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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Behälter zum Transportieren von
Uranoxid in diskreten Kanistern innerhalb eines äußeren Behälters und insbesondere bezieht
sie sich auf einen Mehrkammer-Uranoxid-Transportbehälter, der
konstruiert ist, um, inter alia, die Kritikalitätssicherheit zu gewährleisten,
und angeordnet ist, um die Uranoxidmasse pro Volumeneinheit zu maximieren.
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Gegenwärtig wird
Uranoxid in diskreten Behältern
bzw. Containern transportiert, die der üblichen 55-Galonen-Trommel ähneln. Jeder
Container hat einen äußeren Metallmantel,
der eine Isolationsschicht umgibt. Die Isolationsschicht ihrerseits
umgibt und kapselt einen einzelnen inneren Kanister, der das Uranoxid
enthält.
Diese trommelähnlichen Behälter werden üblicherweise
in einem Seavan-Transportmittel transportiert, das im wesentlichen
ein großer,
Anhängergröße aufweisender Transportcarrier
mit Abmessungen von 20×8×8 ist. Die
gegenwärtige
Praxis besteht darin, einzeln etwa 54 dieser trommelähnlichen
Behälter
in den Seavan in Übereinstimmung
mit dem Erfordernis zu packen, die Kritikalitätssicherheit zu gewährleisten,
d.h. Neutronenwanderung zu steuern und eine kritische Masse zu verhindern.
Das Volumen von Uranoxid, das in diesen trommelähnlichen Kanistern transportiert
werden kann, ist relativ klein, und jeder Behälter erfordert eine einzelne
Handhabung. Somit ist ein Bedürfnis gefunden
worden, Uranoxid in einer effizienteren Art und Weise zu transportieren,
seine Masse pro Volumeneinheit zu vergrößern, um dadurch Arbeit zu
verringern, und Ladungen zu transportieren, während die Kritikalitätssicherheit
gewährleistet
wird.
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Ein
Beispiel von bisher vorgeschlagenen Transportanordnungen ist in
USA 3,935,467 gezeigt, und Patent abstracts of Japan Band 013, Nr.
361 (P-917), 11-08-1989 & JP-A-01 119799
(Mitsubishi Metal Corp.); 11-05-1989 zeigt einen Transportrahmen
zum Speichern von spaltbarem Material.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger und verbesserter
Mehrkammer-Uranoxid-Transportbehälter
bereitgestellt, der mehrere innere Behälter in einer Art und Weise
einschließt,
die Kritikalitätssicherheit
gewährleistet
und auch die Masse von Uranoxid pro Volumeneinheit signifikant vergrößert, die
transportiert werden kann. Genauer gesagt, stellt die vorliegende Erfindung
einen äußeren Behälter bereit,
der einen Behälterkörper und
eine Abdeckung aufweist. Der Behälterkörper enthält ein geordnetes
Feld von Kammern zur Aufnahme diskreter innerer Behälter, die das
Uranoxid halten. Um Kritikalitätssicherheit
zu gewährleisten,
während
die Masse pro Volumeneinheit maximiert wird, hat jeder innere Behälter eine
Seitenwand, die mit einem Kerngift und einem Kernmoderator geschichtet
ist. Beispielsweise ist die aus rostfreiem Stahl bestehende Innenwand
des inneren Behälters
entlang seiner Außenseite
mit Kadmium, einem Kerngift, und Polyäthylen, einem Moderator, ausgekleidet.
Der Moderator verlangsamt die Neutronen, damit sie durch das Kadmiumgift
eingefangen werden. Es kann auch ein keramisches Material über dem
Moderator und dem Gift für
einen verbesserten Feuerschutz liegen. Das Uranoxid kann in diskreten Eimern
oder in Beutelform vorgesehen sein für eine Anordnung in den inneren
Behältern,
wobei die inneren Behälter
einen Deckel zum Verschließen
der Behälter
aufweisen.
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Die
Kammern des äußeren Behälters weisen vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl bestehende zylindrische Mäntel auf, die von dem Boden
des äußeren Behälters in
einem geordneten Feld, beispielsweise einer bevorzugten 3×3 Anordnung,
nach oben stehen. Der Raum zwischen den Mänteln ist mit einem geschäumten Kunststoffmaterial,
z.B. Polyurethanschaum, gefüllt.
Der Raum zwischen den äußersten inneren
Behältern
und den Wänden
des äußeren Behälters ist
ebenfalls mit einem Schaummaterial, z.B. Polyurethan, gefüllt. Der
letztgenannte äußere Raum hat
jedoch eine höhere
Dichte des Schaummaterials als die Dichte des inneren Schaummaterials.
Infolgedessen bildet das eine größere Dichte
aufweisende Schaummaterial entlang den äußeren Grenzen des Behälterkörpers eine
feuer- und stoßbeständige Schicht
zwischen dem Behälterkörper und
den inneren Behältern,
während
das eine geringere Dichte aufweisende geschäumte Kunststoffmaterial für zusätzlichen
Feuer- und Stoßschutz
sorgt. Über
dem Behälterkörper ist
eine Deckplatte vorgesehen und hat diskrete Öffnungen in Übereinstimmung
mit den Mänteln
innerhalb des Behälterkörpers, wodurch
die inneren Behälter
auf einfache Weise in den Mänteln angeordnet
werden können.
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Der äußere Behälter enthält ebenfalls
eine Abdeckung, die, bei Benutzung mit dem Behälterkörper gekapselt ist. Die Abdeckung
enthält
eine Schicht aus geschäumtem
Kunststoffmaterial hoher Dichte, z.B. Polyurethan, entlang seiner
Unterseite. Mehrere nach unten offene Vertiefungen sind in dem Kunststoffmaterial
angeordnet zur Aufnahme der oberen Enden der inneren Behälter, die
durch die Öffnungen in
der Deckplatte vorstehen. Infolgedessen sind die inneren Behälter in
dem äußeren Behälter mit
stoß- und
feuerbeständigem
Schaum zwischen den inneren Behältern
und zwischen den inneren Behältern und
dem äußeren Behälter vollständig eingekapselt.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
der äußere Behälter zwei
langgestreckte im Allgemeinen geradlinige Fächer zur Aufnahme der Zinken
von einem Gabelheber, wobei die Fächer so geformt sind, dass
sie einander schneiden. Auf diese Weise kann der äußere Behälter durch
einen Gabelheber angehoben werden, wobei die Zinken des Gabelhebers
von jeder Seite des Behälters
in die Führungen
eintreten. Zusätzlich
sind ein oder mehrere Stopfen, die aus einem Material gebildet sind,
das bei einer vorbestimmten Temperatur schmelzbar ist, in der Wand
des äußeren Behälters vorgesehen.
Im Falle von einem Feuer können
irgendwelche expandierenden Gase aus den geschäumten Kunststoffmaterialien
somit durch die Öffnungen
hindurch freigesetzt werden, die durch den geschmolzenen Stopfen
freigegeben sind, so dass der Behälter nicht reißt.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird ein Mehrkammer-Uranoxid-Transportbehälter bereitgestellt,
der einen äußeren Behälter und
mehrere innere Vorratsbehälter
aufweist, die in einem geordneten Feld in dem äußeren Behälter angeordnet und voneinander und
von dem äußeren Behälter im
Abstand angeordnet sind, wobei jeder innere Vorratsbehälter einen
Zylinder aufweist zur Aufnahme einer vorbestimmten Menge an Uranoxid,
wobei der Zylinder ein geschlossenes Oberteil, ein geschlossenes
Unterteil und eine zylindrische Seitenwand hat, in der ein Kerngift
und ein Kernmoderator um die Seitenwand herum aufgeschichtet sind,
wobei die Räume
zwischen den inneren Speicherbehältern
und zwischen dem inneren Vorratsbehälter und dem äußeren Behälter mit
einem Kunststoffmaterial gefüllt
sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht von einer bekannten trommelähnlichen
Tonne, die zum Transportieren von Uranoxid verwendet wird;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, wobei Teile herausgeschnitten und
im Schnitt dargestellt sind, und stellt einen Mehrkammerbehälter gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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3 ist
eine Querschnittsansicht von einem der inneren Behälter gemäß der Erfindung;
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4 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
und stellt eine geschichtete Seitenwand von dem inneren Behälter dar;
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5 ist
eine Teilquerschnittsansicht und stellt eine bevorzugte Verbindung
zwischen dem Deckel und dem Befestigungsflansch von einer bevorzugten
Form des inneren Behälters
dar;
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6 ist
eine Querschnittsansicht und stellt eine zweite Form der Verbindung
zwischen einer Wand des inneren Behälters und einem Deckel dar;
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7 ist
eine Endansicht von dem Deckel, der in dem inneren Behälter von 8 verwendet
ist;
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8 ist
eine Teilquerschnittsansicht von einem inneren Behälter und
stellt eine weitere Form der Verbindung zwischen dem Deckel und
dem inneren Behälter
dar;
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9 ist
eine Draufsicht auf den äußeren Behälterkörper;
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10 ist
eine Seitenansicht von dem äußeren Behälterkörper;
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11 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
von einem schmelzbaren Stopfen, der in der Seitenwand von dem äußeren Behälterkörper ausgebildet
ist;
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12 ist
eine Ansicht von unten, wobei Teile herausgeschnitten sind, und
stellt die Unterseite von einer Abdeckung für den Behälterkörper dar;
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13 ist
eine Seitenansicht von der in 12 dargestellten
Abdeckung; und
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14 ist
eine Teilseitenansicht, wobei Teile aufgeschnitten und im Schnitt
gezeigt sind, von dem hier beschriebenen Behälter.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Es
wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 Bezug
genommen, wo ein bekannter Behälter,
der allgemein mit 10 bezeichnet ist, zum Transport von
Uranoxid dargestellt ist. Der Behälter 10 enthält einen
inneren Kanister 12, in dem Uranoxid angeordnet ist, einen äußeren Behälter 14, der
den inneren Kanister 12 umgibt und einen lösbaren Deckel 16 aufweist,
zusammen mit einem Isoliermaterial, im Allgemeinen ein Kunststoffmaterial,
das zwischen der äußeren Wand
und dem Deckel und dem inneren Kanister 12 angeordnet ist.
Der Behälter 10 ist
im Allgemeinen eine Standard-55-Galonen-Trommel und ist für Jahre
als ein Standard-Transportbehälter für Uranoxid
verwendet worden.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, wo ein Behälter dargestellt
ist, der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut und allgemein mit 20 bezeichnet ist
und einen äußeren Behälterkörper 22 und
einen Deckel 24 aufweist. Der Behälterkörper 22 ist im Allgemeinen
geradlinig, hat Seiten-, Boden- und Deckwände 26, 28 bzw. 30 zum
Einschließen von
mehreren inneren Behältern,
die in 3 allgemein mit 32 bezeichnet sind, in
einem geordneten Feld innerhalb des äußeren Behälterkörpers 22. Innerhalb
des Behälterkörpers 22 befinden
sich mehrere Kammern, die vorzugsweise durch Kontaminationshülsen 34 gebildet
sind, in denen die inneren Behälter
zum Transport aufgenommen werden. Bevor der äußere Behälterkörper und die Abdeckung dafür im Einzelnen
beschrieben werden, folgt eine Beschreibung der inneren Behälter 32.
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Gemäß den 3 und 4 weist
jeder der inneren Behälter
eine Bodenwand, einen oberen Deckel L und eine zylindrische Seitenwand 38 auf.
Die Bodenwand 36 und auch die inneren und äußeren Wände 40 und 42,
die die Seitenwand 38 bilden, sind aus rostfreiem Stahl
hergestellt. Zwischen den inneren und äußeren Wänden 40 und 42 der
Seitenwand 38 ist eine geschichtete Anordnung angeordnet,
die vorzugsweise ein Kerngift 44 und einen Kernmoderator 46 aufweist.
Wie am besten in 4 dargestellt ist, liegt das
Kerngift 44 über
der Außenfläche von der
Innenwand 40, und der Kernmoderator 46 liegt über der
Außenfläche von
dem Kerngift 44. Das Kerngift 44 ist vorzugsweise
Kadmium zum Absorbieren von Neutronen, während der Kernmoderator 46 vorzugsweise
ein Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyäthylen, ist. Optional ist für einen
zusätzlichen
Feuerschutz eine Keramikschicht 48 zwischen dem Kernmoderator 46 und
der Außenwand 42 der Seitenwand 38 angeordnet.
Somit sind das Kerngift und der Kernmoderator und das Keramikmaterial,
wo es vorgesehen ist, sandwichartig zwischen den inneren und äußeren Wänden 40 bzw. 42 der
Seitenwand 38 angeordnet. Die Bodenwand 36 und
der Deckel L enthalten vorzugsweise kein Kerngift und Moderator oder
Keramikmaterial, sondern können
diese Substanzen enthalten, wenn es gewünscht wird. Das Uranoxid kann
in Eimern P angeordnet sein, die sich in den inneren Behältern 32 befinden,
wobei in 3 drei derartige Teile P dargestellt
sind.
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In
den 5–8 sind
drei unterschiedliche Typen von Verbindungen zwischen dem Deckel L
und der Seitenwand 38 des inneren Behälters 32 dargestellt.
In 5 ist die Seitenwand 38 nach außen gerollt,
um einen mit einem Radius versehenen Befestigungsflansch 50 zu
bilden. Der Deckel La enthält
einen ringförmigen
Randkanal 52, der über
dem gerollten Flansch 50 liegt. Zwischen dem Deckel La und
dem Flansch 50 können
geeignete Dichtungen vorgesehen sein. Der Deckel in dieser Form
kann durch eine Platte 54 verstärkt sein, die auf den Boden des
Deckels geschweißt
ist. Eine geeignete Klemme, wie beispielsweise eine C-förmige Ringklemme,
nicht gezeigt, kann um den Kanal 52 und den Flansch 50 herum
angeordnet sein, um den Deckel La an dem Behälter 32 zu befestigen.
Weiterhin kann eine geeignete Dichtung, wie beispielsweise eine
O-Ringdichtung, nicht gezeigt, zwischen dem Flansch 50 und
dem Kanal 52 angeordnet sein, um den Behälter 32 abzudichten.
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Gemäß 6 ist
ein Befestigungsflansch 60 an der Seitenwand 38 des
inneren Behälters 32 befestigt,
vorzugsweise durch Schweißen.
Der Befestigungsflansch 60 hat einen nach außen gerichteten Ringflansch 62.
Der Deckel Lb in dieser Form hat einen radial nach außen gerichteten
Flansch 64, um über
dem Flansch 62 zu liegen. Zwischen den zwei Flanschen 62 und 64 ist
eine O-Ringdichtung 66 vorgesehen. Der Deckel Lb enthält auch
mehrere Griffelemente 68, die von der Außenfläche des
Deckels vorstehen, wodurch die inneren Behälter 32 durch eine
Maschine, beispielsweise Krane, gehandhabt werden können.
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Um
den Deckel Lb in 6 an dem Befestigungsflansch 60 zu
befestigen, ist eine Ringklemme 70 mit einer im Allgemeinen
C-förmigen
Konfiguration um die einander gegenüberliegenden verbundenen Flansche 62 und 64 gewickelt,
wobei gegenüberliegende
Enden aneinander angeschweißt
sind. Ein äußeres Klemmband 72 ist
auf dem Umfang um die Klemme 70 herum befestigt, wobei
das Band 72 ein Schraub-Befestigungsglied an seinen gegenüberliegenden
Enden hat, das durch einen Schraubvorgang das Band 72 um
die Klemme 70 herum festzieht.
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Gemäß den 7 und 8 weist
der Deckel Lc einen im Allgemeinen ebenen Deckel auf, der mehrere
Schraublöcher
um seinen Umfang herum aufweist. Die Seitenwand des inneren Behälters befestigt
einen Flansch 74, der Blindschraublöcher 76 enthält. Eine
Ringdichtung 78, die vorzugsweise aus Silikongummi gebildet
ist, ist zwischen dem Deckel Lc und dem Befestigungsflansch 74 vorgesehen
und hat Öffnungen 80 in Übereinstimmung
mit den Öffnungen
und Vertiefungen in dem Deckel und dem Befestigungsflansch. Nach
dem Aufbringen des Deckels Lc auf den Befestigungsflansch 74 und
einer Ausrichtung der Schraublöcher
und Dichtungslöcher miteinander,
können
die Bolzen 82 in den Befestigungsflansch geschraubt werden,
um den Deckel an dem inneren Behälter
zu befestigen.
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Es
wird nun auf die 2 und 9 Bezug genommen;
wie zuvor ausgeführt
wurde, enthält
der äußere Behälterkörper 22 mehrere
aufrecht stehende Hülsen 34,
die Kontaminationsgrenzen bilden: Die Hülsen 34 haben offene
obere Enden zur Aufnahme der inneren Behälter. Somit kann jede Kontamination innerhalb
der Hülsen 34 auf
einfache Weise entfernt werden aufgrund der glatten Kontaminationstrennflächen. Wie
dargestellt ist, sind die Kammern in dem äußeren Behälterkörper, die die inneren Behälter aufnehmen,
in einem geordneten Feld und vorzugsweise in einem 3×3 Feld
angeordnet. Ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein geschäumtes Polyurethanmaterial,
umgibt die Hülsen 34 und
füllt die
verbleibenden Abschnitte des Volumens des Behälterkörpers 22. Der Polyurethanschaum
ist in dem Inneren des Behälterkörpers 22 in
zwei unterschiedlichen Dichten vorgesehen. Ein erster Schaum 90 ist
zwischen den Hülsen 34 vorgesehen,
d.h. in den Zwischenräumen
zwischen den Hülsen 34,
und er hat eine gewisse Dichte, beispielsweise 96–160 kg/m3 (6–10
Ibs/ft3). Ein Polyurethanschaum 92 mit
höherer Dichte
ist zwischen den Seitenwänden 26 des äußeren Behälterkörpers 22 und
der inneren Oberfläche von
dem eine geringere Dichte aufweisenden Polyurethanschaum vorgesehen.
Dieser zweite Schaum mit einer höheren
Dichte kann eine Dichte von etwa 240 kg/m3 (15
Ibs/ft3) haben. Es wird deutlich, dass der
Schaum den Behälter
verstärkt
und nicht nur für Feuerbeständigkeit
sondern auch Stoßabsorption sorgt.
Der eine höhere
Dichte aufweisende Schaum 92 liegt über der Bodenwand 28 des äußeren Behälterkörpers 22,
wie es in 10 dargestellt ist. Somit sind
die inneren Behälter,
wenn sie in den Hülsen 34 angeordnet
sind, von den Seitenwänden 26 durch
die sowohl eine hohe als auch niedrige Dichte aufweisenden Schäume angeordnet,
während
die Behälter durch
den Schaum hoher Dichte im Abstand von der Bodenwand angeordnet
sind.
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Bevor
der äußere Behälterdeckel 24 erläutert wird
und indem weiterhin auf 2 Bezug genommen wird, hat der
Boden des Behälters
zwei longitudinal verlaufende, geradlinige Führungen 96, die sich
durch die Seite des Behälters öffnen. Die
Führungen 96 sind
im Abstand voneinander angeordnet, um durch ihre offenen Enden die
Zinken von einem Gabelheber aufzunehmen. Da sich die Führungen 96 in
Paaren durch jede der vier Seiten des Behälters öffnen, wird deutlich, dass
der Behälter
durch einen Gabelheber von jeder Seite des Behälters angehoben werden kann.
Zusätzlich
sind Kunststoffstopfen 98 (2 und 11)
durch die Seitenwände 26 an einer
oder mehreren Stellen um den äußeren Behälterkörper 22 herum
angeordnet. Die Stopfen sind aus einem Material gebildet, das bei
einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, wobei der Stopfen, wenn
er schmilzt, die Öffnung
durch die Seitenwand 26 freigibt und für eine Verbindung zwischen
dem Inneren des Behälters
und seiner Umgebung sorgt. Sollte also der Behälter hohen Temperaturen ausgesetzt werden,
wie beispielsweise einem Feuer, können irgendwelche Gase, die
aus dem erwärmten
Kunststoffmaterial in dem Behälter
erzeugt werden, abgelassen werden, wodurch ein Reißen des äußeren Behälters 22 verhindert
wird. Weiterhin sind mehrere vorstehende Schraubsockel 100 entlang
dem Inneren der Seitenwände
an im Abstand angeordneten Stellen vorgesehen, um die Schraubbolzen
aufzunehmen für
eine Befestigung des Deckels 24 an dem äußeren Behälterkörper 22. Es wird deutlich,
dass die inneren Behälter 32 eine
größere Länge haben als
die Länge
der Hülsen 34,
wodurch die oberen Grenzen der inneren Behälter durch die Öffnungen
in der Deckwand 30 von dem äußeren Behälterkörper 22 ragen.
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Gemäß den 12 und 13 enthält der Deckel 24 eine
Deckwand 102, vier Seitenwände 104, die von der
Deckwand 102 herabhängen,
und vier verstärkende
Eckstücke 106,
die an den Ecken des Deckels 24 gebildet sind. Der Deckel 24 enthält auch
mehrere Schraublöcher
zur Aufnahme der Bolzen 106, um den Deckel 24 mit
dem Körper 22 zu
verschrauben.
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Entlang
der Unterfläche
der Deckwand 102 des Deckels 24 ist ein geschäumtes Kunststoffmaterial 110 vorgesehen,
wie beispielsweise der eine hohe Dichte aufweisende Polyurethanschaum,
der um die Grenzen des Behälterkörpers herum
ausgebildet ist. Mehrere Vertiefungen 112 (13)
sind in der Unterseite des geschäumten
Kunststoffmaterials 110 in Übereinstimmung mit den Öffnungen
durch die Deckwand 30 des Behälterkörpers ausgebildet, um die oberen
Grenzen der inneren Behälter
aufzunehmen. Wie in 13 dargestellt ist, sind die
Vertiefungen 112 mit einer komplementären Form zu der Form des oberen
Endes der inneren Behälter
geformt. Die Vertiefungen sind auch geformt, um die Bolzen für die Klemmen
auf den Behälterdeckeln
aufzunehmen, so dass, wenn die inneren Behälter in den Hülsen 34 aufgenommen
sind und der Deckel auf den Behälterkörper 22 aufgebracht
ist, die inneren Behälter 32 sicher
in dem Behälter 20 befestigt
sind.
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Die
Erfindung wurde zwar in Verbindung mit dem beschrieben, was gegenwärtig als
das praktikabelste und bevorzugte Ausführungsbeispiel betrachtet wird,
es ist aber verständlich,
dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist,
sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Ansprüche einschließen soll.