ES2273828T3 - Dispositivo de estabilizacion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de estabilización (1) para su inclusión en un apilamiento de contenedores (151, 152) en los que se retienen residuos peligrosos, comprendiendo el dispositivo de estabilización una mesa (2) para soportar un contenedor en el apilamiento y una base (3) en la que se monta la mesa, caracterizado porque la mesa está dotada de una serie de patas (4) dependiendo de las mismas para definir la superficie inferior, estando dicha superficie inferior en contacto con una superficie superior de la base a efectos de desplazarse para permitir el movimiento relativo de la mesa respecto a la base.
Description
Dispositivo de estabilización.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de estabilización de contendores colocados en
formaciones apiladas. Especialmente, la invención se refiere a un
dispositivo de estabilización para incorporar a un apilamiento de
contenedores, a fin de ayudar a la estabilidad del apilamiento
cuando esté sometido a fuerzas externas, tal como las resultantes
de un suceso sísmico.
En un método conocido de almacenamiento de
residuos radiactivos, el residuo se coloca en una caja y se cubre
con una lechada de cemento que se inyecta en la caja. Después del
período de curado se introduce una capa de lechada en la caja para
sellar el residuo y quitar el espacio libre donde pueden acumularse
gases. Después de un nuevo periodo de curado, se fija una tapa en
la caja, sometiéndose a continuación a un proceso de
descontaminación. Las cajas son transferidas a un edificio de
almacenamiento fuertemente blindado donde se depositan en filas de
apilamientos verticales mediante una grúa operada remotamente.
En un sistema de almacenamiento alternativo, el
residuo es encapsulado en una matriz de cemento en el interior de
un bidón de acero inoxidable. Varios bidones se colocan en una caja
metálica y con las cajas metálicas se forma un apilamiento vertical
utilizando una grúa accionada desde posición remota.
Las cajas o las cajas metálicas pueden tener que
estar almacenadas por períodos de tiempo muy largos de, por
ejemplo, 100 años. Durante este período, es deseable que el edificio
de almacenamiento y los apilamientos de cajas o de cajas metálicas
sean capaces de resistir no solamente las cargas de operación, sino
también los terremotos y otras condiciones ambientales
extremas.
La patente US4793105 describe un sistema para
proteger un edificio contra las fuerzas generadas por un terremoto.
La superestructura se desplaza horizontalmente a lo largo de un
sistema de placas movibles dispuestas en la interfase entre la
superestructura y los cimientos. Un sistema en sandwich de tres
niveles de placas de baja fricción dispuesta por debajo de cada
columna, interconectado por un sistema de abrazaderas, restringe el
movimiento de las columnas y paredes únicamente a una combinación de
movimientos rectilíneos y ortogonales. Un primer conjunto de
abrazaderas logra un movimiento lineal entre la placa media y
superior en una primera dirección y un segundo conjunto de
abrazaderas logra un movimiento lineal entre la placa media e
inferior en una segunda dirección lineal que es perpendicular a la
primera dirección sin giro de torsión alrededor del eje vertical.
Colocando un material de baja fricción bajo la placa superior
concéntrica con la línea central de la columna, no se introducen
cargas excéntricas significativas en la columna. Las fuerzas
derivadas de las tensiones de sustentación vertical también están
significativamente controladas por los brazos y las pestañas de
agarre, dispuestos en las abrazaderas.
La patente US4593526 describe un sistema de
turbina en el que la turbina está unida con un componente auxiliar,
tal como un recalentador-separador de humedad (MSR),
mediante una tubería que se extiende sobre una distancia
considerable, y los soportes respectivos de la turbina y el MSR
están sujetos a un movimiento diferencial durante una sacudida
sísmica. La turbina está sostenida rígidamente en sus cimientos,
mientras que el MSR tiene un soporte flotante en sus cimientos que
incluye placas corredizas permanentemente lubricadas entre los pies
del MSR y los cimientos del MSR. Además, se utilizan amortiguadores
viscoelásticos en lugares separados, entre el MSR y las placas de
acero estructural, que están rígidamente unidos en un extremo de los
cimientos de la turbina. Los amortiguadores permiten el movimiento
adecuado del MSR para la protección de las tuberías dispuestas por
encima y por debajo, debido a la expansión y contracción térmica,
pero minimiza el movimiento relativo del MSR y los cimientos de la
turbina durante una carga sísmica.
El resumen de la patente japonesa JP9210121
describe un dispositivo adecuado para resolver el problema de
suprimir las fuerzas de tracción aplicadas en una estructura, y un
soporte deslizable horizontal que soporta un dispositivo, en todas
las direcciones, intercalando una pieza de contacto cercana entre
una pieza de contacto superior fijada en el lado de la superficie
inferior de la estructura superior, y una pieza de contacto inferior
fijada a lo largo de la superficie superior de la estructura
inferior, y conduciéndose éstas sobre un plano de contacto unas
sobre otras. Más específicamente, se intercala un dispositivo de
sustentación en una capa base de aislamiento formada entre una
estructura superior y una estructura inferior. Una pieza de contacto
superior, fijada en la superficie inferior de la estructura
superior, y una pieza de contacto inferior, fijada en la superficie
superior de la estructura inferior, se cruzan en una primera
dirección axial y en una segunda dirección axial. Una pieza de
contacto intermedia se intercala en la parte de intersección, la
pieza de contacto superior y la pieza de contacto inferior se
deslizan horizontalmente conectadas en la primera dirección axial y
segunda dirección axial de la superficie plana por medio de la pieza
de contacto intermedia. El balanceo es absorbido y emitido por
deformaciones a la derecha e izquierda de cada amortiguador laminado
de caucho interpuesto en una posición adecuada de la capa base de
aislamiento, reduciéndose la oscilación aplicada en la estructura
superior, y las fuerzas de tracción generadas por alivio y volcado
en la estructura superior, y soportándose de forma similar cada
dispositivo de soporte.
Un objeto de la presente invención es dar a
conocer un dispositivo para el almacenamiento de materiales
peligrosos, en el que un apilamiento de contenedores, que contienen
el material, permanece estable cuando se somete a fuerzas externas,
tal como las generadas durante un terremoto.
De acuerdo a un aspecto de la invención se da a
conocer un dispositivo estabilizador tal como el reivindicado en la
reivindicación 1. En las reivindicaciones subsidiarias dependientes
de la reivindicación 1 se dan a conocer otras características del
dispositivo.
En un segundo aspecto de la invención, se da a
conocer un sistema de almacenamiento tal como el reivindicado en la
reivindicación 14.
A continuación se describe la invención, a modo
de ejemplo, haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las
cuales:
La figura 1 es una vista en planta del
dispositivo estabilizador para incluir en un apilamiento de
contenedores de acuerdo a un aspecto preferente de la
invención;
La figura 2 es una vista lateral del dispositivo
estabilizador mostrado en la figura 1;
La figura 3 es una vista de una sección en
planta del dispositivo estabilizador según la línea de corte
III-III mostrada en la figura 2;
La figura 4 es vista de una sección lateral del
dispositivo estabilizador según la línea de corte
IV-IV mostrada en la figura 3;
La figura 5 es una vista parcial de una sección
lateral del dispositivo estabilizador según la línea de corte
V-V mostrada en la figura 1, y
La figura 6 ilustra el dispositivo estabilizador
como el mostrado en las figuras 1 a 5 cuando se incluye en un
sistema de almacenamiento que contiene un apilamiento de
contenedores.
Con relación a las figuras 1 y 2, se muestra el
dispositivo estabilizador (1) diseñado para su inclusión en un
sistema de almacenamiento que comprende un apilamiento vertical de
contenedores que contienen material peligroso. El dispositivo (1)
ayuda a mantener la estabilidad del apilamiento de contenedores
cuando el apilamiento se somete a fuerzas externas, como las
resultantes de un terremoto.
El dispositivo estabilizador (1) comprende una
mesa (2) y una base (3), teniendo ambas forma rectangular, tal como
se aprecia en la vista en planta de la figura 1. Soldada por debajo
de la mesa (2), y en cada esquina, hay una pata (4) de sección
transversal circular. Las cuatro patas (4) apoyan en cuatro placas
superficiales (5) soldadas en las esquinas de la base (3). La
superficie inferior de la pata (4) y la superficie superior de las
placas (5) están cubiertas con un lubricante sólido a fin de
proporcionar las deseadas propiedades de fricción entre las
superficies de contacto. El tipo de lubricante seco empleado debe
ser resistente a la degradación en un ambiente altamente
radiactivo, proporcionando al mismo tiempo el coeficiente de
fricción requerido entre las superficies de contacto. Los
materiales apropiados incluyen materiales compuestos de carbono,
polietereteracetona (peek) y disulfuro de molibdeno. El lubricante
seco preferente es disulfuro de molibdeno que proporciona un
deseado coeficiente de fricción bajo, dentro del rango de 0,05 a 0,1
y que es resistente a la degradación bajo condiciones
radiactivas.
En una realización alternativa, las placas
superficiales (5) pueden incorporar, o ser reemplazadas por,
rodamientos, tal como cojinetes de rodillo.
La mesa (2) está prensada a partir de una placa
de acero inoxidable a fin de formar un resalte en el borde (6) y un
relieve en la región central (7). Tal como se aprecia mejor en la
figura 5, una placa de retención (8), localizada en la región
central (7), es asegurada por tornillos (9) en cuatro barras de
retención (10). Estas barras están soldadas por su parte inferior a
la base (3). La placa de retención (8) y las barras (10) mantienen
juntas la mesa (2) y la base (3) durante los procesos de instalación
y desmontaje. Cada una de las barras de retención (10) está
realizada con una longitud que sea suficiente para asegurar que la
placa de retención (8) se sitúa por encima de la región central (7)
de la mesa (2). Para permitir el movimiento relativo de la mesa (2)
respecto a la base (3), se han previsto unos orificios libres (11)
alrededor de las barras de retención, en la región central (7).
En cada esquina de la mesa (2) hay un agujero
rectangular (12) que permite al dispositivo (1) ser manejado por el
equipo de elevación.
Para asegurar que la base (3) tiene la
suficiente rigidez, se sueldan diagonalmente sobre la base unas
secciones en forma de canal (13). En cada esquina de la base (3),
desde el fondo de la sección acanalada (13), se extiende una
prolongación para posicionamiento (14). Cuando el dispositivo (1) se
incorpora en un apilamiento de contenedores (151), (152), tal como
se observa en la figura 6, los elementos laminares (14) se colocan
sobre las ranuras previstas en el contenedor inferior (15),
bloqueando de este modo el dispositivo en su posición.
Tal como se observa mejor en las figuras 3 y 4,
un tope (16) de sección transversal circular se extiende desde el
fondo de la región central)7 de la mesa (2).
Alternativamente, el tope (16) puede tener una sección transversal
cuadrada. Alrededor del tope (16) se disponen cuatro amortiguadores
elásticos equidistantes (17). Cada amortiguador (17) comprende un
soporte (18) montado en la superficie superior de la base (3). Se
monta un émbolo de resorte (19) deslizable en el soporte (18), que
tiene una cabeza (20) separada de la superficie del tope (16). Un
resorte helicoidal (21) que rodea al émbolo (19) se comprime entre
la cabeza (20) y el soporte (18), de modo que el émbolo está
dirigido por el resorte hacia el tope (16). El movimiento del émbolo
(16) se modera por el tornillo (22) dispuesto en el émbolo, estando
el resorte (21) situado de tal forma que se establece un espacio de
20 mm entre la cabeza (20) y la superficie del tope (16).
Los cuatro amortiguadores (127) se utilizan con
doble propósito; en primer lugar, aseguran que la mesa (2) esté
centrada y, en segundo lugar, durante un terremoto, ejercen una
fuerza que es suficiente para superar el límite de fricción entre
la mesa y la base, moviendo de este modo la mesa hacia atrás a su
posición central.
En uso, el dispositivo de estabilización (1) se
incorpora a un sistema de almacenamiento que comprende un
apilamiento de contenedores, dos de los cuales (151), (152) se
indican en la figura 6. Los contenedores (151), (152), que tienen
forma de cajas con una capacidad de 3 m^{2}, están dispuestos uno
encima de otro formando un apilamiento vertical, por ejemplo, de
nueve contenedores. Cada contenedor contiene una cantidad de residuo
peligroso en forma de residuos radiactivos encapsulados.
De forma ventajosa, el dispositivo de
estabilización (1) puede situarse entre el contenedor más alto (151)
y el contenedor anterior inferior (152).
Una grúa operada a distancia, utilizando los
orificios (12) de la mesa (2), deposita el dispositivo de
estabilización (1) en la parte superior del contenedor (152) para
que los salientes (14) se sitúen y se bloqueen en los orificios
previstos en la parte superior del contenedor (152). A continuación,
la grúa coloca un nuevo contenedor (151) sobre la mesa (2).
El peso del contenedor (151) se soporta por las
cuatro patas (4) que descansan en la superficie de las cuatro
placas (5).
Si el apilamiento se somete a las fuerzas
externas resultantes de un terremoto, la mesa (2) y el contenedor
(151) que la sostiene de este modo, deslizan sobre la base (3). Como
resultado de este movimiento, el émbolo (16) entra en contacto con
la cabeza (20) y como mínimo con uno de los amortiguadores (17). La
fuerza contraria ejercida por el resorte (21) del amortiguador
contactado es suficiente para superar la fuerza de fricción de
limitación entre las superficies lubricadas en contacto de la pata
(4) y la superficie de las placas (5). De este modo, la mesa (2)
retrocede a su posición central. Para un funcionamiento efectivo del
dispositivo de estabilización (1) es deseable que la frecuencia
natural del resorte (21) sea distinta que la frecuencia natural del
apilamiento.
El espacio libre entre los amortiguadores (17) y
el émbolo (16) induce un tiempo de retardo en el mecanismo,
asegurándose de este modo que las fuerzas están desfasadas con las
creadas por el terremoto. Por consiguiente, durante su uso, el
dispositivo de estabilización (1) tiene el efecto de transferir las
fuerzas resultantes del terremoto hacia los contenedores inferiores
del apilamiento. Por lo tanto, bajo las condiciones de un
terremoto, el apilamiento permanece estable y resiste la tendencia
al derrumbe.
Claims (16)
1. Dispositivo de estabilización (1) para su
inclusión en un apilamiento de contenedores (151, 152) en los que
se retienen residuos peligrosos, comprendiendo el dispositivo de
estabilización una mesa (2) para soportar un contenedor en el
apilamiento y una base (3) en la que se monta la mesa,
caracterizado porque la mesa está dotada de una serie de
patas (4) dependiendo de las mismas para definir la superficie
inferior, estando dicha superficie inferior en contacto con una
superficie superior de la base a efectos de desplazarse para
permitir el movimiento relativo de la mesa respecto a la base.
2. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 1, caracterizado porque se aplica un
lubricante como mínimo a una de las mencionadas superficies
superior e inferior.
3. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 2, caracterizado porque el lubricante se
aplica a cada una de las superficies superior e inferior.
4. Dispositivo de estabilización (1), según las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el lubricante
es disulfuro de molibdeno.
5. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 1, caracterizado porque el coeficiente de
fricción entre las superficies superior e inferior está comprendido
en el rango de 0,05 a 0,1.
6. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 1, caracterizado porque la base (3) está
provista de una estructura de posicionamiento (13,14) ajustable en
un contenedor (152) dispuesto por debajo del dispositivo de
estabilización.
7. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 6, caracterizado porque la estructura de
posicionamiento comprende una variedad de salientes (14) repartidos
por la superficie inferior de la base (3), estando los salientes
adaptados para colocarse en aberturas previstas en el contenedor
(152) distribuidas por debajo del dispositivo de
estabilización.
8. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 1, caracterizado porque el movimiento relativo
de la mesa (2) con respecto a la base (3) está restringido por una
estructura elástica de amortiguadores (16, 17).
9. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 8, caracterizado porque la estructura elástica
de amortiguadores (17) está montada en la base (3) y porque un
elemento de tope (16) está sujeto a la tabla (2), estando adaptado
el tope para entrar en contacto con la estructura elástica de
amortiguadores después de un movimiento de la mesa con respecto a
la base.
10. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 9, caracterizado porque la estructura elástica
de amortiguadores (17) comprende cuatro amortiguadores elásticos,
estando situados los amortiguadores de tal modo que ocupan
posiciones con ángulos iguales alrededor del elemento de tope
(16).
11. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 9, caracterizado porque la estructura elástica
de amortiguadores (17) incluye un émbolo movible (19) que es
desplazado por el tope (16), con el movimiento relativo de la mesa
(2) con respecto a la base (3), siendo el resorte cargado (21) de
dicho émbolo para oponerse a la fuerza, al desplazamiento de dicho
émbolo por el elemento de tope.
12. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 11, caracterizado porque la carga del resorte
(21) del émbolo móvil es suficiente para superar la fuerza ejercida
por la mesa (2) con respecto a la base (3).
13. Dispositivo de estabilización (1), según la
reivindicación 9, caracterizado porque la estructura elástica
de amortiguadores (17) está separada del elemento de tope (16).
14. Sistema de almacenamiento, que comprende un
apilamiento de contenedores (151,152) en los que se retiene
material peligroso, caracterizado porque un contenedor en el
apilamiento se sostiene mediante un dispositivo de estabilización
(1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
15. Sistema de almacenamiento, según la
reivindicación 14, caracterizado porque el dispositivo de
estabilización (1) se interpone debajo de un contenedor (151) en la
posición más superior del apilamiento, y se sostiene por el
contenedor inferior siguiente (152).
16. Sistema de almacenamiento, según la
reivindicación 14, caracterizado porque el apilamiento de
contenedores comprende, como mínimo, nueve contenedores.
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