ES2200486T3 - Dispositivo de proteccion contra las radiaciones para contenedor de transporte de materiales radiactivos y procedimiento de colocacion de tal dispositivo de proteccion. - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE PROTECCION CONTRA LAS RADIACIONES PARA CONTENEDOR DE TRANSPORTE Y/O ALMACENAMIENTO DE MATERIALES RADIACTIVOS QUE COMPRENDE VARIOS COMPARTIMIENTOS (5) METALICOS ADYACENTES FIJADOS EN LA PARED EXTERIOR DEL CONTENEDOR Y RELLENOS CON AL MENOS UN MATERIAL (10) QUE ABSORBE LOS NEUTRONES, CARACTERIZADO PORQUE CADA COMPARTIMIENTO ES UN PERFIL METALICO (5) TUBULAR DE UNA SOLA PIEZA PRACTICAMENTE CERRADA LONGITUDINALMENTE QUE PUEDE RELLENARSE CON MATERIALES QUE ABSORBEN LAS RADIACIONES (8,9) ANTES DE FIJARSE EN DICHA PARED.

Description

Dispositivo de protección contra las radiaciones para contenedor de transporte de materiales radiactivos y procedimiento de colocación de tal dispositivo de protección.

Campo técnico

La invención se refiere a un dispositivo de blindaje contra las radiaciones implantado en la superficie exterior de los contenedores de transporte o almacenaje de materias radiactivas para asegurar la seguridad.

Estado de la técnica

Los contenedores para materias radiactivas comprenden, por lo general, una cubierta de gran altura que incluye un cuerpo cilíndrico y medios de obturación que la cierran por sus dos extremos de forma estanca; en la cavidad interna así delimitada, se acoplan las citadas materias radiactivas, en particular los conjuntos combustibles irradiados o desechos vitrificados.

Esta cubierta debe aguantar mecánicamente los choques, incluso los más severos, así como asegurar una protección biológica contra las radiaciones, y asegurar una transferencia térmica para evacuar el calor emitido por las materias radiactivas.

Habitualmente, el cuerpo cilíndrico está constituido esencialmente por una virola metálica gruesa, por ejemplo a base de acero colado o forjado, fundido, o de un apilamiento en capas de diferentes metales; el espesor del cuerpo puede alcanzar varias decenas de centímetros y el peso del contenedor de 100 a 150 t.

El cuerpo incluye, con frecuencia aletas en su superficie exterior para asegurar una mejor dispersión del calor en la atmósfera.

Las aletas pueden ser fijadas mediante empernado o por soldadura, o ser formadas incluso al mismo tiempo que el contenedor cuando este último se obtiene por colada.

El cuerpo metálico grueso asegura la mayor parte de la protección biológica, pero no es, en general, suficiente para asegurar la totalidad de la protección neutrónica.

También, para mejorar la citada protección neutrónica, se conoce el hecho de recubrir el cuerpo con un material absorbedor de neutrones, por ejemplo con resinas sólidas ligeras, que en general son coladas entre las aletas conservando en éstas una dimensión suficiente para asegurar la disipación térmica.

Para evitar el envejecimiento de estas resinas, se conoce igualmente el hecho de aislarlas de la atmósfera exterior mediante su confinamiento en recintos o cajas situadas sobre el cuerpo, y equipadas con aletas de enfriamiento.

Así, la solicitud GB 2033287 describe el principio del empleo de tales cajas huecas de un material buen conductor del calor, llenas de material de pantalla neutrónica, dotadas de aletas de enfriamiento, y que rodean al cuerpo del contenedor. Estas cajas tiene una forma tal que, colocadas lado con lado, se introducen unas en otras; éstas se montan en recintos amovibles que rodean la superficie exterior del contenedor, y no directamente sobre el contenedor.

La solicitud francesa FR 2521764 describe un modo particular de realización del tipo de protección con la ayuda de cajas llenas de material de pantalla neutrónica, según se acaba de comentar. Las cajas están constituidas por perfiles de gran longitud, abiertas longitudinalmente, cuya sección recta tiene forma de V, con un ángulo en el vértice que es obtuso. Los perfiles se disponen lado con lado, paralelamente al eje del contenedor y en contacto térmico estrecho con la virola metálica, y después se sueldan a la citada virola y entre sí con el fin de formar cajas cerradas de gran longitud. Las cajas están equipadas con aletas por su cara exterior.

Después de haberse colocado sobre la virola, estas cajas se llenan a continuación individualmente con resina absorbedora de neutrones por colada a través de su extremo abierto.

Aunque estas cajas cumplen su papel de protección y de confinamiento del material que asegura el blindaje neutrónico, su confección es particularmente larga y costosa. En efecto, hay que efectuar una gran cantidad de soldaduras y el rellenado de las cajas después de que éstas han sido ya fijadas a la virola del contenedor, lo que necesita manipulaciones numerosas y delicadas de una masa muy pesada (de 100 a 500 t, como ya se ha dicho), y conlleva un aumento importante de la duración de su realización.

Así, la solicitante ha buscado un dispositivo de blindaje mediante cajas que sea más simple de realizar, con el fin de reducir el coste, y también para mejorar la seguridad de las operaciones de confección de las cajas, de su fijación directamente sobre la virola, y de su rellenado de material absorbente de las radiaciones, todo ello mejorando el contacto y la evacuación térmica. También ha buscado un procedimiento de colocación de los citados dispositivos de blindaje que es más simple y más seguro.

En el caso, cada vez más frecuente, de que los índices de combustión de conjuntos de combustible se incrementan, las emisiones radiactivas de los conjuntos irradiados y de los residuos, se incrementan de manera correspondiente; los contenedores que les son destinados, tienen entonces necesidad de una protección biológica reforzada. Para absorber el incremento de las emisiones neutrónicas, es posible aumentar el espesor de materia absorbente. Por el contrario, para la radiación gamma, no es siempre posible absorberla mediante un aumento del espesor de la virola de acero, lo que se haría ya sea en detrimento de la capacidad del contenedor, o ya sea en detrimento de su peso y de sus dimensiones, debiendo estas últimas mantenerse adaptadas al transporte por las vías públicas.

Es por ello que se prefiere añadir a la virola espesores de un metal denso (por ejemplo, de plomo), interpuestos entre la virola y el absorbedor de neutrones.

Así, la solicitante ha buscado igualmente un dispositivo simple de llevar a cabo, que permita aumentar la protección biológica de los contenedores.

En el documento DE-A-36 20 737, se describe un contenedor destinado al transporte y almacenaje de residuos radiactivos. Este contenedor comprende un recipiente exterior de hierro fundido, que contiene nódulos de grafito y que forma una pantalla contra las radiaciones gamma y neutrónica, así como un recipiente interior de acero, recibido en una cavidad definida en el recipiente exterior y que contiene un cesto capacitado para recibir los residuos radiactivos. Una estructura que cumple una función de moderador frente a los neutrones, se encuentra recibida en un espacio anular formado entre los dos recipientes. Esta estructura está formada por un cierto número de anillos de polietileno segmentados y superpuestos, entre los que se colocan elementos abiertos de mantenimiento de los citados anillos, realizados con aluminio y que presentan una sección en forma de H.

Por último, el documento FR-A-2 454 157 describe un contenedor de transporte y de almacenamiento de conjuntos de combustible nuclear ya usados. El contenedor comprende un recipiente blindado, en torno al cual se ha dispuesto una funda de enfriamiento con nervios, formada con dos a cuatro elementos ensamblados entre sí. Cada uno de estos elementos comprende dos secciones concéntricas de paredes cilíndricas metálicas, unidas entre sí por medio de travesaños conductores del calor, con el fin de definir células longitudinales cerradas por sus extremos y rellenas de un material absorbente de neutrones.

Descripción de la invención

La invención consiste en un dispositivo de protección contra las radiaciones para un contenedor de transporte y/o almacenamiento de materias radiactivas, incluyendo el dispositivo una pluralidad de cajas metálicas adyacentes, rellenas con al menos un material que absorbe los neutrones, comprendiendo cada caja una cara interior conformada en la cara exterior del contenedor, una cara exterior y partes que unen las citadas caras interior y exterior, que se caracteriza porque cada una de las cajas es un perfil tubular independiente, de una sola pieza cerrada longitudinalmente, en el que las citadas partes son caras laterales en contacto con las caras laterales de los perfiles adyacentes, comprendiendo el dispositivo, además, medios para fijar individualmente cada uno de los perfiles sobre la cara exterior del contenedor.

El contenedor comprende, en general, una virola metálica gruesa cilíndrica de gran longitud, en cuya cara exterior se ha fijado una pluralidad de perfiles tubulares cerrados, o huecos, de una sola pieza, según la invención.

El citado perfil tiene típicamente una sección recta poligonal cerrada, con preferencia de cuatro lados que corresponden con cuatro caras longitudinales, y que puede estar cerrada por sus extremos. Habitualmente, se obtiene por estirado directo, y no incluye ninguna soldadura longitudinal ni ningún otro medio de cierre. La ausencia de soldadura longitudinal o de cualquier otro medio de cierre equivalente, garantiza en la caja una estanquidad perfecta sin riesgo alguno de alterarse, y mantiene la integridad de sus propiedades de pantalla neutrónica.

Por lo general, es de metal, con preferencia buen conductor del calor, tal como de aluminio o sus aleaciones, cobre o sus aleaciones, .... Se fija a la citada cara externa de la virola, paralelamente a su eje, típicamente mediante fijación con pernos, con el fin de que exista un buen contacto térmico entre la citada caja y dicha virola, y entre las cajas adyacentes. El conjunto de cajas adyacentes cubre, en general, la totalidad de la superficie externa de la virola.

La cara externa de la caja en contacto con el aire del ambiente, está dotada ventajosamente de aletas de refrigeración estiradas con el perfil o fijadas sobre éste por cualquier otro medio.

El contacto íntimo por medio de una superficie de contacto importante entre el perfil y la virola, permite una evacuación mejorada del calor.

El perfil se rellena de material de pantalla neutrónica, por ejemplo mediante colado de una resina con un alto índice de hidrógeno.

Pero la invención es, sobre todo, ventajosa cuando se hace necesario aumentar la protección contra las radiaciones gamma. También es particularmente simple de adaptar al interior de cada perfil que constituye la caja, con anterioridad a su rellenado con la resina y su fijación sobre el contenedor, al menos una placa metálica, habitualmente un metal pesado como el plomo o sus aleaciones, o un sándwich de placas de diferentes metales elegidos y ensamblados de modo que se obtenga simultáneamente una protección biológica óptima y una buena solidez del montaje. Esta placa está situada lo más cerca posible de la pared del contenedor, es decir, típicamente en contacto con la pared del perfil que apoya sobre la virola. Generalmente se utiliza una placa de plomo recubierta con una placa de acero protectora para facilitar su fijación; esta última se realiza generalmente con la ayuda de bulones que atraviesan las placas de acero, de plomo, y la pared de la caja en contacto con la virola, atornillados a la citada virola. Un dispositivo de este tipo permite, en caso de choque, retener mejor la placa de plomo evitando que llegue a cargar directamente las paredes de la caja con el riesgo de deformarlas.

La invención se refiere igualmente a un procedimiento de colocación en su lugar de un dispositivo de protección contra las radiaciones para un contenedor de transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos que incluye una pluralidad de cajas metálicas adyacentes, fijadas a la pared exterior del contenedor, y que contiene al menos un material absorbente de neutrones, que se caracteriza porque se introduce en la caja al menos un material de pantalla biológica, y porque a continuación se fija la citada caja contenedora del material de pantalla biológica sobre la pared exterior de dicho contenedor.

Así, la colocación del dispositivo según la invención, resulta particularmente simple y puede efectuarse en dos tiempos. Es suficiente, en principio, con instalar opcionalmente la placa de plomo y/o de cualquier otro metal, y colar a continuación el citado material de pantalla neutrónica directamente al interior del perfil; el perfil así preparado, se fija después sobre la virola del contenedor.

Se puede también, después de haber instalado opcionalmente las placas de metal en la caja, lo que constituye la operación más delicada, fijar el perfil así equipado sobre la virola, y colar a continuación el material de pantalla neutrónica.

También se puede, de manera más convencional, en caso de que no se haya utilizado ninguna placa de metal, fijar primero el perfil y rellenarlo después con material de pantalla neutrónica.

Se aprecia que, en todos los casos, no se hace necesaria ninguna soldadura para cerrar longitudinalmente la caja o fijarla a la virola, lo que facilita el montaje y disminuye el coste. Las operaciones de mantenimiento necesarias para el guarnecido y rellenado de la caja, pueden hacerse igualmente manipulando por separado el perfil sin que haya sido aún fijado sobre la virola; las mismas resultan así más fáciles y más seguras.

Las operaciones de empernado de la caja sobre la virola, pueden hacerse por medio de lumbreras practicadas en la cara del perfil opuesta a la que está en contacto con la virola, lumbreras que son después taponadas de nuevo, de manera conveniente. Cuando se prevé colar la resina en la caja con anterioridad a fijarla, resulta ventajoso instalar tubos de paso a la altura de las citadas lumbreras, con el fin de mantener el acceso a la resina colada para la fijación con pernos; tras la fijación, este espacio vacío puede ser taponado de nuevo con la resina.

Asimismo se aprecia que la instalación de placas de plomo en un dispositivo como el de la patente FR 2521764 citada en lo que antecede, resultará difícil de llevar a cabo, puesto que las operaciones correspondientes deberían hacerse siempre que el contenedor haya sido ya equipado con las citadas cajas.

La figura 1 ilustra el dispositivo según la invención. La misma representa un contenedor para material radiactivo, visto en corte, y el detalle de una vista, siempre en corte, de dos cajas adyacentes según la invención.

Con (1) se aprecia la virola metálica gruesa, normalmente de acero, que forma el cuerpo del contenedor en cuya cavidad (2) se han depositado las materias radiactivas. El contenedor se maneja con la ayuda de ejes (3) fijados a la virola (1). Una pluralidad de cajas (4) según la invención recubren la pared exterior de la virola (1).

Cada una de éstas se encuentra esencialmente constituida por un perfil (5) metálico hueco, cerrado longitudinalmente, que incluye 4 caras de gran longitud; se han dispuesto aletas (6) de refrigeración sobre la cara exterior de los citados perfiles. La cara interior (7) ha sido conformada en la cara exterior de la virola (1) de manera que asegura un buen contacto térmico.

En el interior de cada caja, se ha instalado una placa de plomo (8) en contacto con la cara interior (7); esta placa está recubierta con una chapa de acero (9) de protección. El conjunto del perfil (5) y de las placas (8, 9), ha sido fijado a la virola (1) con la ayuda de bulones (11). El espacio interior restante del perfil (5), se ha rellenado con una resina (10) que forma la pantalla neutrónica; en (12) se ve un tubo de paso que permite la fijación con pernos a partir de la cara exterior del perfil (5), a través de la resina, cuando ésta ha sido colada en el perfil (5) con anterioridad al empernado.

Claims (10)

1. Dispositivo de protección contra las radiaciones para contenedor de transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, que incluye una pluralidad de cajas (4) metálicas adyacentes, rellenas con al menos un material (10) absorbente de neutrones, comprendiendo cada caja (4) una cara interior (7) conformada en la cara exterior del contenedor, una cara exterior y partes que unen las citadas caras interior (7) y exterior, caracterizado porque cada una de las cajas (4) consiste en un perfil (5) tubular independiente, de una sola pieza cerrada longitudinalmente, en el que las citadas partes son caras laterales que están en contacto con las caras laterales de los perfiles (5) adyacentes, comprendiendo el dispositivo, además, medios (11) para fijar individualmente cada uno de los perfiles (5) sobre la cara exterior del contenedor.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque cada perfil (5) es de un metal elegido en el grupo que comprende aluminio, cobre, y sus aleaciones.

3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque cada perfil (5) incluye aletas (6) de enfriamiento.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de fijación consisten en bulones (11).

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada perfil (5) contiene al menos una placa metálica (8, 9) que constituye una pantalla a la radiación gamma, situada lo más cerca posible de la pared del contenedor.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque cada placa metálica (8) que forma la pantalla a la radiación gamma, es de metal pesado.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el metal pesado se elige en el grupo que comprende el plomo y sus aleaciones.

8. Contenedor para el transporte y/o almacenamiento de material radiactivo, que comprende un dispositivo que incluye una pluralidad de cajas (4) metálicas adyacentes, rellenas con al menos un material (10) absorbente de neutrones, incluyendo cada caja (4) una cara interior (7) conformada en la cara exterior del contenedor, una cara exterior y partes que unen las citadas caras interior (7) y exterior, caracterizado porque comprende un dispositivo según la parte caracterizadora de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Procedimiento de colocación de un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, sobre la pared exterior de un contenedor de transporte y/o almacenamiento de materiales radiactivos, caracterizado porque comprende al menos una etapa de introducción en cada caja, de al menos un material (8, 9) que forma pantalla biológica, seguida de una etapa de fijación de dicha caja rellena de material de pantalla biológica sobre la pared exterior de dicho contenedor.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se introduce en la caja, al menos una placa metálica (8) que forma una pantalla a la radiación gamma, y que se fija después la citada caja sobre la citada pared rellenándose con material absorbente de los neutrones.