梯槽（1a），阶梯槽（1a）下方设有一组锯齿形的齿牙槽（1b）；齿牙槽（1b）的下端与筒体（1）的内壁之间通过内斜面（14）过渡相连，内斜面（14）正对着外斜面（13）设置。本发明的优点是结构强度高、使用寿命长，有效保护筒壁厚度，防止运输中损坏筒壁，同时可以增强密封材料与筒壁之间的握裹力，避免内容物流出，提高处理效率和效果。

Description

一种中低水平放射性废物用高完整性容器及其制作模具

技术领域

本发明涉及中低水平放射性废物储存、运输和处理技术领域，尤其涉及一种中低水平放射性废物用高完整性容器及其制作模具。

背景技术

我国2021年核电站总装机容量达5102.7万千瓦，预计2025年达到7000万千瓦，2035年达到2亿千瓦，每百万千瓦的装机容量一年可产生中低放核废料50~100立方米，每年的核废料储存量巨大。

目前，国内的核电厂对中低放射性废物处理主要使用水泥固化处理，盛装在钢桶、钢箱或普通混凝土容器里。水泥固化处理优点是技术简单，投资低；但是其缺点是废物包容率低、最终废物包产量大，固化后体积是原来的2~3倍；而且固化体不稳定，在储存和运输上有风险。

随着新能源核电的大力发展，核设施会占用更多的土地资源，因而将进一步推高了土地价格。而且，水泥固化处理方法核素浸出率较高，废树脂膨胀和蒸残液盐分在长时间处置过程中也可能造成固化体性能降低，一旦钢桶和灌浆层屏障破坏，其内容物与水接触后，可能造成放射性核素迁移到环境中，对与放射性废物的长期处置造成风险。

根据最新国标GB12711-2018《低、中水平放射性固体废物包安全标准》的要求，蒸发残渣、泥浆、焚烧灰、废离子交换树脂等弥散性废物，除采用固化外，须采用HIC进行处理与处置。HIC是一种具有高强度、长寿命、耐腐蚀等特点的放射性废物处置容器，寿命可以达到300年或更长时间，放射性废物烘干后装入HIC的工艺可以有效降低待处置废物包产生量，并具有较好的安全性和经济性。但是，在搬运HIC的过程中，夹具不便抓握筒体导致搬运费力，筒壁在受到碰撞时也易损毁，密封材料与桶壁的握裹力不足造成内容物漏出，给废物处理带来了不良影响。

发明内容

本发明目的就是为了解决现有废料储存桶处理不便、费时费力、结构强度低易破损和处理效果差的问题，提供了一种中低水平放射性废物用高完整性容器，不仅可以增加结构强度，有效保护筒壁厚度，防止运输中损坏筒壁，延长使用寿命，同时可以增强密封材料与筒壁之间的握裹力，避免内容物流出，提高处理效率和效果。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种中低水平放射性废物用高完整性容器，包括筒体，筒体的外壁上部设有一圈抓取凸台，筒体的外壁中部或下部分别设有一圈防撞环，防撞环的直径大于筒体的外径，以用于防止碰撞筒壁造成的损坏；

抓取凸台的下部与筒体的外壁之间通过外斜面过渡相连，以便于堆高机或天车夹具抓握；

筒体的内壁顶部设有一圈用于承接桶盖的阶梯槽，阶梯槽下方设有一组锯齿形的齿牙槽，以用于增强密封材料与筒壁之间的握裹力；

齿牙槽的下端与筒体的内壁之间通过内斜面过渡相连，内斜面正对着外斜面设置。

进一步地，所述抓取凸台的上表面和阶梯槽的上表面均与筒体的上表面齐平。

进一步地，所述外斜面的斜度和长度与内斜面的斜度和长度相同，二者相互平行且位于同一水平面上。

进一步地，所述阶梯槽的直径大于齿牙槽的直径，齿牙槽的直径大于筒体的内腔直径。

为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，包括一个与筒体相互嵌合的模具座，模具座包括设于底座上的内筒座和外筒身，内筒座设于外筒身内且二者同轴设置，内筒座与外筒身之间设有混凝土填充空隙，以用于制作混凝土高完整性容器；

外筒身包括两个半圆筒状的弧形板，弧形板的两侧分别连有钻孔直扁铁和攻牙直扁铁，二者均与弧形板的外壁相互垂直设置，两个弧形板的钻孔直扁铁与攻牙直扁铁对应连接，使其形成一个完整的筒状结构；

外筒身的内壁下部还设有扩径圆筒段，扩径圆筒段与外筒身的内壁之间通过第一斜面过渡相连，扩径圆筒段与筒体的抓取凸台相互对应，第一斜面与筒体的外斜面相互对应；

外筒身的内壁中部和上部还分别设有向内凹陷的环状槽，环状槽与筒体的防撞环相互对应，且上部的环状槽与外筒身的顶部之间设有填充空间，以用于实现筒体的底部厚度；

内筒座包括底部的锯齿座和连于锯齿座之上的筒型座，锯齿座包括相互嵌套的内嵌基座和模型座，模型座套设在内嵌基座的外部且其上设有一组环形的锯齿槽，锯齿槽的下方设有扩径凸台，锯齿槽与筒体的齿牙槽相互对应，扩径凸台与筒体的阶梯槽相互对应；

筒型座包括圆管身，圆管身的下部固定于锯齿座上、其上部连有两个对称的东西结合板和两个对称的南北结合板，两块东西结合板和两块南北结合板间隔相连形成一块环形板，环形板的外径与圆管身的外径相同，环形板的中部设有一个圆形通孔，圆形通孔上嵌入一面相互配合的圆形封板，以用于将圆管身封口。

进一步地，所述底座包括一面平底板和一组竖直的底板扁铁，平底板与底板扁铁相互垂直设置，内筒座和外筒身固定于平底板的中部，且相邻两个底板扁铁之间形成叉车间隙，以便于叉车操作。

进一步地，所述钻孔直扁铁和攻牙直扁铁均为长条形，且其高度与外筒身的高度相同，对应侧的钻孔直扁铁与攻牙直扁铁之间通过螺栓固定相连。

进一步地，外筒身的底部通过法兰与底座相连，钻孔直扁铁与弧形板的外壁之间、以及攻牙直扁铁与弧形板的外壁之间分别连有一组翼型补强筋，以用于增强外筒身的结构连接强度。

进一步地，所述锯齿座和筒型座均为轴对称的四瓣结构，每瓣结构之间采用阶梯嵌合连接，东西结合板的弧度大于南北结合板的弧度，且东西结合板和南北结合板组合后的环形板正对着筒型座的四瓣结构圆管身设置。

进一步地，所述筒型座的圆管身内部连有一组沿轴向设置的条形补强筋和一组沿径向设置的中央加劲环，以用于增强内筒座的结构连接强度。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点具体在于：

（1）本发明的高完整性容器用于中低水平放射性废物的储存，具有高精准度、抗裂、抗腐蚀、高韧性、抗辐射等特点，提高了容器的结构强度和使用寿命；

（2）本发明的高完整性容器底部和中间部位设有防撞圈，有效防止了在搬运过程中碰撞破坏桶壁厚度

（3）本发明的筒体上部加装了便于堆高机或天车夹具抓握的结构，方便搬运，提高了运输效率；

（4）本发明的筒体内壁设置锯齿形齿牙，增强了密封材料与桶壁的握裹力，防止内容物漏出；

（5）本发明的模具由外模、内模和底板组成，外模和内模之间留有空隙作为混凝土填充料的空间，外模由左右半圆管组成，内模由桶身直段、下底板和桶身齿刻段组成，内桶身设有加强筋结构，底板下设置扁铁，方便叉车操作。

附图说明

图1为本发明的中低水平放射性废物用高完整性容器立体图；

图2为本发明的中低水平放射性废物用高完整性容器内部结构图；

图3为本发明的高完整性容器的制作模具立体图；

图4为本发明的高完整性容器的制作模具俯视图；

图5为本发明的高完整性容器的制作模具正视图；

图6为本发明的高完整性容器的制作模具侧视图；

图7为图5的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例1

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种中低水平放射性废物用高完整性容器及其制作模具进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，一种中低水平放射性废物用高完整性容器，包括筒体1，其特征在于：

筒体1的外壁上部设有一圈抓取凸台11，抓取凸台11的下部与筒体1的外壁之间通过外斜面13过渡相连，外斜面13距离筒体1顶部的长度占筒体1总高度的1/6，以便于堆高机或天车夹具抓握；

筒体1的外壁中部或下部分别设有一圈防撞环12，防撞环12的直径大于筒体1的外径，以用于防止碰撞筒壁造成的损坏；

筒体1的内壁顶部设有一圈用于承接桶盖的阶梯槽1a，阶梯槽1a下方设有一组锯齿形的齿牙槽1b，阶梯槽1a的直径大于齿牙槽1b的直径，齿牙槽1b的直径大于筒体1的内腔直径，以用于增强密封材料与筒壁之间的握裹力；

抓取凸台11的上表面和阶梯槽1a的上表面均与筒体1的上表面齐平；

齿牙槽1b的下端与筒体1的内壁之间通过内斜面14过渡相连，内斜面14正对着外斜面13设置，外斜面13的斜度和长度与内斜面14的斜度和长度相同，二者相互平行且位于同一水平面上。

上述容器可以使用如图3所示模具进行制作，包括一个与筒体1相互嵌合的模具座2，模具座2包括设于底座3上的内筒座21和外筒身22，内筒座21设于外筒身22内且二者同轴设置，内筒座21与外筒身22之间设有混凝土填充空隙2a，其特征在于：

参见图3和图4，外筒身22包括两个半圆筒状的弧形板22a；

参见图5和图6，弧形板22a的两侧分别连有长条形的钻孔直扁铁4和攻牙直扁铁5，二者均与弧形板22a的外壁相互垂直设置，且二者的高度与外筒身22的高度相同，两个弧形板22a的钻孔直扁铁4与攻牙直扁铁5通过螺栓对应连接，使其形成一个完整的筒状结构；

参见图2和图7，外筒身22的内壁下部还设有扩径圆筒段221，扩径圆筒段221与外筒身22的内壁之间通过第一斜面222过渡相连，扩径圆筒段221与筒体1的抓取凸台相11互对应，第一斜面222与筒体1的外斜面13相互对应；

参见图3，外筒身22的底部通过法兰6与底座相连，钻孔直扁铁4与弧形板22a的外壁之间、以及攻牙直扁铁5与弧形板22a的外壁之间分别连有一组翼型补强筋7，以用于增强外筒身的结构连接强度；

参见图2和图7，外筒身22的内壁中部和上部还分别设有向内凹陷的环状槽223，环状槽223与筒体1的防撞环12相互对应，且上部的环状槽223与外筒身22的顶部之间设有填充空间，以用于实现筒体的底部厚度；

参见图4和图7，内筒座21包括底部的锯齿座211和连于锯齿座211之上的筒型座212，锯齿座211和筒型座212均为轴对称的四瓣结构；

锯齿座211包括相互嵌套的内嵌基座2112和模型座2111，模型座2111套设在内嵌基座2112的外部且其上设有一组环形的锯齿槽2111a，锯齿槽2111a的下方设有扩径凸台2111b，锯齿槽2111a与筒体1的齿牙槽1b相互对应，扩径凸台2111b与筒体1的阶梯槽1a相互对应；

参见图4，筒型座212包括由东西弧形板2121a和南北弧形板2121b组成的圆管身2121，每瓣结构之间采用阶梯嵌合连接，东西弧形板2121a的弧度大于南北弧形板2121b的弧度；

圆管身2121的下部固定于锯齿座211上、其上部连有两个对称的东西结合板2122和两个对称的南北结合板2123，两块东西结合板2122和两块南北结合板2123间隔相连形成一块环形板，东西结合板2122的弧度大于南北结合板2123的弧度，且东西结合板2122和南北结合板2123组合后的环形板正对着筒型座212的四瓣结构圆管身设置；

环形板的外径与圆管身2121的外径相同，环形板的中部设有一个圆形通孔，圆形通孔上嵌入一面相互配合的圆形封板2124，以用于将圆管身封口。

参见图7，底座3包括一面平底板31和一组竖直的底板扁铁32，平底板31与底板扁铁32相互垂直设置，内筒座21和外筒身22固定于平底板31的中部，且相邻两个底板扁铁32之间形成叉车间隙，以便于叉车操作；

筒型座212的圆管身2121内部连有一组沿轴向设置的条形补强筋8和一组沿径向设置的中央加劲环9，以用于增强内筒座的结构连接强度。

参见图4，可以看出内筒座21的四瓣型锯齿座旋转90°后与四瓣型筒型座相对应，这种错开90°的设计也保证了整体结构的稳定性。

本发明的模具制作的高完整性容器将混凝土的“安全性、工作性、耐久性、经济性、生态性”融入到设计中，制作出的产品具有高精准度，抗裂、抗腐蚀、高韧性、抗辐射和高寿命的特点。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种中低水平放射性废物用高完整性容器，包括筒体（1），其特征在于：

筒体（1）的外壁上部设有一圈抓取凸台（11），抓取凸台（11）的下部与筒体（1）的外壁之间通过外斜面（13）过渡相连；

筒体（1）的内壁顶部设有一圈用于承接桶盖的阶梯槽（1a），阶梯槽（1a）下方设有一组锯齿形的齿牙槽（1b）；

齿牙槽（1b）的下端与筒体（1）的内壁之间通过内斜面（14）过渡相连，内斜面（14）正对着外斜面（13）设置。

2.根据权利要求1所述的中低水平放射性废物用高完整性容器，其特征在于：

所述抓取凸台（11）的上表面和阶梯槽（1a）的上表面均与筒体（1）的上表面齐平，阶梯槽（1a）的直径大于齿牙槽（1b）的直径，齿牙槽（1b）的直径大于筒体（1）的内腔直径。

3.根据权利要求1或2所述的中低水平放射性废物用高完整性容器，其特征在于：

所述外斜面（13）的斜度和长度与内斜面（14）的斜度和长度相同，二者相互平行且位于同一水平面上。

4.根据权利要求1或2所述的中低水平放射性废物用高完整性容器，其特征在于：

所述筒体（1）的外壁中部或下部分别设有一圈防撞环（12），防撞环（12）的直径大于筒体（1）的外径。

5.一种如权利要求4所述中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，包括一个与筒体（1）相互嵌合的模具座（2），模具座（2）包括设于底座（3）上的内筒座（21）和外筒身（22），内筒座（21）设于外筒身（22）内且二者同轴设置，内筒座（21）与外筒身（22）之间设有混凝土填充空隙（2a），其特征在于：

外筒身（22）包括两个半圆筒状的弧形板（22a），弧形板（22a）的两侧分别连有钻孔直扁铁（4）和攻牙直扁铁（5），二者均与弧形板（22a）的外壁相互垂直设置，两个弧形板（22a）的钻孔直扁铁（4）与攻牙直扁铁（5）对应连接，使其形成一个完整的筒状结构；

外筒身（22）的内壁下部还设有扩径圆筒段（221），扩径圆筒段（221）与外筒身（22）的内壁之间通过第一斜面（222）过渡相连，扩径圆筒段（221）与筒体（1）的抓取凸台（11）相互对应，第一斜面（222）与筒体（1）的外斜面（13）相互对应；

外筒身（22）的内壁中部和上部还分别设有向内凹陷的环状槽（223），环状槽（223）与筒体（1）的防撞环（12）相互对应，且上部的环状槽（223）与外筒身（22）的顶部之间设有填充空间；

内筒座（21）包括底部的锯齿座（211）和连于锯齿座（211）之上的筒型座（212），锯齿座（211）包括相互嵌套的内嵌基座（2112）和模型座（2111），模型座（2111）套设在内嵌基座（2112）的外部且其上设有一组环形的锯齿槽（2111a），锯齿槽（2111a）的下方设有扩径凸台（2111b），锯齿槽（2111a）与筒体（1）的齿牙槽（1b）相互对应，扩径凸台（2111b）与筒体（1）的阶梯槽（1a）相互对应；

筒型座（212）包括圆管身（2121），圆管身（2121）的下部固定于锯齿座（211）上、其上部连有两个对称的东西结合板（2122）和两个对称的南北结合板（2123），两块东西结合板（2122）和两块南北结合板（2123）间隔相连形成一块环形板，环形板的外径与圆管身（2121）的外径相同，环形板的中部设有一个圆形通孔，圆形通孔上嵌入一面相互配合的圆形封板（2124）。

6.根据权利要求5所述的中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，其特征在于：

所述底座（3）包括一面平底板（31）和一组竖直的底板扁铁（32），平底板（31）与底板扁铁（32）相互垂直设置，内筒座（21）和外筒身（22）固定于平底板（31）的中部，且相邻两个底板扁铁（32）之间形成叉车间隙。

7.根据权利要求5或6所述的中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，其特征在于：

所述钻孔直扁铁（4）和攻牙直扁铁（5）均为长条形，且其高度与外筒身（22）的高度相同，对应侧的钻孔直扁铁（4）与攻牙直扁铁（5）之间通过螺栓固定相连。

8.根据权利要求7所述的中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，其特征在于：

外筒身（22）的底部通过法兰（6）与底座（3）相连，钻孔直扁铁（4）与弧形板（22a）的外壁之间、以及攻牙直扁铁（5）与弧形板（22a）的外壁之间分别连有一组翼型补强筋（7）。

9.根据权利要求5或6所述的中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，其特征在于：

所述锯齿座（211）和筒型座（212）均为轴对称的四瓣结构，每瓣结构之间采用阶梯嵌合连接，东西结合板（2122）的弧度大于南北结合板（2123）的弧度，且东西结合板（2122）和南北结合板（2123）组合后的环形板正对着筒型座（212）的四瓣结构圆管身设置。

10.根据权利要求5或6所述的中低水平放射性废物用高完整性容器的制作模具，其特征在于：

所述筒型座（212）的圆管身（2121）内部连有一组沿轴向设置的条形补强筋（8）和一组沿径向设置的中央加劲环（9）。

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