JP7127031B2

JP7127031B2 - 放射性粒子分与デバイス

Info

Publication number: JP7127031B2
Application number: JP2019537217A
Authority: JP
Inventors: サルヴァトーレモリッカ，; サイモンチュン，
Original assignee: ジオロックインターナショナル，インコーポレイテッド
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2022-08-29
Anticipated expiration: 2038-01-05
Also published as: EP3566236A2; WO2018169594A9; WO2018169594A3; AU2022268301A1; CN110268482A; WO2018169594A2; CN110268482B; US20180374595A1; US11393605B2; AU2023202067A1; AU2018236049A1; JP2020504243A

Description

本出願は、２０１７年１月６日に出願された米国仮出願番号第６２／４４３，２６５号に基づく優先権の利益を主張しており、この仮出願は、その全体が参考として本明細書中に援用される。

技術分野
開示される実施形態は、概して、制御可能かつ安全な様式で、熱間等方圧プレス処理され得るＨＩＰ缶の中に放射性粉末を充填するためのデバイスに関する。開示されるデバイス実施形態を使用して、ＨＩＰ缶を放射性粉末で充填するための方法もまた、開示される。

背景
これまで、固定容積コンテナの中に放射性粉末を充填するための、充填システムのいくつかの概念が、開発されている。これは、か焼された高レベル液体廃棄物（「ＨＬＬＷ」）の、ガラスとしての金属貯蔵キャニスタ内でのガラス化を含む。例示的先行技術デバイスが、図１に図式的に示される。

減圧粉末圧縮が、散粉または汚染が危機的ではない用途において使用されている。例えば、Ｔ．Ａｋｉｙａｍａｅｔａｌ．によって説明されるように、粉末の高密度化は、空気式、振動式、および機械的圧密化を用いる。１９８６年のＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ４６，Ｉｓｓｕｅ２，１７３－１８０頁を参照されたい。

先行技術は、多数の技術的限界および問題を被る。先行技術の主な技術的問題は、充填後の充填ノズルの接続解除の間、散粉によってもたらされる汚染の発散を防止するための物理的障壁を提供することができないことである。先行技術設計は、充填ノズルからの顆粒物の流動を停止させるが、粉塵をコンテナから逃散しないように停止させるための物理的障壁は、存在しない。

生成物を含有しながら、接続解除するための、「ＤｒｙＬｉｎｋ」およびスプリットバタフライ弁等の「ドライブレーク」設計が、他の用途において認められる。しかしながら、これらの設計は、シールのために、プロセスが受ける熱、圧力、および放射線環境に関して適合性のないポリマー材料の使用を要求する。それらはまた、一度限りの用途（ＨＩＰ後、再利用可能ではない）のためには法外に高価であり、ＨＩＰキャニスタのためには比較的に大型である。

先行技術の別の問題は、整合課題を有する直動型作動弁（例えば、ベル弁および円錐弁）である。取り扱われ得る粒子のサイズが、開口部の隙間によって限定される。また、コンテナが偶発的に過充填された場合、安全に顆粒物の流動を切断し、接続解除することも不可能である。

Ｔ．Ａｋｉｙａｍａｅｔａｌ．１９８６年、ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ４６，Ｉｓｓｕｅ２，１７３－１８０頁

要旨
本願の側面は、先行技術の欠点および限界を克服するが、先行技術において認識されていない他の改良点もまた、開示される。本出願人らは、充填ノズルの接続および接続解除の間の散粉によってもたらされ得る、汚染を最小限にするシステムを開発した。一実施形態では、放射性粉末等の顆粒状材料を分与するためのシステムが、開示される。別の実施形態では、熱間等方圧プレス処理されるべきコンテナの中に顆粒状材料を分与するためのシステムは、回転作動を介して開放かつ閉鎖する、少なくとも１つの開口部を備えるノズルであって、熱間等方圧プレス処理されるべきコンテナに一体的に接続される充填ポートに取り付けられるように構成される、ノズルを含む。別の実施形態では、ノズルの少なくとも１つの開口部は、任意の顆粒物がコンテナの中に分与されることに先立って、充填ポート内の開口部と整合されてもよい。

本明細書に説明される種々の実施形態を使用して、ＨＩＰ缶を、放射性物質を含む粉末状の廃棄物等の顆粒状材料で充填する方法もまた、開示される。例えば、ＨＩＰ缶を粉末状材料で充填する方法であって、ノズルを、ＨＩＰ缶に一体的に接続される、充填ポートに接続するステップであって、ノズルは、回転作動を介して開放かつ閉鎖する、少なくとも１つの開口部を備える、ステップを含む、方法が、開示される。説明される方法では、ノズルは、ノズルの少なくとも１つの開口部が、任意の顆粒物がコンテナの中に分与されることに先立って、充填ポート内の開口部と整合されるように、充填ポートに取り付けられるように構成される。

例示的実施形態は、熱間等方圧プレス処理されるように構成されるコンテナの中に、顆粒状材料を分与するためのシステムであって、少なくとも１つの開口部を有する、充填ノズルを含み得るシステムを対象とする。充填ノズルは、回転作動または他のタイプの作動を介して開放かつ閉鎖するように構成されてもよい。本システムは、コンテナに一体的に接続される、充填ポートを含んでもよい。充填ノズルおよび充填ポートは、選択的にともに取り付けられるように構成されてもよい。充填ノズルは、充填ノズルの開口部が充填ポート内の開口部と整合されると、顆粒状材料がコンテナの中に分与されることを条件的に可能にするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、単一の充填ポートが、コンテナの端部上に位置してもよい。例えば、コンテナはさらに、蓋であって、単一の充填ポートを介したセンタリングされた充填を可能にするように構成される、対称的設計を有する、蓋を備える。

例示的実施形態では、充填ノズルおよび充填ポートは、同心のチューブインチューブ設計を有してもよい。例えば、管設計は、顆粒状材料の充填を可能にするように構成される、内部管と、コンテナ内からの材料の安全な排気を可能にするように構成される、同心外部管とを含む。充填ポートはさらに、粉塵汚染が流動下の顆粒状材料の性質に起因して生じることから安全に軽減させる、排気経路を提供するように構成される、弁を含んでもよい。一実施形態では、本明細書に説明されるシステムはさらに、蓋であって、単一の充填ポートを介したセンタリングされた充填を可能にするように構成される、対称的設計を有する、蓋を備える。

例示的実施形態はまた、充填ノズルおよびコンテナが、ともに確実に固定されると、充填プロセスが開始することを条件的に可能にするように構成される、１つまたはそれを上回る安全係止機構を含んでもよい。例えば、１つまたはそれを上回る安全係止機構は、弁が、充填ノズルおよびコンテナが密接に係合されたときのみ開放することを確実にするように構成される、プッシュ開放もしくは回転開放連結機構を含んでもよい。それによって、安全が、確保される。他の実施形態は、材料の自由流動を防止する、閉鎖位置に静置されるように構成される、ばね荷重機構の追加安全要素を含んでもよい。

他の実施形態は、その端部に取り付けられる少なくとも１つの減圧装置であって、同時の放射性粉末充填およびＨＩＰキャニスタの排気を可能にするように構成され得る、減圧装置を含んでもよい。振動デバイスまたは減圧粉末圧密デバイスもまた、含まれてもよい。本デバイスは、顆粒状材料を詰め、それによって、その密度を増加させ、および／または微粒子空隙を低減させるように構成されてもよい。本開示による実施形態はさらに、排気経路に沿った１つまたはそれを上回る焼結フィルタを含んでもよい。焼結フィルタは、粉塵持ち越し汚染を防止し得る。

例示的実施形態では、充填ノズルは、コンテナの遠隔保守およびホットセルの内部領域へのアクセスを可能にする、遠隔交換可能充填ノズルである。充填ノズルは、顆粒状材料の質量流量を制御するように構成される、少なくとも１つのインライン回転弁を含んでもよい。少なくとも１つのインライン回転弁のうちの各個々の１つは、研磨面を伴うセラミックから作製される面を含み、それによって、面の漏出防止シールおよびその有害な磨耗の防止を確実にする。

いくつかの実施形態は、ノズルに接続され、コンテナの過充填を防止する、事前充填ホッパを含んでもよい。例示的実施形態はまた、事前充填ホッパおよびコンテナを計量かつ監視するためのロードセルと、計量天秤とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの開口部は、回転作動が、約６０度回転することによって開放する、三つ葉結び目タイプ構成であってもよい。開口部は、留めピンを介して充填ポートの開口部と整合するように構成されてもよく、留めピンは、充填ノズルから突出し、それと係合されると、充填ポート上の開口部によって拘束されて外接される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
熱間等方圧プレス処理されるように構成されるコンテナの中に、顆粒状材料を分与するためのシステムであって、
少なくとも１つの開口部を有する充填ノズルであって、回転作動を介して開放かつ閉鎖するように構成される、充填ノズルと、
前記コンテナに一体的に接続される、充填ポートと、
を備え、
前記充填ノズルおよび充填ポートは、選択的にともに取り付けられるように構成され、前記充填ノズルは、前記充填ノズルの開口部が前記充填ポート内の開口部と整合されると、前記顆粒状材料が前記コンテナの中に分与されることを条件的に可能にするように構成される、
システム。
（項目２）
前記コンテナの端部上に位置する、単一の充填ポートをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記充填ノズルおよび前記充填ポートは、同心のチューブインチューブ設計を有する、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記チューブインチューブ設計は、顆粒状材料の充填を可能にするように構成される、内部管と、前記コンテナ内からの材料の安全な排気を可能にするように構成される、同心外部管とを含む、項目３に記載のシステム。
（項目５）
前記充填ポートはさらに、排気経路であって、前記顆粒状材料からの粉塵汚染を安全に軽減させる、排気経路を提供するように構成される、弁を備える、項目３に記載のシステム。
（項目６）
前記コンテナはさらに、蓋であって、前記単一の充填ポートを介したセンタリングされた充填を可能にするように構成される、対称的設計を有する、蓋を備える、項目２に記載のシステム。
（項目７）
前記充填ノズルおよびコンテナが、ともに確実に固定されると、充填プロセスが開始することを条件的に可能にするように構成される、１つまたはそれを上回る安全係止機構をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記１つまたはそれを上回る安全係止機構は、プッシュ開放もしくは回転開放連結機構を備え、前記連結機構は、弁が、前記充填ノズルおよびコンテナが密接に係合されたときのみ開放することを確実にするように構成される、項目７に記載のシステム。
（項目９）
前記充填ポートはさらに、ばね荷重機構であって、閉鎖位置に静置されるように構成される、ばね荷重機構を備える、項目７に記載のシステム。
（項目１０）
その端部に取り付けられる少なくとも１つの減圧装置であって、前記減圧装置は、同時の放射性顆粒物充填および前記ＨＩＰキャニスタの排気を可能にするように構成される、減圧装置をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記顆粒状材料を詰め、それによって、その密度を増加させるように構成される、振動デバイスまたは減圧粉末圧密デバイスをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
排気経路に沿った１つまたはそれを上回る焼結フィルタであって、さらに、粉塵持ち越し汚染を防止するように構成される、１つまたはそれを上回る焼結フィルタをさらに備える、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記充填ノズルは、前記コンテナの遠隔保守およびホットセルの内部領域へのアクセスを可能にする、遠隔交換可能充填ノズルである、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
顆粒状材料の質量流量を制御するように構成される、少なくとも１つのインライン回転弁をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
前記少なくとも１つのインライン回転弁のうちの各個々の１つは、研磨面を伴うセラミックから作製される面を含み、それによって、前記面の漏出防止シールおよびその損傷を与える磨耗の防止を確実にする、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記ノズルに接続され、前記コンテナの過充填を防止する、事前充填ホッパをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
前記事前充填ホッパおよび前記コンテナを計量かつ監視するためのロードセルと、計量天秤とをさらに備える、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
前記少なくとも１つの開口部は、前記回転作動が、約６０度回転することによって開放する、三つ葉結び目構成を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１９）
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部は、留めピンを介して前記充填ポートの開口部と整合するように構成され、前記留めピンは、前記充填ノズルから突出し、それと係合されると、前記充填ポート上の開口部によって拘束されて外接される、項目１に記載のシステム。
（項目２０）
ＨＩＰ缶を顆粒状材料で充填する方法であって、
充填ノズルを、前記ＨＩＰ缶に一体的に接続される、充填ポートに接続するステップと、
回転作動を介して、前記充填ノズルを開放／閉鎖するステップと、
前記充填ノズルを前記充填ポートに確実に取り付けるステップと、
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、前記充填ポート内の開口部と整合させるステップと、
前記コンテナの中に前記顆粒状材料を分与するステップと、
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を前記充填ポート内の開口部と整合させるステップが安全に完了されるまで、顆粒状材料を分与するステップを禁止するように前記充填ポートを構成することによって、前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、前記充填ポート内の開口部と整合させるステップに先立って、前記コンテナの中に顆粒状材料を分与するステップを防止するステップと、
を含む、方法。
（項目２１）
単一の充填ポートを前記ＨＩＰ缶の蓋に近接して提供するステップであって、前記コンテナの中に顆粒状材料を分与するステップは、前記顆粒状材料を前記ＨＩＰ缶の蓋に近接する前記単一の充填ポートに提供することによって実施される、ステップをさらに含む、
項目２０に記載の方法。
（項目２２）
前記充填ノズルおよび充填ポートを、それらが、同心のチューブインチューブ設計を有するように提供するステップであって、前記コンテナの中に顆粒状材料を分与するステップはさらに、顆粒状材料が、前記同心のチューブインチューブ設計の内部管を通して前記ＨＩＰ缶に提供されるように実施される、ステップと、
減圧を介して、顆粒状材料を前記同心のチューブインチューブ設計の同心外部管を通して引動することによって、前記ＨＩＰ缶容積を排気するステップと、
をさらに含む、項目２０に記載の方法。
（項目２３）
前記顆粒状材料は、放射性または有毒である、項目２０に記載の方法。

図１は、円錐弁設計を有する、先行技術の超か焼（ｓｕｐｅｒ－ｃａｌｃｉｎｅ）送達システムの概略図である。

図２は、本開示による、三つ葉結び目（ｔｒｅ－ｆｏｉｌ）設計を示す、充填ノズルの端面図である。

図３は、本開示による、三つ葉結び目充填ノズルを示す、充填ポートの端面図である。

図４は、閉鎖位置における、本開示による充填ノズルである。

図５は、開放位置における、本開示による充填ノズルである。

図６Ａは、本開示による方法の第１のステップまたは開始位置の斜視図である。

図６Ｂは、図６Ａの断面図である。

図７Ａは、本開示による方法の整合ステップの斜視図である。図７Ｂは、断面図における図７Ａである。

図８Ａは、本開示による方法を介して接続される、充填ノズルの斜視図である。

図８Ｂは、図８Ａの断面図である。

図９Ａは、本明細書に開示される方法による、充填ポートに係合かつ係止された充填ノズルおよび開放されている弁の斜視図である。

図９Ｂは、図９Ａの断面図である。

図１０Ａは、本明細書に開示される方法による、排気されている缶を示す、斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａの横断面図断面図である。

図１１Ａは、本明細書に開示される方法による、顆粒物で充填されている缶を示す、斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａの断面図である。

図１２Ａは、本明細書に開示される方法による、振動圧密化を受ける缶を示す、斜視図である。図１２Ｂは、図１２Ａの断面図である。

図１３Ａは、本明細書に開示される方法による、缶を充填した後の閉鎖された弁を示す、斜視図である。図１３Ｂは、図１３Ａの断面図である。

図１４Ａは、本開示による方法によって接続解除された充填ノズルの斜視図である。

図１５Ｂは、図１５Ａの断面図である。

図１６は、本開示による、例示的方法である。

前述の一般的説明および以下の詳細な説明は両方とも、例示的かつ説明的にすぎず、請求されるものとして、本発明を制限するものではないことを理解されたい。

発明の詳細な説明
本明細書の出願人らは、充填ノズルの接続および接続解除の間の散粉によってもたらされる、汚染を最小限にするシステムを開示する。一実施形態では、放射性粉末等の顆粒状材料を分与するためのシステムが、開示される。本明細書で使用されるように、「顆粒状」材料は、自由に流動し得る粒子を含む、乾燥バルク固体を意味することが意図される。顆粒物は、顆粒状材料のような、粗粒子より細かい粒子を含む、乾燥バルク固体粒子を含む粉末を含むことが意図される。したがって、本明細書で使用されるように、「顆粒状」材料は、粗粒物質および微粉の両方ならびにそれらの組み合わせの両方を包含することを意味する。

別の実施形態では、熱間等方圧プレス処理されるコンテナの中に粉末材料を分与するためのシステムは、回転作動を通して開放かつ閉鎖する、少なくとも１つの開口部を備えるノズルであって、熱間等方圧プレス処理されるコンテナに一体的に接続される、充填ポートに取り付けられるように構成される、ノズルを備える。下記により詳細に説明されるように、ノズルの少なくとも１つの開口部は、任意の粉末がコンテナの中に分与されることに先立って、充填ポート内の開口部と整合される。

一実施形態では、三つ葉結び目充填ポート設計と結合されるように設計される、三つ葉結び目充填ノズルが、説明される。本出願人らは、本設計が、いくつかある利点の中でもとりわけ、先行技術の粉塵含有課題を排除することを発見した。

別の実施形態では、充填ノズルおよび充填ポートは、より大きい粒子の取扱いならびに塞栓物の防止のために、粉末の流動のための大きい断面積の開口部を備える。

別の実施形態では、マルチフォイル設計が、代替の直動型作動ベル弁および円錐弁と関連付けられる整合課題を解決する、回転作動（回転アクチュエータ）を介して動作する。これは、一端でのみ支持される円錐弁とは異なり、駆動シャフトの両端で支持され、それを通過する流動を開始するために、軸方向に押動または引動のいずれか一方が行われることを要求する。本明細書に開示されるマルチフォイル設計は、生成物供給部から通じる開口部をＨＩＰ缶充填領域に整合させるように、回転する必要があるのみである。加えて、単純な回転作用を通して、マルチフォイル設計は、流動する粉末を横断し、流動を遮断することができる。

図２を参照すると、ここに、本開示による三つ葉結び目設計２１０を示す、多重開口部設計を有する、充填ノズル２００が、説明される。本実施形態では、図２に示される充填ノズルは、駆動シャフト２２０の両端で支持される。実践では、充填ノズル２００は、図３に示されるポート等の充填ポートと整合される。本実施形態では、充填ノズル２１０の三つ葉結び目開口部は、充填ポート３１０の三つ葉結び目開口部と整合される。整合は、留めピン２３０を使用することによって確実にされ得る。

さらに図を参照すると、図４は、三つ葉結び目２１０が閉鎖位置内にある、図１による充填ノズルを示す。図５は、三つ葉結び目２１０が開放位置内にある、図１による充填ノズルである。

一実施形態では、説明される充填ノズルは、半径方向整合ピンの有無にかかわらず、使用されることができる。例えば、半径方向整合ピンが配設された状態では、動的ディスクの回転を制限することが可能である。例えば、図２－５に示される一実施形態では、ゼロ度（０°）は、閉鎖位置であり、６０度（６０°）は、開放位置である。

別の実施形態では、半径方向整合ピンを伴わない説明される充填ノズルを使用するとき、動的ディスク、例えば、充填ノズルおよびポートは、自由に回転する。本実施形態は、残留粉末を除去することが可能である。本実施形態では、直動型および／または回転アクチュエータは、弁の角度位置を制御し得る。

動作条件（例えば、グローブボックス対ホットセル）に応じて、充填ノズルは、空気圧式または電気式、直動型もしくは回転式であり得る、１つまたはそれを上回るアクチュエータによって作動されることができる。

少なくとも一実施形態では、動的ディスクは、ばね荷重され（充填ノズルおよびポートの両方）、動的ディスクと静的ディスクとの間の良好なシールを確実にしてもよい。

少なくとも一実施形態では、単一ポート設計が、説明される。本実施形態は、チューブインチューブ設計を有する、（粉末充填機上の）充填ノズルと、（ＨＩＰ缶上の）充填ポートとを備える。本実施形態では、内部管は、粉末を充填するために使用される一方、同心外部管は、排気目的のために使用される。これは、充填プロセスの前、間、および後のＨＩＰ缶容積の排気を可能にする。本特徴は、単一ポート設計に優るように安全性および効率を大いに改良する。

本発明者らは、粉末カラムの後方からの正圧が、粉末が流動することを補助することを発見した。例えば、本明細書に開示される実施形態では、圧縮ガスを充填ノズルの中に導入しながら、ＨＩＰキャニスタから材料を排気することが可能である（但し、要求されているわけではない）。本実施形態では、ＨＩＰキャニスタの中へのガスの流動ならびに粉末の流動が、圧縮ガスの使用によって向上され得る。これは、典型的には流動することが困難である、微粉に関して特に当てはまる。

別の実施形態では、粉末の流動を向上させるための圧縮ガスの導入はさらに、熱の導入を用いて向上されることができる。言い換えると、高温圧縮ガスは、粉末の直接加熱のために使用されることができる。本高温充填の実施形態は、プロセス効率を増加させ得る。一実施形態では、粉末は、充填ポートの中への流動に先立ってか焼される。

単一ポート設計では、缶の充填の後、およびＨＩＰ缶充填ポートからの充填管の接続解除の間、充填ポートの内側の弁は、粉塵含有のために、排気経路を開放し、任意の残留粉塵を接続解除点で除去する。

二重ポート設計（一方は充填用、他方は排気用）と対照的に、排気および充填のための単一ポート設計は、対称的な缶ならびに蓋設計を意味する。これは、粉末が、ＨＩＰ缶の不均一な充填につながる中心を外れた充填と対照的に、より均一に分散される方法で缶を充填することを可能にし得る。中心を外れた充填は、処理の間、ＨＩＰ缶の変形および／または圧潰につながり得る。加えて、センタリングされた充填ポートは、自動化された球状溶接手技および昇降／移動に関してより良好である。さらに、ポートのサイズは、密接にＨＩＰ缶上部プレートの直径およびその間の全ての部分範囲まで増加されてもよい。

別の実施形態では、本明細書に説明されるデバイスは、充填ノズルおよびＨＩＰ缶の安全性を確実にするための、安全係止機構を含む。充填ノズルおよびＨＩＰ缶は、充填プロセスの間、ともに固定されてもよい。

別の実施形態では、本明細書に説明されるデバイスは、プッシュ開放または回転開放連結器を含み、弁が、充填ノズルおよびＨＩＰ缶が密接に係合され、それによって、面の間の任意の間隙を除去し得るときのみ開放することを確実にする。本タイプの結合具は、ＨＩＰ缶側および充填ノズル側の両方を分離する際に、両方の内部面積が、外部環境から遮断されることを確実にする。別の実施形態では、説明されるシステムは、充填ノズルが、充填ポートに接続され、それによって、付加的な安全性および確実性を追加するときのみ開放され得るように設計される、相互係止機構を備える。別の実施形態では、ＨＩＰ缶上の充填ポートは、通常閉鎖位置にあること、すなわち、この閉鎖位置が、機構の静置状態であることを確実にし得る、ばね荷重機構を備えることができる。本タイプの設計の少なくとも１つの利点は、これが、ＨＩＰ缶の内側に放射性粉末を伴う充填ポートを偶発的に開放することを防止し得ることである。

別の実施形態では、充填ノズル連結弁が、３６０度を上回って正転方向および逆転方向に回転されることができる。本タイプの設計の利点は、これが、微粒子のより効果的な清掃を可能にし、弁の内部表面上の密着を低減させ得ることである。弁の位置が、精密に制御され、弁の開放を調整し得る。

前述の係止および連結機構は、放射性物質が放出される確率を排除または大いに軽減し得、ひいては、例えば、ホットセルまたはグローブボックス含有等の外部環境の汚染課題を防止する。

一実施形態では、テーパ状の幾何学形状を有する位置決めピンが、充填ノズル内に含まれてもよい。位置決めピンは、充填ポートへの正確に整合された係合を可能にし得る。

本明細書に説明される実施形態および種々のシステムを使用して、放射性物質を含む粉末状廃棄物等の粉末状材料でＨＩＰ缶を充填する方法もまた、開示される。例えば、ＨＩＰ缶を粉末状材料で充填する方法であって、ノズルを、ＨＩＰ缶に一体的に接続される、充填ポートに接続するステップであって、ノズルは、回転作動を通して開放かつ閉鎖する、少なくとも１つの開口部を備える、ステップを含む、方法が、説明される。説明される方法では、ノズルは、ノズルの少なくとも１つの開口部が、任意の粉末がコンテナの中に分与されることに先立って、充填ポート内の開口部と整合されるように、充填ポートに取り付けられるように構成される。

本明細書に説明される方法は、粉末状材料が、単一の充填ポートを通してＨＩＰ缶を充填することを可能にする。単一の充填ポートは、ＨＩＰ缶の蓋の中に位置してもよい。開示される方法によって利用される、開示されるシステムでは、ＨＩＰ缶は、ポートのセンタリングされた充填を可能にする対称的設計を有する、蓋を備える。

別の実施形態では、本方法は、ＨＩＰ缶を排気する同一の管を使用して、粉末でＨＩＰ缶を充填するステップを可能にする。例えば、本実施形態では、充填ノズルおよび充填ポートは、粉末状材料が、内部管を通してＨＩＰ缶に提供され得るように、同心のチューブインチューブ設計を有する。次いで、減圧（流動）が、ＨＩＰ缶容積を排気するために、同心外部管を通して引動されてもよい。本方法は、放射性または毒性である粉末状材料等の危険な粉末状材料を取り扱うとき、単一のノズルが使用されることを可能にする。

図１６は、本開示による方法の例示的略図である。本方法は、充填ノズルを、ＨＩＰ缶に一体的に接続される、充填ポートに接続するステップ１６００と、回転作動を介して、充填ノズルを開放かつ閉鎖するステップ１６０２と、充填ノズルを充填ポートに確実に取り付けるステップ１６０４と、充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、充填ポート内の開口部と整合させるステップ１６０６と、コンテナの中に顆粒状材料を分与するステップ１６０８と、充填ノズルの少なくとも１つの開口部を充填ポート内の開口部と整合させるステップが完全に完了されるまで、粉末状材料を分与するステップを禁止するように充填ポートを構成することによって、充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、充填ポート内の開口部と整合させるステップに先立って、コンテナの中に粉末状材料を分与するステップを能動的に防止および／または条件的に可能にするステップ１６１０とを含んでもよい。他の例示的方法は、充填ノズルおよび充填ポートを、それらが、同心のチューブインチューブ設計を有するように提供するステップであって、コンテナの中に粉末状材料を分与するステップはさらに、顆粒状材料が、同心のチューブインチューブ設計（図示せず）の内部管を通してＨＩＰ缶に提供されるように実施される、ステップを含んでもよい。他の例示的方法はさらに、減圧を介して、粉末状材料を同心のチューブインチューブ設計の同心外部管を通して引動することによって、ＨＩＰ缶容積を排気するステップ１６１２を含んでもよい。

本明細書に説明されるように、本明細書に説明されるデバイスおよび方法は、放射性粉末の充填およびＨＩＰキャニスタの排気を同時に可能にする。これは、より高いプロセス効率のためのより高い粉末充塞密度を達成するための、振動式または減圧式の粉末圧縮によって促進され得る。そのような実施形態では、焼結フィルタが、粉塵持ち越し汚染を防止するために、排気経路上で使用されてもよい。

本明細書に説明されるシステムは、通常動作の間の安全性および信頼性を改良する、種々の特徴を含んでもよい。これらの特徴の非限定的なリストは、以下を含む。
・ホットセルの内側の遠隔保守を可能にするように構成される、遠隔交換可能充填ノズル
・研磨面を伴うセラミックから作製され、シール面の漏出防止シールおよび摩滅の防止を確実にし得る、弁面
・焼結フィルタの目詰まりを防止する、逆方向の圧縮空気のパルスによって清掃され得る、焼結フィルタ
・保守を容易にするための迅速接続解除継手
・放射性塵粒子を含有しながら、不良なアクチュエータの交換を可能にする、シャフトシール
・粉塵生成を防止するために使用され得る、充填ノズル／管の伸縮自在運動
・粉末の質量流量を制御し得る、インライン回転弁
・過充填を防止するための事前充填ホッパ
・ロードセルならびに計量天秤によって監視される、事前充填ホッパおよびＨＩＰ缶の重量
・充填ノズルおよび充填ポートの係合プロセスを自動化するための昇降機構
・昇降プラットフォームの位置を検出する、位置センサ（例えば、ドローワイヤー（ｄｒａｗ－ｗｉｒｅ）変位センサ）
・流動補助および粉塵含有のために、充填プロセスの前、間、および後に事前選択された差圧を作成するための減圧ポンプ
・生成物の圧縮密度を増加させるために、振動粉末圧縮のための振動モータによって生成される振動を伴う、振動台

本発明の他の実施形態もまた、本明細書に開示される発明の明細書および実践を考慮すると、当業者に明白となる。明細書および実施例は、例示的にすぎないと見なされ、本発明の真の範囲は、以下の請求項によって示されることが意図される。

Claims

熱間等方圧プレス処理されるように構成されるコンテナの中に、顆粒状材料を分与するためのシステムであって、
少なくとも１つの開口部を有する充填ノズルであって、回転作動を介して開放かつ閉鎖するように構成される、充填ノズルと、
前記コンテナに一体的に接続される、充填ポートと、
を備え、
前記充填ノズルおよび充填ポートは、選択的にともに取り付けられるように構成され、前記充填ノズルは、前記充填ノズルの開口部が前記充填ポート内の開口部と整合されると、前記顆粒状材料が前記コンテナの中に分与されることを条件的に可能にするように構成され、
前記コンテナの端部上に位置する単一の充填ポートをさらに備え、前記充填ノズルおよび前記充填ポートは、同心のチューブインチューブ設計を有し、前記充填ポートは、排気経路を提供するように構成される弁をさらに備え、前記排気経路は、前記顆粒状材料からの粉塵汚染を安全に軽減させる、システム。
前記コンテナはさらに、蓋であって、前記単一の充填ポートを介したセンタリングされた充填を可能にするように構成される、対称的設計を有する、蓋を備える、請求項１に記載のシステム。
前記充填ノズルおよびコンテナが、ともに確実に固定されると、充填プロセスが開始することを条件的に可能にするように構成される、１つまたはそれを上回る安全係止機構をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記１つまたはそれを上回る安全係止機構は、プッシュ開放もしくは回転開放連結機構を備え、前記連結機構は、弁が、前記充填ノズルおよびコンテナが密接に係合されたときのみ開放することを確実にするように構成される、請求項３に記載のシステム。
前記充填ポートはさらに、ばね荷重機構であって、閉鎖位置に静置されるように構成される、ばね荷重機構を備える、請求項３に記載のシステム。
前記コンテナの端部に取り付けられる少なくとも１つの減圧装置であって、前記減圧装置は、同時の放射性顆粒物充填および前記コンテナの排気を可能にするように構成される、減圧装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記顆粒状材料を詰め、それによって、その密度を増加させるように構成される、振動デバイスまたは減圧粉末圧密デバイスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
排気経路に沿った１つまたはそれを上回る焼結フィルタであって、さらに、粉塵持ち越し汚染を防止するように構成される、１つまたはそれを上回る焼結フィルタをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
前記充填ノズルは、前記コンテナの遠隔保守およびホットセルの内部領域へのアクセスを可能にする、遠隔交換可能充填ノズルである、請求項１に記載のシステム。
顆粒状材料の質量流量を制御するように構成される、少なくとも１つのインライン回転弁をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つのインライン回転弁のうちの各個々の１つは、研磨面を伴うセラミックから作製される面を含み、それによって、前記面の漏出防止シールおよびその損傷を与える磨耗の防止を確実にする、請求項１０に記載のシステム。
前記ノズルに接続され、前記コンテナの過充填を防止する、事前充填ホッパをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記事前充填ホッパおよび前記コンテナを計量かつ監視するためのロードセルと、計量天秤とをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
前記少なくとも１つの開口部は、前記回転作動が、約６０度回転することによって開放する、三つ葉結び目構成を備える、請求項１に記載のシステム。
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部は、留めピンを介して前記充填ポートの開口部と整合するように構成され、前記留めピンは、前記充填ノズルから突出し、前記充填ポート上の開口部と係合されると、前記充填ポート上の開口部によって拘束されて外接される、請求項１に記載のシステム。
ＨＩＰ缶を顆粒状材料で充填する方法であって、
充填ノズルを、前記ＨＩＰ缶に一体的に接続される、充填ポートに接続するステップと、
回転作動を介して、前記充填ノズルを開放／閉鎖するステップと、
前記充填ノズルを前記充填ポートに確実に取り付けるステップと、
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、前記充填ポート内の開口部と整合させるステップと、
前記ＨＩＰ缶の中に前記顆粒状材料を分与するステップと、
前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を前記充填ポート内の開口部と整合させるステップが安全に完了されるまで、顆粒状材料を分与するステップを禁止するように前記充填ポートを構成することによって、前記充填ノズルの少なくとも１つの開口部を、前記充填ポート内の開口部と整合させるステップに先立って、前記ＨＩＰ缶の中に顆粒状材料を分与するステップを防止するステップと、
を含み、
前記充填ノズルおよび前記充填ポートは、同心のチューブインチューブ設計を有し、前記充填ポートは、排気経路を提供するように構成される弁をさらに備え、前記排気経路は、前記顆粒状材料からの粉塵汚染を安全に軽減させる、方法。
単一の充填ポートを前記ＨＩＰ缶の蓋に近接して提供するステップであって、前記ＨＩＰ缶の中に顆粒状材料を分与するステップは、前記顆粒状材料を前記ＨＩＰ缶の蓋に近接する前記単一の充填ポートに提供することによって実施される、ステップをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
前記ＨＩＰ缶の中に顆粒状材料を分与するステップはさらに、顆粒状材料が、前記同心のチューブインチューブ設計の内部管を通して前記ＨＩＰ缶に提供されるように実施され、
減圧を介して、顆粒状材料を前記同心のチューブインチューブ設計の同心外部管を通して引動することによって、前記ＨＩＰ缶容積を排気する、
請求項１６に記載の方法。
前記顆粒状材料は、放射性または有毒である、請求項１６に記載の方法。