CZ13390U1 - Kontejner s uzavíracím víkem pro přepravu, skladování nebo ukládání radioaktivních, chemických nebo biologických látek - Google Patents

Description

Kontejner s uzavíracím víkem pro přepravu, skladování nebo ukládání radioaktivních, chemických nebo biologických látek

Oblast techniky

Technické řešení se týká uspořádání kontejneru s uzavíracím víkem pro přepravu, skladování nebo ukládání radioaktivních, chemických nebo biologických látek, zejména zvlášť nebezpečných odpadů.

Dosavadní stav techniky

Již delší dobu se hledají a vyvíjejí různé ekonomické způsoby uskladňování a konečné likvidace neustále se zvětšujícího množství radioaktivního odpadu z jaderných elektráren a dalších jader10 ných zařízení, stejně tak jako i kovových kalů a jiných toxických látek z chemického průmyslu a rovněž nebezpečných biologických látek. Značné úsilí bylo soustředěno na kontejnery pro ukládání těchto látek. Radioaktivní odpady, do kterých patří i kapaliny z opětného zpracování jaderného paliva, mají poločas rozpadu řádově ve stovkách tisíc roků. Použité nukleární palivo se zpočátku skladuje ve vodou chlazených nádržích poblíž reaktoru a následně se přepravuje na místo trvalého uložení. Přibližně po uplynutí deseti roků může být přemístěno do suchých skladovacích kontejnerů až do doby dostupnosti permanentního úložiště. Ideální kontejnery pro skladování a přepravu radioaktivních odpadů by je měly bezpečně uzavřít po dobu alespoň sto roků, s výhodou třista roků i více. Jsou známy kontejnery z ochuzeného uranu s povlakem z nerezavějící oceli pro převážení radioaktivních materiálů. V patentu US 5015863 je popsáno vy20 užití částic ochuzeného uranu s kovovým povlakem o vysoké tepelné vodivosti, například z hliníku, mědi, stříbra, hořčíku a podobně.

V evropské patentové přihlášce EP 072429 je popsán kontejner pro dlouhodobé uložení vyhořelých palivových článků, který má splňovat požadavky nejvyšší možné ochrany proti korozi a úniku látek zevnitř při jeho možném mechanickém poškození. Sestává ze základní nádoby z kovu nebo vyztuženého betonu, který je pokryt ochrannou vrstvou plastu, například polyuretanu. Jsou známy vícevrstvé kontejnery ze silnostěnného kovu, vyztuženého betonu nebo jiného materiálu, které jsou odolné proti mechanickému poškození při přepravě radioaktivních materiálů. V patentovém spisu US 4935943 je popsáno uspořádání kontejneru s vysokou dlouhodobou odolností proti korozi. Je tvořen několika v sobě uspořádanými tenkostěnnými kovovými kontejnery z nerezavějící oceli a hliníku a mezi nimi jsou vložky například z písku, skleněných kuliček, uhlíku a podobně.

V patentu US 4996019 s analogickou francouzskou patentovou přihláškou FR 2640410 je popisován kontejner pro radioaktivní odpady, který vykazuje vysokou odolnost proti nárazům a korozi. Je tvořen nádobou z betonu s kovovými výztužnými vlákny a víkem z obdobného materiálu, které jsou spojeny rybinovým spojem a utěsněny dalším prstencovým členem z betonu.

Ve francouzské patentové přihlášce FR 2801133 je popisován betonový kontejner pro uložení radioaktivních a toxických odpadů, v jehož horní stěně je plnící otvor, uzavíratelný konickou zátkou, přičemž je zde popsáno také jeho utěsnění. Jiné řešení betonového kontejneru a jeho plnění je ve francouzské patentové přihlášce FR 2797519.

V patentovém spisu US 5225114 je popsán a vyobrazen kontejner pro ukládání radioaktivních odpadů, které jsou uvnitř polyetylenového vnitřního kontejneru, který je uspořádán ve vnějším betonovém obalu s těsněným víkem. Může sloužit jak pro přepravu, tak i dlouhodobé uložení zvlášť nebezpečných látek.

V evropské patentové přihlášce EP 1 124 234 je popisován kovový kontejner pro radioaktivní nebo toxické odpady, který je po naplnění a hermetickém uzavření vložen do vnějšího plastového kontejneru, jehož víko je k plastové nádobě přivařeno. Alternativně je kovový kontejner ponořen do tekutého plastu, který tak vytvoří jeho těsnící povlak.

-1 CZ 13390 Ul

Evropská patentová přihláška EP 1 103 983 popisuje uspořádání kontejneru pro převoz a uložení radioaktivního materiálu. Nádoba kovového kontejneru je tvořena vnitřním a vnějším pláštěm a prostor mezi nimi je vyplněn olovem nebo slitinou olova.

Německá patentová přihláška DE 199 52 130 popisuje uspořádání kontejneru pro převoz a uložení radioaktivního odpadu. Nádoba kontejneru je tvořena vnějším a vnitřním kovovým pláštěm a vnitřní prostor mezi nimi, do kterého zasahují výztužné prvky, je vylit betonem. Přírubové těsněné víko je s nádobou spojeno šrouby.

V německé patentové přihlášce DE 101 20 191 je popisováno uspořádání kontejneru pro konečné uložení radioaktivního odpadu, který je v oblasti dna a alespoň poloviny výšky boků nádoby opatřen ochrannými prvky o tloušťce nejméně 3 mm pro absorbování kinetické energie nárazů.

V mezinárodní PCT patentové přihlášce WO 01/57880, což je prioritní norská přihláška PCT/N001/00038, je popisován kontejner pro uložení pevných i tekutých radioaktivních odpadů. Nádoba kontejneru je tvořena dvěma v sobě uloženými nádobami z plastu, například PEH, který je odolný proti nízkým i vysokým teplotám i stárnutí. Mezi nimi je vrstva olova. Těsněné víko, které se našroubuje na nádobu, má obvodový prstencový výstupek pro manipulační zdvihací mechanismus.

Zhotovení stávajících kontejnerů je spojeno vzhledem k jejich někdy dosti komplikovaným konstrukcím a použitým materiálům, s vyššími výrobními náklady a přitom jejich dlouhodobá odolnost proti korozi není stále dostačující. Cílem předloženého technického řešení je vytvoření kontejneru, který má vysokou dlouhodobou odolnost proti korozi, chemikáliím, změnám svých vlastností, je snadno vyrobitelný a má přitom poměrně nízké výrobní náklady.

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle se snaží dosáhnout předložené technické řešení kontejneru s uzavíracím víkem pro přepravu, skladování nebo ukládání radioaktivních, chemických nebo biologických látek, zejména zvlášť nebezpečných odpadů. Podstata tohoto řešení spočívá v tom, že masivní nádoba a masivní těsnící víko kontejneru jsou z litého materiálu na bázi čediče. Materiál na bázi čediče zahrnuje v mineralogickém složení 45 až 55 % hmotn. korundu, 25 až 35 % hmotn. baddeleyitu a 15 až 25 % hmotn. skelné fáze, v chemickém složení 10 až 20 % hmotn. oxidu křemičitého, 45 až 55 % hmotn. oxidu hlinitého, 25 až 35 % hmotn. oxidu zirkoničitého, do 5 % hmotn. oxidů kovů, například oxidu titaničitého, oxidu vápenatého nebo oxidu železitého, a do 5 % hmotn. oxidů alkalických oxidů.

V užším rozsahu může materiál na bázi čediče zahrnovat v mineralogickém složení 48 až 50 % hmotn. korundu, 30 až 32 % hmotn. baddeleyitu a 18 až 20 % hmotn. skelné fáze, v chemickém složení 13 až 17 % hmotn. oxidu křemičitého, 49 až 52 % hmotn. oxidu hlinitého, 30 až 33 % hmotn. oxidu zirkoničitého, v oblasti 0,1 % hmotn. oxidu titaničitého, 0,2 % hmotn. oxidu vápenatého, 0,2 % hmotn. oxidu železitého a 1 až 2 % hmotn. oxidů alkalických oxidů.

Tavený rekrystalizovaný čedič má vynikající dlouhodobou stálost a odolnost proti působení přírodních vlivů, například vlhkosti či tlaku. Dobře odolává všem organickým rozpouštědlům i kyselinám a alkalickým roztokům, včetně anorganických. Přírodní čedič jako vulkanická hornina, v podstatě křemičitan, je velmi rozšířenou a dostupnou surovinou, která je lehce tavitelná a slévatelná. V zemi a ve styku s vodou se nemění a nepodléhá korozi. Ze všech těchto důvodů je vhodný pro dlouhodobé skladování, ale i přepravu, zvlášť nebezpečných odpadů. Je trvanlivější a výrobně levnější než známé kovové nebo betonové kontejnery.

V jednom z možných provedení kontejneru víko dosedá shora na nádobu kontejneru, do níž zasahuje svým středovým osazením, jehož průřez odpovídá průřezu nádoby v této části. Víko může být s nádobou kontejneru nerozebíratelně spojeno, například lepením, případně rozebíratelně spojeno, například šrouby. Má charakter přírubového víka, kdy v jednom z konkrétních možných

-2CZ 13390 Ul provedení je mezi víkem a nádobou v obvodové drážce ve víku a/nebo v nádobě uložen těsnící O-kroužek, například ze slitiny niklu.

V případě lepeného spoje víka a nádoby kontejneru je nerozebíratelný spoj aplikován jak na dosedací ploše víka, tak i na jeho boční ploše, která přichází do kontaktu s nádobou. Oba možné základní způsoby spojení víka s nádobou zajišťují jednoduchý a spolehlivý těsněný spoj obou částí kontejneru. +Vnější obrys víka s výhodou lícuje s vnějším obrysem nádoby. Přitom nádoba a/nebo víko mohou mít průřez ve tvaru šestiúhelníka, rovnoběžníka nebo kruhu. Tyto znaky umožňují skladovatelnost kontejnerů s dobrým využitím skladovacího prostoru, například v podzemních úložištích.

Kontejner podle tohoto technického řešení může být pro jeho mechanickou ochranu před poškozením uložen ve vnějším transportním ocelovém plášti, který je s výhodou opatřen prvky pro absorbování kinetické energie nárazů. Může být uložen také ve vnějším kovovém obalu s teplosměnnými žebry pro zlepšený přestup tepla z v něm uloženého materiálu, například vyhořelého palivového souboru z jaderného reaktoru, do okolního prostředí.

Přehled obrázků na výkresech

Pro bližší vysvětlení je technické řešení na příkladech vyobrazeno na připojeném výkrese a podrobněji popsáno v následujícím popise. Na obr. 1 je schematicky zobrazen kontejner, kde je víko s nádobou kontejneru spojeno nerozebiratelně lepením. Na obr. 2 je modifikace s rozebíratelným spojem přírubového víka a nádoby a s rozebíratelným utěsněním.

Příklady provedení technického řešení

Kontejner pro přepravu, skladování nebo ukládání nebezpečných, resp. zvlášť nebezpečných, radioaktivních, chemických nebo biologických látek sestává z masivní nádoby i a masivního těsnícího víka 2 z litého materiálu na bázi čediče, to je taveného rekrystalizovaného čediče. Materiál na bázi čediče zpravidla zahrnuje v mineralogickém složení 48 až 50 % hmotn. korundu, 30 až 32 % hmotn. baddeleyitu a 18 až 20 % hmotn. skelné fáze, v chemickém složení 13 až 17 % hmotn. oxidu křemičitého, 49 až 52 % hmotn. oxidu hlinitého, 30 až 33 % hmotn. oxidu zirkoničitého, v oblasti 0,1 % hmotn. oxidu titaničitého, 0,2 % hmotn. oxidu vápenatého, 0,2 % hmotn. oxidu železitého a 1 až 2 % hmotn. alkalických oxidů.

Tento materiál je komerčně dostupný pod názvem EUCOR od výrobce EUTIT spol. s r.o., Slévárna čediče a eucoru, Stará Voda, Mariánské Lázně. Má vysokou tvrdost a odolnost proti vysokým teplotám a proti korozi, zvláště chemické korozi. Jeho hustota je přibližně 3850 až 3900 kg/m³, objemová hmotnost nejméně 3500 kg/m³, zdánlivá porezita podle ČSN EN 993-1 je maximálně 5 % obj., skutečná porezita maximálně 10 % obj., trvalá teplota použití 1000 až 1100 °C, odolnost proti deformaci v žáru při 0,2 MPa je 1700 °C, odolnost proti teplotním šokům (DIN 51068) nejméně 20 cyklů (950/20), obrusnost (DEN 52108, cm³/50 cm²) maximálně 0,75, odolnost proti otěru (EN 102) maximálně 30 mm³, tvrdost podle Mohse (ČSN EN 101) stupeň 9, tvrdost podle Vickerse (HV Mpa, ISO 403-1) minimálně 950, pevnost v tlaku (ČSN EN 993-5) minimálně 300 MPa a pevnost v ohybu (ČSN EN 993-6) minimálně 50 MPa, nasákavost 0%.

Víko 2 je přírubové a dosedá shora na nádobu I, do níž zasahuje svým středovým osazením, jehož průřez odpovídá průřezu nádoby 1 v této části. Vnější obrys víka 2 lícuje s vnějším obrysem nádoby las nádobou I je víko 2 nerozebiratelně spojeno lepením, například lepidlem na bázi epoxidových pryskyřic, případně anorganickým lepidlem. Lepený spoj 3 je aplikován jak na dosedací ploše víka 2, tak i na jeho boční ploše, která přichází do kontaktu s nádobou I. Alternativně může být přírubové víko 2 s nádobou spojeno I rozebíratelně prostřednictvím těsnícího O-kroužku z niklové slitiny a rozebíratelný spoj je dotažen šrouby 4 příruby, případně svěrkami.

-3 CZ 13390 Ul

Jestliže je kontejner podle tohoto technického řešení používán k transportu zvlášť nebezpečných odpadů, může být uložen v transportním ocelovém plášti, který je opatřen prvky pro absorbování kinetické energie nárazů. Při skladování nebo ukládání vyhořelého palivového souboru z jaderného reaktoru může být kontejner pro zlepšený přestup tepla do okolního prostředí uložen v kovovém obalu s teplosměnnými žebry.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kontejner s uzavíracím víkem pro přepravu, skladování nebo ukládání radioaktivních, chemických nebo biologických látek, zejména zvlášť nebezpečných odpadů, vyznačující se tím, že jeho masivní nádoba (1) a masivní těsnící víko (2) jsou z litého materiálu na bázi čediče.
2. 2. Kontejner podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že materiál na bázi čediče zahrnuje v mineralogickém složení 45 až 55 % hmotn. korundu, 25 až 35 % hmotn. baddeleyitu a 15 až 25 % hmotn. skelné fáze, v chemickém složení 10 až 20 % hmotn. oxidu křemičitého, 45 až 55 % hmotn. oxidu hlinitého, 25 až 35 % hmotn. oxidu zirkoničitého, do 5 % hmotn. oxidů kovů, například oxidu titaničitého, oxidu vápenatého nebo oxidu železitého, a do 5 % hmotn. oxidů alkalických oxidů.
3. 3. Kontejner podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál na bázi čediče zahrnuje v mineralogickém složení 48 až 50 % hmotn. korundu, 30 až 32 % hmotn. baddeleyitu a 18 až 20 % hmotn. skelné fáze, v chemickém složení 13 až 17 % hmotn. oxidu křemičitého, 49 až 52 % hmotn. oxidu hlinitého, 30 až 33 % hmotn. oxidu zirkoničitého, v oblasti 0,1 % hmotn. oxidu titaničitého, 0,2 % hmotn. oxidu vápenatého, 0,2 % hmotn. oxidu železitého a 1 až 2 % hmotn. oxidů alkalických oxidů.
4. 4. Kontejner podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že víko (2) dosedá shora na nádobu (1), do níž zasahuje svým středovým osazením, jehož průřez odpovídá průřezu nádoby (1) v této části.
5. 5. Kontejner podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že víko (2) je s nádobou (1) nerozebíratelně spojeno, například lepidlem na bázi epoxidových pryskyřic, případně anorganickým lepidlem.
6. 6. Kontejner podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že víko (2) je přírubového typu a je s nádobou (2) rozebíratelně spojeno, například šrouby (4).
7. 7. Kontejner podle nároku 6, vyznačující se tím, že mezi víkem (2) a nádobou (1) je v obvodové drážce ve víku (2) a/nebo v nádobě (1) uložen těsnící O-kroužek, například ze slitiny niklu.
8. 8. Kontejner podle některého z předcházejících nároků laž7, vyznačující se tím, že vnější obiys víka (2) lícuje s vnějším obrysem nádoby (1).
9. 9. Kontejner podle některého z předcházejících nároků laž8, vyznačující se tím, že nádoba (1) a/nebo víko (2) mají průřez ve tvaru šestiúhelníka, rovnoběžníka nebo kruhu.
10. 10. Kontejner podle některého z předcházejících nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že je uložen ve vnějším transportním ocelovém plášti, který je opatřen prvky pro absorbování kinetické energie nárazů.
11. 11. Kontejner podle některého z předcházejících nároků lažlO, vyznačující se tím, že je uložen ve vnějším kovovém obalu s teplosměnnými žebry.