KR20140048146A - 충전 용기 및 위험 폐기물의 저장 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위험 폐기물의 저장 및/또는 처리를 위한 시스템들, 방법들 및 장치들을 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 폐기물은 하소된 물질과 같은 핵폐기물을 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서, 상기 장치는 용기 몸체, 충전 노즐 및 충전 플러그에 연결되게 구성되는 충전 포트, 그리고 필터를 갖는 배출 포트를 포함하는 용기를 구비한다. 상기 배출 포트는 배출 노즐 및 배출 플러그에 연결되게 구성된다. 어떤 실시예들에 있어서, 상기 방법은 (a) 배출 포트를 갖는 용기의 충전 포트에 연결되는 충전 노즐을 통해 위험 폐기물을 첨가하는 단계, (b) 상기 위험 폐기물의 첨가 동안에 상기 용기의 배출 포트에 연결되는 배출 노즐을 통해 상기 용기를 비우는 단계, (c) 상기 충전 포트를 밀봉하는 단계, (d) 상기 용기를 가열하는 단계, 그리고 (e) 상기 배출 포트를 밀봉하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 대체로 위험 폐기물을 저장하기 위한 시스템들, 방법들 및 용기들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 핵폐기물을 저장하기 위한 시스템들, 방법들 및 용기들에 관한 것이다.
위험 폐기물들을 취급 및 저장하기 위한 시스템들의 보급에도 불구하고, 종래 기술의 시스템들은 여전히 효과적으로 가둘 수 없으며, 위험 물질 충전 스테이션들(filling stations)로부터 멀리 떨어져 위치하는 지역들로의 위험 폐기물 오염의 불필요한 확산을 제어할 수 없다. 이에 따라, 불필요한 위험 물질 오염을 효과적으로 최소화 및/또는 제거하는 위험 폐기물 처리/저장 시스템들에 대한 시급한 필요성이 존재한다.
본 발명은 위험 폐기물을 저장하기 위한 시스템들, 방법들 및 용기들을 제공한다.
위험 폐기물을 저장하기 위한 용기는, 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 용기 몸체, 충전 노즐 및 충전 플러그에 연결되게 구성되는 충전 포트, 그리고 필터를 갖는 배출 포트를 포함하며, 상기 배출 포트는 배출 노즐 및 배출 플러그에 연결되게 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 충전 배치에서 공기 및/또는 가스가 상기 필터 및 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이를 통과하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 배출 포트를 폐쇄한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 포트 및 상기 충전 포트는 각기 상기 용기 몸체의 상부 표면으로부터 축의 방향으로 연장된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이에 배치되는 개스킷을 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 개스킷은 금속, 세라믹 또는 그라파이트의 하나 또는 그 이상으로 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 배출 포트와 나사 형태가 될 수 있도록 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 배출 포트는 폐쇄 배치에서 기밀 봉지를 제공하도록 구성된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 배출 포트는 상기 폐쇄 배치에서 상기 용기 몸체에 대한 기밀 봉지를 위해 원위측으로 후속하여 용접된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 리프팅 부재를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 리프팅 부재는 실질적으로 상기 용기 몸체의 세로축과 실질적으로 같은 축을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 리프팅 부재는 상기 용기 몸체로부터 축의 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부는 둘레를 따라 연장되는 그루브를 가진다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 배출 플러그를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 나사산을 포함하고, 상기 배출 포트는 상기 배출 플러그의 나사산을 수용하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기 몸체는 열간 정수압 소결 처리된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기 몸체는 상기 용기 몸체의 내부 체적에 진공을 적용하여 부피가 감소되도록 구성되는 용기를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 소결된 물질로 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 적어도 10미크론의 직경을 갖는 입자들이 상기 배출 포트를 통해 유출되는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 상기 배출 포트에 용접된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 제1 온도에서 다공성이고, 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 소켓을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 충전 플러그는 각기 내측 표면을 포함하며, 상기 내측 표면은 각기 상기 용기 몸체를 향하는 방향으로 직경이 감소된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 내측 표면들은 각기 단차를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위험 폐기물을 저장하기 위한 용기는 용기 몸체, 충전 노즐에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 포트, 그리고 필터를 포함하고 상기 포트에 연결되게 구성되는 플러그를 구비하고, 상기 플러그는 공기 및/또는 가스가 상기 필터 및 상기 플러그와 상기 포트 사이를 통과하도록 구성되며, 상기 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 포트를 폐쇄한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 포트는 상기 용기 몸체의 세로축과 실질적으로 같은 축을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 포트는 상기 용기 몸체의 상부 표면으로부터 축의 방향으로 연장된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 상기 플러그와 상기 포트 사이에 배치되는 개스킷을 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 개스킷은 금속, 세라믹 또는 그라파이트의 하나 또는 그 이상으로 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그는 상기 포트에 나사 형태가 될 수 있게 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그는 나사산을 포함하고, 상기 포트는 상기 플러그를 수용하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그 및 상기 포트는 기밀 봉지를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그 및 상기 포트는 상기 폐쇄 배치에서 상기 용기 몸체에 대한 상기 기밀 봉지를 위해 원위측으로 후속하여 용접된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 용기 몸체는 열간 정수압 소결 처리되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기 몸체는 상기 용기 몸체의 내부 체적에 진공을 인가하여 부피가 감소되도록 구성되는 용기를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 소결된 물질로 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 적어도 10미크론의 직경을 갖는 입자들이 상기 배출 포트를 통해 유출되는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 제1 온도에서 다공성이고, 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터는 상기 플러그의 원위측 단부에 연결된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그는 소켓을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그는 내측 표면을 포함하며, 상기 내측 표면은 상기 용기 몸체를 향하는 방향으로 직경이 감소된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 플러그의 내측 표면은 단차를 가진다.
위험 폐기물을 저장하는 방법은, 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 위험 폐기물을 밀봉되게 수용하도록 구성되는 용기의 포트에 밀봉되게 연결되는 충전 노즐을 통해 상기 위험 폐기물을 첨가하는 단계, 상기 위험 폐기물을 첨가하는 동안에 상기 용기에 밀봉되게 연결되는 제1 배출 노즐을 통해 상기 용기를 비우는 단계, 상기 용기를 가열하는 단계, 상기 용기를 가열하는 동안에 상기 용기에 밀봉되게 연결되는 제2 배출 노즐을 통해 상기 용기를 비우는 단계, 상기 포트 내로 플러그를 삽입하는 단계, 그리고 상기 용기를 열간 정수압 소결 처리하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 포트는 충전 포트를 포함하고, 상기 용기는 상기 제1 및 제2 배출 노즐들에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 배출 포트를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 충전 포트를 밀봉하도록 충전 플러그를 상기 충전 포트에 용접하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 충전 플러그는 오비탈 용접기를 이용하여 상기 충전 포트에 용접된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 포트는 상기 배출 포트에 나사 형태가 될 수 있게 연결되는 배출 플러그를 포함하고, 충전 배치 및 가열 배치에서 상기 배출 플러그는 공기 및/또는 가스가 필터 및 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이를 통과할 수 있게 하며, 상기 배출 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 배출 포트를 폐쇄한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 용기의 가열 및 상기 배출 플러그의 상기 배출 포트에의 용접에 후속하여 상기 배출 플러그를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 위험 폐기물의 첨가와 상기 용기의 가열 사이에서 폐쇄된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 배출 노즐이 상기 배출 플러그에 연결되면서 폐쇄된다. 상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 플러그는 오비탈 용접기를 이용하여 상기 배출 포트에 용접된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 가열에 후속하는 기간 동안에 상기 제2 배출 플러그를 통해 상기 용기 상에 진공을 유지하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 진공이 유지되는 지를 확인하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 위험 폐기물은 제1 셀 내에서 상기 용기에 첨가된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 제1 셀 내에서 상기 포트를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 용기를 상기 제1 셀과 제2 셀 시아의 에어 인터록으로 이동시키는 단계 및 상기 용기를 상기 제2 셀로 이동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 셀은 적어도 상기 용기가 충전되는 동안에 상기 제2 셀과 공기를 교환하지 않도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 상기 제2 셀 내에서 가열된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 포트는 충전 포트를 포함하고, 상기 용기는 상기 제1 및 제2 배출 노즐들에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 배출 포트를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 용기 내로 상기 위험 폐기물을 첨가한 후에 배출 플러그를 이용하여 상기 배출 포트를 폐쇄하는 단계, 상기 용기를 가열하기 전에 상기 배출 포트를 적어도 부분적으로 개방하는 단계, 상기 용기를 가열하기 전에 상기 배출 포트에 배출 노즐을 부착하는 단계, 상기 용기를 가열한 후에 상기 배출 플러그를 이용하여 상기 배출 포트를 폐쇄하는 단계, 그리고 상기 배출 플러그를 상기 배출 포트에 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 필터를 갖는 배출 포트를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 포트의 필터는 제1 온도에서 다공성이고, 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높다. 상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 배출 노즐은 필터를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 위험 폐기물은 하소된 물질을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 충전 노즐을 통해 상기 용기 내로 이차 위험 폐기물을 첨가하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 위험 폐기물은 이전의 용기들로부터 배출되는 수은을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 폐기물은 이전의 용기들의 배출 동안에 사용된 배출 필터를 포함한다.
전술한 본 발명의 요약뿐만 아니라 후술하는 위험 폐기물을 저장하기 위한 시스템들, 방법들 및 용기들의 실시예들에 대한 상세한 설명은 예시적인 실시예들의 첨부된 도면들과 결합하여 파악될 때에 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명이 도시된 정확한 배치 및 수단들에 한정되지는 않는 점이 이해되어야 할 것이다.
도면들에 있어서,
도 1a는 HIP 공정 이전에 도시한 종래의 용기의 사시도이고,
도 1b는 HIP 공정 이후에 도시한 도 1a의 용기의 사시도이며,
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 위험 폐기물을 저장하기 위한 공정의 개략적인 흐름도이고,
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 모듈러 시스템의 측부 부분 단면 정면도이며,
도 4는 상부가 부분적으로 제거된 도 3의 모듈러 시스템의 상부 평면도이고,
도 5a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 충전 및 배출 포트들을 갖는 용기의 사시도이며,
도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 단일 포트를 갖는 용기의 사시도이고,
도 6a는 도 5a에 도시한 용기의 상부의 측부 단면도이며,
도 6b는 도 5b에 도시한 용기의 상부의 측부 단면도이고,
도 7은 정면 벽이 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제1 셀의 정면 사시도이며,
도 8은 도 5b의 단일 포트 용기와 함께 도시된 도 7의 제1 셀 내에 사용되기 위한 충전 시스템의 부분 단면도이고,
도 9는 도 5a의 이중 포트 용기와 함께 도시된 도 7의 제1 셀 내에 사용되기 위한 충전 시스템의 부분 단면도이며,
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 충전 노즐의 부분 단면도이고,
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 충전 중량 계측 시스템의 개략적인 도면이며,
도 12는 도 3의 제1 및 제2 셀들의 개략적인 부분 측부 사시도이고,
도 13은 도 5b에 도시한 용기에 연결되는 진공 노즐의 부분 측부 단면도이며,
도 14는 도 5b에 도시한 용기와 함께 사용되는 오비탈 용접기의 사시도이고;
도 15는 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제2 셀의 상부 사시도이며,
도 16은 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제3 셀의 상부 사시도이고,
도 17은 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제4 셀의 측부 사시도이다.
도면들에 있어서,
도 1a는 HIP 공정 이전에 도시한 종래의 용기의 사시도이고,
도 1b는 HIP 공정 이후에 도시한 도 1a의 용기의 사시도이며,
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 위험 폐기물을 저장하기 위한 공정의 개략적인 흐름도이고,
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 모듈러 시스템의 측부 부분 단면 정면도이며,
도 4는 상부가 부분적으로 제거된 도 3의 모듈러 시스템의 상부 평면도이고,
도 5a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 충전 및 배출 포트들을 갖는 용기의 사시도이며,
도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 단일 포트를 갖는 용기의 사시도이고,
도 6a는 도 5a에 도시한 용기의 상부의 측부 단면도이며,
도 6b는 도 5b에 도시한 용기의 상부의 측부 단면도이고,
도 7은 정면 벽이 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제1 셀의 정면 사시도이며,
도 8은 도 5b의 단일 포트 용기와 함께 도시된 도 7의 제1 셀 내에 사용되기 위한 충전 시스템의 부분 단면도이고,
도 9는 도 5a의 이중 포트 용기와 함께 도시된 도 7의 제1 셀 내에 사용되기 위한 충전 시스템의 부분 단면도이며,
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 충전 노즐의 부분 단면도이고,
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 충전 중량 계측 시스템의 개략적인 도면이며,
도 12는 도 3의 제1 및 제2 셀들의 개략적인 부분 측부 사시도이고,
도 13은 도 5b에 도시한 용기에 연결되는 진공 노즐의 부분 측부 단면도이며,
도 14는 도 5b에 도시한 용기와 함께 사용되는 오비탈 용접기의 사시도이고;
도 15는 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제2 셀의 상부 사시도이며,
도 16은 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제3 셀의 상부 사시도이고,
도 17은 상부 및 측부 벽들이 부분적으로 제거된 도 3 및 도 4의 예시적인 모듈러 시스템의 제4 셀의 측부 사시도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들, 첨부된 도면들인 도 2 내지 도 17에 예시한 예들인 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세하게 설명한다. 어디든지 가능한 경우에, 동일한 참조 부호들이 도면들 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부품들을 언급하도록 사용될 것이다.
방사성의 하소된(calcined) 물질과 같은 핵폐기물은 상기 폐기물이 열간 정수압 소결(hot isostatic pressing: HIP)로 알려진 공정에 안전하게 이송되게 하는 용기 내에 고정될 수 있다. 일반적으로, 이러한 공정은 미립자 또는 분말 형태인 상기 폐기물을 임의의 광물들과 결합시키는 단계 및 상기 물질의 압밀을 야기하도록 이 혼합물이 높은 온도 및 높은 압력을 받게 하는 단계를 수반한다.
일부 예들에 있어서, 상기 HIP 공정은 HLW 하소된 물질 내에 존재하는 거의 모든 원소들에 그들의 결정 구조들이 포함되는 몇몇의 천연 광물들을 함유하는 유리-세라믹 폐기물 형태를 생성한다. 상기 유리-세라믹 내의 주요 광물들은, 예를 들면, 홀란다이트(hollandite: BaAl2Ti6O16), 지르코놀라이트(zirconolite: CaZrTi2O7), 그리고 페로브스카이트(perovskite: CaTiO3)를 포함할 수 있다. 비록 페로브스카이트가 주로 스트론튬 및 바륨을 고정시키지만, 지르코노라이트 및 페로브스카이트가 플루토늄과 같은 장수명의 악티니드들(actinides)을 위한 주요 호스트들이다. 홀란다이트는 주로 칼륨, 루비듐 및 바륨과 함께 세슘을 고정시킨다.
방사성의 하소된 물질을 상기 HIP 공정으로의 처리는, 예를 들면, 용기를 상기 하소된 물질 및 광물들로 충전시키는 단계를 수반한다. 상기 충전된 용기는 비워지고 밀봉되며, 이후에 절연 저항-가열 퍼니스(insulated resistance-heated furnace)와 같은 HIP 퍼니스 내로 배치되고, 이는 압력 용기(vessel)에 의해 둘러싸인다. 상기 용기는 이후에 폐쇄되고, 가열되며, 가압된다. 상기 압력은, 예를 들면, 압력에서도 효율적인 열의 전도체인 아르곤 가스를 통해 등방으로 인가된다. 상기 열 및 압력의 조합 효과는 상기 용기 내부에 밀봉되는 치밀한 단일체의 유리-세라믹 내로 상기 폐기물을 통합하고 고정시킨다.
도 1a 및 도 1b는 각기 HIP 처리 전후의 대체로 참조 부호 100으로 나타낸 예시적인 용기(container)를 도시한다. 용기(100)는 폐기물을 수용하기 위한 내부 체적을 정의하는 몸체(110)를 가진다. 몸체(110)는 각기 제1 직경을 갖는 부분들(112) 및 상기 제1 직경 보다 작을 수 있는 제2 직경을 갖는 부분(114)을 포함한다. 용기(100)는 몸체(110)의 상단에 위치하는 뚜껑(lid)(120) 및 상기 몸체(110)의 내부 체적에 연통되는 뚜껑(120)으로부터 연장되는 튜브(140)를 더 가진다. 상기 몸체(110)의 내부 체적은 튜브(140)를 통해 폐기물로 채워진다.
열간 정수압 소결에 후속하여, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 몸체(110)의 체적은 실질적으로 감소되고 용기(100)는 이후에 밀봉된다. 통상적으로, 튜브(140)는 주름지어지고, 절단되며 선형 심 용접(linear seam welding)에 의해 용접된다. 이러한 공정에서 하나의 결점은 튜브(140)의 절단이 튜브(140)의 제거된 부분이 이후에 적절한 방식으로 폐기되어야 하는 양의 잔류 폐기물을 함유할 수 있는 것과 같이 이차 폐기물을 생성할 수 있다는 점이다. 더욱이, 튜브(140)를 절단하기 위해 사용되는 도구들이 상기 잔류 폐기물에 노출되거나 및/또는 마모로 인해 정기적인 유지 보수나 교체가 요구될 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 유압 램들(hydraulic rams) 상의 실들(seals)의 수명을 감소시키는 밀봉되는 캔 부근의 상기 핫 셀(hot cell)(방사성 환경) 내에 있는 복잡한 기계 또는 유압 시스템들을 요구하며, 상기 장비는 상기 핫 셀 내에서 부피가 큰 추가적인 공간을 차지한다. 이에 따라 하나 또는 그 이상의 이들 결점들을 극복할 수 있는 위험 폐기물을 저장하기 위한 시스템들, 방법들, 충전 장비 및 용기들을 가지는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따라 하소된 물질과 같은 핵폐기물의 폐기에 사용되는 예시적인 공정 흐름(200)을 개략적으로 나타낸다. 공정(200)은 모듈러 시스템(modular system)(400)을 사용하여 수행될 수 있으며, 이의 예시적인 실시예들은 후속하는 도면들에 예시되어 있고, 여기서 상기 위험 폐기물이 처리되거나 일련의 격리된 셀들 내로 이동한다. 모듈러 시스템(400)은 "핫 셀" 또는 "핫 셀들"을 포함하는 것으로서 언급될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 각 셀은 외부 환경 및 다른 셀들로부터 격리되어, 위험 폐기물의 어떠한 유출도 유출물이 발생한 셀 내부에 억제될 수 있다.
본 발명에 따른 모듈러 시스템(400)은 액상 또는 고상의 위험 폐기물을 처리하는 데 사용될 수 있다. 상기 위험 폐기물은 방사성 폐기물일 수 있다. 방사성의 액상 폐기물은 제1 사이클 용액 추출 시스템의 동작으로부터 야기되는 수성 폐기물들 및/또는 방사능 처리된 원자로 연료들을 재처리하기 위한 시설 내의 후속하는 추출 사이클로부터의 농축된 폐기물들을 포함할 수 있다. 이들 폐기물들은 사실상 모든 비휘발성 핵분열 생성물들 및/또는 사용필 연료들로부터 유래되는 검출 가능한 농도들의 우라늄과 플루토늄 및/또는 원자로 내에서 통상적으로 생성되는 바와 같은 우라늄과 플루토늄의 교환 핵반응에 의해 형성되는 모든 악티니드들을 함유할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 위험 폐기물은 하소된 물질을 포함한다.
모듈러 시스템(400)은 2개 또는 그 이상의 셀들로 나누어질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 모듈러 시스템(400)은 적어도 4개의 분리된 셀들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 모듈러 시스템(400)은 4개의 분리된 셀들을 포함한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 일련의 셀들은 충전 셀이 될 수 있는 제1 셀(217), 베이크-아웃(bake-out) 및 진공 밀봉 셀이 될 수 있는 제2 셀(218), 처리 셀이 될 수 있는 제3 셀(232), 그리고 냉각 및 포장 셀이 될 수 있는 제4 셀(230)을 포함하며, 이들 각각은 다음에 보다 상세하게 설명한다.
일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 위험 폐기물을 하나 또는 그 이상의 첨가제들과 혼합하도록 구성되는 공급 배합기(feed blender)(212)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 용기 공급 호퍼(feed hopper)(214)가 공급 배합기(212)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 용기 공급 호퍼(214)는 상기 위험 폐기물 및 첨가제 혼합물을 용기(216) 내로 이송하도록 충전 시스템과 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 소결된 물질은 서지 탱크(surge tank)(205)로부터 공급 배합기(212)를 제공하도록 구성되는 소결 물질 수용 호퍼(207)로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 첨가제들은 호퍼(210)로부터 공급 배합기(212)로 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 첨가제들은 탱크(201)로부터 호퍼(210)로 이송된다.
충전된 후, 용기(216)는 제1 셀(217)로부터 제거되고 베이크-아웃 및 진공 밀봉 단계들이 수행되는 제2 셀(218)로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 베이크-아웃 공정은, 예를 들면, 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도에서 과잉의 물을 제거하도록 퍼니스(290) 내에서 용기(216)를 가열하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 오프-가스(off-gas)는 상기 베이크-아웃 공정 동안에 용기(216)로부터 제거되고 라인(206)을 통해 전송되며, 이는 미립자들이나 다른 물질들을 제거하도록 하나 또는 그 이상의 필터들(204) 혹은 트랩들(traps)(219)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 베이크-아웃 공정 동안에 진공이 용기(216) 내에 구현되며 용기(216)는 상기 진공을 유지하도록 밀봉된다.
상기 베이크-아웃 및 밀봉 단계들 후, 일부 실시예들에 따르면, 용기(216)는 제3 셀(232)로 이송되며, 여기서 상기 용기(216)는, 예를 들면, 1,000℃ 내지 1,250℃의 상승된 온도와 압축기(234) 및 아르곤 소스(236)로부터 제공되는 상승된 아르곤 압력에서 열간 정수압 소결이나 HIP를 받게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 열간 정수압 소결은 용기(216)와 그 내부에 포함되는 상기 폐기물의 압밀을 가져온다. 상기 열간 정수압 소결 후, 일부 실시예들에 따르면, 용기(216)는 이송 및 저장을 위한 후속 적재(203)를 위하여 냉각 및/또는 포장을 위한 제4 셀(230)로 이송된다.
모듈러 시스템(400)은 복수의 셀들의 공간적인 배열에 따른 수많은 방식들로 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 셀들은, 셀들의 측면 배열, 셀들의 수직 배열 또는 측면으로 배열되는 셀들과 수직하게 배열되는 셀들의 조합을 포함하여 임의의 적절한 공간적인 배열을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 모듈러 시스템(400)은 인접하는 셀들의 단일 열(row)로 배열되는 복수의 셀들을 포함하며, 여기서 각 셀은 인접하는 셀로부터 격리된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 복수의 셀들은 인접하는 셀들의 단일 열로 공간적으로 배열될 수 있으며, 여기서 각 셀은 적어도 하나의 공통 측벽에 의해 인접하는 셀들로부터 격리될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 복수의 셀들은 인접하는 셀들의 단일 행(column)으로 공간 내에 수직하게 배열될 수 있고, 여기서 각 셀은 적어도 하나의 공통 벽에 의해 인접하는 셀로부터 격리된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 복수의 셀들은 인접하는 셀들의 복수의 열들로 공간적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 모듈러 시스템(400)은 제1 셀(217), 제2 셀(218), 그리고 제3 셀(232)을 포함하고, 제1 셀(217)은 제2 셀(218)에 인접하고 이와 근접하며, 제3 셀(232)은 제2 셀(218)에 인접하고 이와 근접하고, 여기서 제1 셀(217), 제2 셀(218) 및 제3 셀(232)은 셀들의 단일 열로 공간적으로 배열된다.
모듈러 시스템(400)은 모듈러 시스템(400)을 통해 연속적으로 용기들(216)을 이동시키는 하나 또는 그 이상의 어셈블리 라인들을 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4에 예시한 바와 같이, 위험 폐기물의 처리 및/또는 저장 및/또는 폐기를 위한 예시적인 모듈러 시스템(400)은 용기(216)를 조작하기 위한 복수의 셀들의 나란한 어셈블리 라인들을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 바와 같이, 용기(216)를 조작하기 위한 상기 복수의 셀들은 적어도 제1 셀(217), 제2 셀(218), 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)을 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 임의의 숫자의 셀들이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 셀들은 셀들 사이에서 번지는 오염을 제어하도록 인접하는 셀들에 대해 다른 압력들로 유지될 수 있다. 예를 들면, 각 후속하는 셀은 이전의 셀 보다 높은 압력을 가질 수 있으므로, 셀들 사이의 임의의 공기 흐름은 상기 공정의 개시를 향해 흐른다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지된다. 일 실시예에 있어서, 제1 압력(P1)은 제2 압력(P2) 보다 작다. 이러한 실시예들에 있어서, 제1 셀(217)은 제2 셀(218) 적어도 용기(216)가 제1 셀(217) 내에서 취급되는 시간 동안에 제2 셀(218)과 공기를 교환하지 않는다. 이러한 다른 실시예들에 있어서, 에어 인터록(air interlock)(241)(도 12 참조)은, 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 제1 셀(217)을 제2 셀(218)에 연결하고, 제1 셀(217)과 제2 셀(218) 사이에 적어도 하나의 밀봉을 유지하면서 제1 셀(217)로부터 제2 셀(218)로 용기(216)의 이송이 가능하도록 구성된다. 다른 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지되며, 제3 셀(232)은 제3 압력(P3)에서 유지되고, 여기서 제3 압력(P3)은 제2 압력(P1) 보다 큰 제2 압력(P2) 보다 크다. 이러한 실시예들에 있어서, 제3 셀(232)은 제1 셀(217) 및 제2 셀(218)로부터 격리되고, 여기서 제2 셀(218) 및 제3 셀(232)은 제2 셀(218)로부터 제3 셀(232)로 용기(216)의 이송이 가능하도록 구성된다. 또 다른 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지되며, 제3 셀(232)은 제3 압력(P3)에서 유지되고, 제4 셀(230)은 제4 압력(P4)에서 유지되며, 여기서 제4 압력(P4)은 제3 압력(P3) 보다 크고, 제3 압력(P3)은 제1 압력(P1) 보다 큰 제2 압력(P2) 보다 크다. 이러한 실시예들에 있어서, 제4 셀(230)은 제1 셀(217), 제2 셀(218) 및 제3 셀(232)로부터 격리되며, 여기서 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)은 제3 셀(232)로부터 제4 셀(230)로 용기(216)의 이송이 가능하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 각 압력들(P1, P2, P3 및/또는 P4)은 통상의 대기 압력에 대해 음이다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 셀(217)과 제2 셀(218) 사이의 압력 차이는 약 10KPa 내지 약 20KPa이다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 셀(218)과 제3 셀(232) 사이의 압력 차이는 약 10KPa 내지 약 20KPa이다. 일부 실시예들에 있어서, 제3 셀(232)과 제4 셀(230) 사이의 압력 차이는 약 10KPa 내지 약 20KPa이다.
I. 제1 셀
제1 셀(217)의 예시적인 실시예들이 도 3, 도 4 및 도 7에 예시된다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 용기(216)의 외부의 최소의 오염으로 용기(216)를 위험 폐기물로 충전하기 위한 충전 셀이다. 일 실시예에 있어서, 빈 용기들(216)이 먼저 상기 모듈러 시스템(400) 내로 도입된다. 일 실시예에 있어서, 빈 용기들(216)은 제1 셀(217) 내에 놓여지고, 제1 셀(217)은 제1 셀(217) 내에 임의의 위험 폐기물을 이송하기 전에 밀봉된다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)이 밀봉되고 하나 또는 그 이상의 빈 용기들(216)을 포함하게 되면, 제1 셀(217)은 압력(P1)으로 된다.
용기 및 용기를 충전하는 방법
다양한 디자인의 용기들이 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 사용될 수 있다. HIP에 사용될 수 있는 개략적인 용기(216)가 도 2, 도 3, 도 4, 도 7, 도 13, 도 15, 도 16 및 도 17에 걸쳐 도시된다. 용기(216)는 HIP 처리를 위해 해당 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 단일 포트를 가지고 제공된다. 다른 실시예들에 있어서, 용기(216)는 복수의 포트들을 가지고 제공된다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 사용될 수 있는 용기들(216)을 위한 일부 특정한 구성들이 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 도시되며, 이들은 본 발명에 따른 위험 폐기물을 밀봉하여 수용하도록 구성되는 예시적인 용기들을 예시한다.
도 5a 및 도 6a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 대체로 참조 부호 500으로 나타낸 핵폐기물들 또는 다른 원하는 내용물들을 격납하고 저장하기 위한 용기의 일 실시예를 도시한다. 용기(500)는, 일부 실시예들에 있어서, 특히 폐기물들의 HIP 처리에 유용하다. 그러나, 용기(500)가 비핵 및 다른 폐기물을 포함하는 다른 물질들을 수용하고 저장하는 데 사용될 수 있는 점도 이해되어야 할 것이다.
일부 실시예들에 따르면, 용기(500)는 대체로 몸체(510), 뚜껑(520), 충전 포트(filling port)(540), 그리고 배출 포트(evacuation port)(560)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 또한 충전 포트(540)에 체결되도록 구성되는 충전 플러그(filling plug)(550)를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 용기(500)는 또한 배출 포트(560)에 체결되도록 구성되는 배출 플러그(evacuation plug)(570)를 포함한다. 또 다른 실시예들에 있어서, 용기(500)는 리프팅 부재(lifting member)(530)를 포함한다.
몸체(510)는 중심의 세로축(511)을 가지며, 본 발명의 어떤 실시예들에 따라 핵폐기물이나 다른 물질들을 수용하기 위한 내부 체적(516)을 한정한다. 일부 실시예들에 있어서, 내부 체적(516)에 진공이 적용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 폐쇄된 바닥 단부(515)를 갖는 실린더형 또는 대체로 실린더형 구성을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 중심의 세로축(511)에 대해 실질적으로 방사상으로 대칭이다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는, 그 개시 사항이 전체적으로 본 명세서에 참조도 포함되는 미국 특허 제5,248,453호에 기재된 용기들의 임의의 것의 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 도 1에 도시한 용기(100)의 몸체(110)와 유사하게 구성된다. 도 5a를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서 몸체(510)는 보다 작은 제2 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 부분들(514)과 함께 중심의 세로축(511)을 따라 교대되는 제1 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 부분들(512)을 가진다. 몸체(510)는 임의의 적절한 사이즈를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 약 60㎜ 내지 약 600㎜ 범위의 직경을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 약 120㎜ 내지 약 1,200㎜ 범위의 높이를 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 약 1㎜ 내지 약 5㎜의 벽 두께를 가진다.
몸체(510)는 핵폐기물들의 열간 정수압 소결에 유용한 해당 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 몸체(500) 내에 진공을 유지할 수 있는 물질로 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 부식에 저항성이 있는 물질로 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)는 금속 또는 금속 합금, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 그리고 이들의 합금들로 만들어진다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 폐쇄된 바닥 단부(515)에 대향하는 뚜껑(520)을 포함한다. 뚜껑(520)은, 일부 실시예들에 있어서, 몸체(510)와 일체로 형성된다. 다른 실시예들에 있어서, 뚜껑(520)은 몸체(510)와 별로도 형성되며, 뚜껑(520) 주위에 둘레를 따라 기밀 봉지(hermetic seal)를 형성하도록, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징(brazing), 퓨징(fusing) 또는 해당 분야에서 알려진 다른 기술들을 통해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 뚜껑(520)은 몸체(510)에 영구적으로 고정된다. 도 6a를 참조하면, 뚜껑(520)은 내부 체적(516)에 마주하는 내부 표면(524) 및 내부 표면(524)에 대향하는 외부 표면(526)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 중심의 세로축(511)은 실질적으로 내부 표면(524) 및 외부 표면(526)에 직교한다. 일부 실시예들에 있어서, 중심의 세로축(511)은 내부 표면(524) 및 외부 표면(526)의 중심점을 통해 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 외부 표면(526)을 둘러싸는 플랜지(flange)(522)를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는, 외측 표면(547), 내부 체적(516)에 연통되는 통로를 한정하는 내측 표면(548)을 가지며, 충전 노즐(filling nozzle)에 연결되도록 구성되는 충전 포트(540)를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(500)에 의해 수용되는 상기 핵폐기물은 상기 충전 노즐을 거쳐 충전 포트(540)를 통해 내부 체적(516) 내로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 그 내부에 적어도 부분적으로 상기 충전 노즐을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)의 내측 표면(548)은 용기(500)의 충전 동안에 핵폐기물이 충전 포트(540)의 내측 표면(548)과 상기 충전 노즐 사이의 내부 체적(516)으로부터 유출되는 것을 방지하기 위해 충전 노즐과 밀폐를 형성하도록 구성된다.
충전 포트(540)는 도 5a 및 도 6a의 예시적인 실시예에 도시한 바와 같이 뚜껑(520)으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 뚜껑(520)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 뚜껑(520)과 별도로 형성되고, 예를 들면, 용접에 의해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 금속 또는 금속 합금으로 구성되며, 몸체(510) 및/또는 뚜껑(520)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
특히 도 6a를 참조하면, 충전 포트(540)는 제2 단부(543)를 향해 제1 단부(542)로부터 연장되는 내측 표면(548)을 갖는 대체로 튜브 형상의 구성을 가진다. 일부 실시예들에 따르면, 충전 포트(540)는 중심의 세로축(511)에 실질적으로 평행한 축(541)을 따라 뚜껑(520)으로부터 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 내측 표면(548)은 축(541)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)의 제1 단부(542)는 뚜껑(520) 내의 개구를 한정하고 내부 직경(Df1)을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)의 제2 단부(543)는 직경(Df1)과는 다를 수 있는 내부 직경(Df2)을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, Df2는 Df1 보다 크다. 일 실시예에 있어서, 예를 들면, Df1은 약 33㎜이고 Df2는 약 38㎜이다. 일부 실시예들에 있어서, 단차 부분(stepped portion)(549)이 충전 포트(540)의 외부 상에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 단차 부분은 오비탈 용접기(orbital welder)(예를 들면, 여기서 다음에 설명하는 오비탈 용접기(242))의 위치 결정을 위해 사용될 수 있다.
용기(500)는, 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)에 연결되도록 구성되는 충전 플러그(550)를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 도 6a에 대체로 도시한 바와 같이 충전 포트(540) 내에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되고 치수화된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 포트(540)에 연결될 때에 축(541)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 물질이 충전 포트(540)를 통해 내부 체적(516)으로부터 유출되는 것을 방지하도록 충전 포트(540)를 폐쇄하고 밀봉하도록 구성된다.
충전 플러그(550)는, 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)에 연결될 때에 내측 표면(548)에 인접하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 포트(540)의 내부 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 부분을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 Df1과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제1 부분(552)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 선택적으로 또는 추가적으로 Df2와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제2 부분(553)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 부분(553)은 충전 플러그(550)가 충전 포트(540)에 연결될 때에 표면(544)에 근접하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 플러그(550)가 충전 포트(540)에 연결될 때에 단부 표면(545)에 보다 근접한다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 포트(540)에 연결될 때에 심(seam)(546)을 생성한다. 일부 실시예들에 있어서, 심(546)은 충전 플러그(550)와 충전 포트(540)의 제2 단부(543)의 단부 표면(545) 사이의 계면에 형성된다. 일부 실시예들에 있어서, 심(546)은 충전 플러그(550)의 외부 표면(551)과 충전 포트(540)의 외부 표면(547) 사이에 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)의 외부 표면(551)은 심(546)에 가장 근접한 충전 포트(540)의 외부 표면(547)과 실질적으로 같은 높이이다. 심(546)은 일부 실시예들에 따르면 충전 플러그(550)의 일부 주위에 둘레를 따라 연장된다.
충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 일부 실시예들에 따르면 해당 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 방법으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 포트(540)와 나사 형태가 될 수 있게 연결된다. 이들 실시예들의 일부에 따르면, 내측 표면(548)의 적어도 일부가 충전 플러그(550)의 적어도 일부 상의 외부 나사산들에 결속되게 구성되는 내부 나사산들을 갖고 제공됨으로써, 예를 들면, 충전 플러그(550)가 충전 포트(540) 내로 나사 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 부분들(552, 553)의 하나 또는 그 이상이 충전 포트(540)의 내측 표면(548) 상에 제공되는 내부 나사산들과 체결되는 외부 나사산들을 갖고 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 간섭 또는 마찰 결합을 통해 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 충전 포트(540)와 충전 플러그(550)의 밀봉을 돕도록 충전 포트(540) 내에 위치하는 개스킷(gasket)(도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷은 충전 플러그(550)와 표면(544) 사이에 위치한다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 용기(500)를 상기 핵폐기물 또는 다른 원하는 내용물들로 충전한 후에 영구적으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 기계적으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 충전 플러그(550)와 융합될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 함께 납땜되거나 브레이징될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)는 심(546)을 따라, 예를 들면, 오비탈 용접에 의해 함께 용접될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 접착제 또는 시멘트가 충전 포트(540) 및 충전 플러그(550)를 함께 밀봉하도록 심(546) 내로 도입될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 외측 표면(567) 및 내부 체적(516)에 연통되는 통로를 한정하는 내부 표면(568)을 갖는 배출 포트(560)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 내부 체적(516)으로부터 공기 또는 다른 가스의 분기가 가능하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는, 다음에 더 설명하는 바와 같이, 내부 체적(516)으로부터 공기 또는 다른 가스의 배출을 위해 배출 노즐에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 노즐은 배출 포트(560)를 통해 내부 체적(516)으로부터 공기 또는 다른 가스의 인출을 위해 통기 또는 진공 시스템에 연결된다.
배출 포트(560)는 도 5a 및 도 6a의 예시적인 실시예에 도시한 바와 같이 뚜껑(520)으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 뚜껑(520)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 뚜껑(520)과 별도로 형성되고, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징(brazing) 또는 그와 유사한 방법에 의해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 금속 또는 금속 합금으로 구성되며, 몸체(510) 및/또는 뚜껑(520)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
특히 도 6a를 참조하면, 배출 포트(560)는 제2 단부(563)를 향해 제1 단부(562)로부터 연장되는 내측 표면(568)을 갖는 대체로 튜브 형상의 구성을 가진다. 일부 실시예들에 따르면, 배출 포트(560)는 중심의 세로축(511)에 실질적으로 평행한 축(561)을 따라 뚜껑(520)으로부터 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 축(561)은 중심의 세로축(511) 및 충전 포트(540)의 축(541)과 동일 평면상에 있다. 일부 실시예들에 있어서, 내측 표면(568)은 축(561)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)의 제1 단부(562)는 뚜껑(520) 내의 개구를 한정하고 내부 직경 De1을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)의 제2 단부(563) 직경 De1과 다를 수 있는 내부 직경 De2를 가진다. 일부 실시예들에 있어서, De2는 De1 보다 크다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 De1 및 De2와 다른 내부 직경들을 한정하는 제1 단부(562)와 제2 단부(563) 사이에 위치하는 하나 또는 그 이상의 중간 부분들을 더 포함할 수 있다. 도 6a에 도시한 예시적인 실시예에 있어서, 배출 포트(562)는 각기 내부 직경들(De3, De4)을 가지며, De1＜De3＜De14＜De2가 되도록 구성되는 중간 부분들(564, 565)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 충전 포트(540)와 동일한 외부 직경을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 단차 부분(569)이 배출 포트(560)의 외부 상에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 단차 부분(569)은 오비탈 용접(예를 들면, 여기서 다음에 설명하는 오비탈 용접(242))의 위치 결정을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단차 부분(569)은 상기 배출 노즐의 위치 결정을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 배출 포트(560)는 필터(590)를 갖고 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)에 의해 한정되는 통로를 가로질러 걸치는 크기가 된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 제1 단부(562)에서 또는 근접하여 배출 포트(560) 내에 위치하며, De1과 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(590)는 배출 포트(560)의 내측 표면(568)에 밀봉되게 체결된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(590)는, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징 또는 이와 유사한 방법을 통해 배출 포트(560)의 내측 표면(568)에 고정된다. 일 실시예에 있어서, 필터(590)는 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 물질의 단일 층이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 다층 물질이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 소결된 물질로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 금속 또는 금속 합금으로, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 탄탈륨, 니켈 그리고 이들의 합금들로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 세라믹으로, 예를 들면, 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 탄소 또는 탄소 화합물, 예를 들면, 그라파이트(graphite)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(590)의 물질은 상기 필터의 가열이 고상 및 비다공성 물질로 치밀화되는 정도에 따라 선택된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(590)의 물질은 제1 온도에서 필터(590)가 공기 및/또는 가스에 다공성이지만 입자들의 통과는 방지하며, 제2 온도에서 필터(590)가 비다공성 물질로 치밀화되도록 선택되며, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높다.
일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 공기 또는 다른 가스의 통과는 허용하면서, 배출 포트(560)를 통해 소정의 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 100㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 75㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)를 통한 50㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 25㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 20㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 15㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 12㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 10㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 8㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 5㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 1㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 0.5㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 필터(590)는 배출 포트(560)를 통한 0.3㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다.
용기(500)는, 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)에 연결되도록 구성되는 배출 플러그(570)를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 도 6a에 대체로 도시한 바와 같이 배출 포트(560) 내에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되고 치수화된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 충전 포트(560)에 연결될 때에 축(561)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 충전 배치(filling configuration)에서 공기 및/또는 다른 가스가 배출 포트(560)를 통과하도록 구성되며, 폐쇄 구성에서 공기 및/또는 다른 가스가 배출 포트(560)를 통과하는 것을 방지하도록 충전되는 배출 포트(560)를 폐쇄하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 배출 포트(560)의 내부 직경과 실질적으로 동일하거나 약간 작은 직경을 갖는 부분을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 De1과 실질적으로 동일하거나 약간 작은 직경을 갖는 제1 부분(572)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 De2와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제2 부분(572)을 선택적으로 또는 추가적으로 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 De3 및 De4와 실질적으로 동일하거나 약간 작은 각각의 직경들을 갖는 중간 부분들(574, 575)을 선택적으로 또는 추가적으로 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 배출 포트(550)에 연결될 때에 심(566)을 생성한다. 일부 실시예들에 있어서, 심(566)은 배출 플러그(570)와 배출 포트(560)의 제2 단부(563) 사이의 계면에 형성된다. 일부 실시예들에 있어서, 심(566)은 배출 플러그(570)의 외부 표면(571)과 배출 포트(560)의 외부 표면 사이에 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)의 외부 표면(571)은 심(566)에 근접하는 배출 포트(560)의 외부 표면(567)과 실질적으로 같은 높이에 있다. 심(566)은 일부 실시예들에 따라 배출 플러그(570)의 일부 주위에 둘레를 따라 연장된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 배출 플러그(570)가 충전 배치에서 배출 포트(560) 내부에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되므로, 공기 및/또는 다른 가스가 필터(590)를 통하고 배출 포트(560)의 내측 표면(568)과 배출 플러그(570) 사이의 배출 포트(560)를 통하여 용기(500)의 내부 체적(516)으로부터 유출되게 한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570) 및 배출 포트(560)가 상기 충전 배치에서 연결되어, 이를 통해 공기 및/또는 다른 가스 통과하게 하는 충분한 치수의 갭(gap)(582)이 내부 체적(516)으로부터 배출되는 공기 및/또는 다른 가스를 위한 통로를 제공하도록 배출 플러그(570)와 배출 포트(560) 사이에 유지된다. 일부 실시예들에 있어서, 갭(582)은 적어도 배출 플러그(570)의 일부 주위의 둘레를 따라 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및/또는 다른 가스가 상기 충전 배치에서 갭(582)을 통과하고 심(566)을 통과하게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570) 및 배출 포트(560)는 상기 충전 배치에서 연결되어, 공간(581)이 배출 플러그(570)와 필터(590) 사이에 유지된다. 존재하는 경우, 공간(581)은 공기 및/또는 다른 가스가 필터(590)를 통과하는 것이 가능하도록 상기 축 방향을 따라(예를 들면, 축(561)을 따라) 충분한 간격이 되어야한다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(500)는 상기 충전 배치로부터 폐쇄 배치(closed configuration)로 전환되도록 더 구성되며, 여기서 상기 배출 플러그(570)가 배출 포트(560)에 연결되어 공기 및/또는 다른 가스가 배출 포트(560)를 통과하지 않게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 상기 폐쇄 배치에서 상기 배출 플러그(507)에 의해 밀폐되게 밀봉된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 폐쇄 배치는 진공이 내부 체적(516) 내에 유지되도록 한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 폐쇄 배치에서, 물질이 배출 포트(560)를 통과하는 것을 방지하기 위해 배출 포트(560)에 의해 한정되는 통로를 폐쇄하고 밀봉하도록 배출 플러그(570)가 배출 포트(560) 내에 적어도 부분적으로 수용된다.
일부 실시예들에 있어서, 개스킷(580)이 배출 포트(560)와 배출 플러그(570) 사이에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(580)은 상기 폐쇄 배치에서 상기 배출 포트(560)를 상기 배출 플러그(570)에 밀봉하는 데 기여한다. 개스킷(580)은, 일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)의 적어도 일부를 둘러싼다. 도 6a의 실시예에 있어서, 개스킷(580)은 배출 플러그(570)의 일부(575)를 둘러싸게 도시되며, 배출 플러그(570)의 제2 부분(573) 및 배출 포트(560)의 중간 부분(565) 사이에 위치하고 인접하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(580)은 금속 또는 금속 합금으로, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 탄탈륨, 니켈 그리고 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(580) 세라믹으로, 예를 들면, 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(580)은 탄소 또는 탄소 화합물, 예를 들면, 그라파이트를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 배출 플러그(570)는 배출 포트(560)에 나사 형태가 될 수 있도록 연결된다. 이들 실시예들의 일부에 따르면, 내측 표면(568)의 적어도 일부가 배출 플러그(570)의 적어도 일부 상에 제공되는 외부 나사산들에 체결되도록 구성되는 내부 나사산들을 갖고 제공되어, 예를 들면, 배출 플러그(570)가 배출 포트(560) 내로 나사 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 부분들(572, 573, 574, 575)의 하나 또는 그 이상이 배출 포트(560)의 내측 표면(568) 상에 제공되는 내부 나사산들에 체결되는 외부 나사산들을 갖고 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 충전 배치는 배출 플러그(570)의 상기 외부 나사산들을 배출 포트(560)의 상기 내부 나사산들에 부분적으로 체결하는 단계(예를 들면, 배출 플러그(570)를 배출 포트(560) 내로 부분적으로 나사 고정 하는 단계)를 포함하며, 상기 폐쇄 배치는 배출 플러그(570)의 상기 외부 나사산들을 배출 포트(560)의 상기 내부 나사산들에 완전히 체결하는 단계(예를 들면, 배출 플러그(570)를 배출 포트(560) 내로 완전히 나사 고정하는 단계)를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560) 및 배출 플러그(570)는 영구적으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560) 및 배출 플러그(570)는 기계적으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 배출 플러그(570)와 융합될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560) 및 배출 플러그(570)는 함께 납땜되거나 브레이징될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560) 및 배출 플러그(570)는 심(566)을 따라, 예를 들면, 오비탈 용접에 의해 함께 용접될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 상기 용접은 상기 용기(500) 내의 기압을 유지하는 기밀 봉지를 방해하지 않기 위해 상기 개스킷(580)으로부터 떨어져 상기 배출 포트(560)와 배출 플러그(570) 사이에 위치한다. 다른 실시예들에 있어서, 접착제 또는 시멘트가 배출 포트(560) 및 배출 플러그(550)를 함께 밀봉하도록 심(566) 내로 도입될 수 있다.
도 5a 및 도 6a를 참조하면, 용기(500)는, 일부 실시예들에 있어서, 용기(500)의 리프팅 및/또는 이송을 위한 캐리어에 체결되도록 구성되는 리프팅 부재(530)를 포함한다. 리프팅 부재(530)는, 일부 실시예들에 따르면, 뚜껑(520)의 외부 표면(526)에 고정되게 부착되고 뚜껑(520)의 외부 표면(526)으로부터 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 뚜껑(520)의 외부 표면(526)의 가운데 상에 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 뚜껑(520)과 일체로 형성된다. 다른 실시예들에 있어서, 리프팅 부재는 뚜껑(520)과 별도로 형성되고, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징 또는 그와 유사한 방법에 의해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 금속 또는 금속 합금으로 구성되고, 몸체(510) 및/또는 뚜껑(520)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
도시된 예시적인 실시예에 있어서, 리프팅 부재(530)는 중심의 세로축(511)과 실질적으로 같은 축을 갖는 뚜껑(520)으로부터 연장되는 대체로 실린더 형상의 돌출부(532)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 중심의 세로축(511)에 대해 방사상으로 대칭이다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 충전 포트(540)와 배출 포트(560) 사이의 뚜껑(520) 상에 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 적어도 부분적으로 돌출부(532)의 둘레 주위에 연장되는 그루브(groove)(533)를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 리프팅 부재(530)는 그루브(533)를 부분적으로 한정하는 플랜지(534)를 포함한다.
도 5b 및 도 6b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 핵폐기물 또는 다른 원하는 내용물들을 격납 및 저장하기 위한 대체로 참조 부호 600으로 나타낸 용기의 다른 실시예를 도시한다. 용기(600)는, 일부 실시예들에 있어서, 특히 폐기물들의 열간 정수압 소결에 유용하다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 용기(600) 내에 진공을 유지할 수 있는 물질로 구성된다.
일부 실시예들에 따르면, 용기(600)는 대체로 몸체(610), 뚜껑(620), 그리고 충전 포트(640)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(600)는 또한 충전 포트(640)에 체결되도록 구성되는 충전 플러그(650)를 포함한다.
몸체(610)는 중심의 세로축(611)을 가지며, 본 발명의 어떤 실시예들에 따라 핵폐기물 또는 다른 물질들을 수용하기 위한 내부 체적(616)을 한정한다. 일부 실시예들에 있어서, 진공이 내부 체적(616)에 적용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 폐쇄된 바닥 단부(615)를 갖는 실린더 형상 또는 대체로 실린더 형상의 구성을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 중심의 세로축(611)에 대해 실질적으로 방사상으로 대칭이다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 여기에 그 개시 사항들이 전체적으로 참조로 포함되는 미국 특허 제5,248,453호에 기재된 용기들의 임의의 것의 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 도 1에 도시한 용기(100)의 몸체(110)와 유사하게 구성된다. 도 5b를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서 몸체(610)는 보다 작은 제2 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 부분들(614)과 함께 중심의 세로축(611)을 따라 교대되는 제1 직경을 갖는 하나 또는 그 이상의 부분들(612)을 가진다. 몸체(610)는 몸체(510)를 위해 여기서 설명한 동일한 구성 및 치수들을 가질 수 있다.
몸체(610)는 핵폐기물들의 열간 정수압 소결에 유용한 해당 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 부식에 저항성이 있는 물질로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)는 금속 또는 금속 합금으로, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 그리고 이들의 합금으로 만들어진다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(600)는 폐쇄된 바닥 단부(615)에 대향하는 뚜껑(620)을 포함한다. 뚜껑(620)은, 일부 실시예들에 있어서, 몸체(610)와 일체로 형성된다. 다른 실시예들에 있어서, 뚜껑(620)은 몸체(610)와 별도로 형성되고, 뚜껑(620) 주위의 둘레를 따라 기밀 봉지를 형성하도록, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징, 퓨징 또는 해당 기술 분야에서 알려진 기술들을 통해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 뚜껑(620)은 몸체(610)에 영구적으로 고정된다. 도 6b를 참조하면, 뚜껑(620)은 내부 체적(616)에 마주하는 내부 표면(624) 및 내부 표면(624)에 대향하는 외부 표면(626)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 중심의 세로축(611)은 내부 표면(624) 및 외부 표면(626)에 실질적으로 직교한다. 일부 실시예들에 있어서, 중심의 세로축(611)은 내부 표면(624) 및 외부 표면(626)의 중심점을 통해 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(600)는 외부 표면(626)을 둘러싸는 플랜지(622)를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(600)는, 외측 표면, 계단형 내측 표면(647) 및 내부 체적(616)에 연통되는 통로를 한정하는 하부 내측 표면(648)을 가지며, 충전 노즐과 연결되도록 구성되는 충전 포트(640)를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(600)에 의해 수용되는 상기 핵폐기물은 상기 충전 노즐을 거쳐 충전 포트(640)를 통해 내부 체적(616) 내로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 그 내부에 상기 충전 노즐을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)의 계단형 내측 표면(647) 및/또는 하부 내측 표면(648)은 용기(600)의 충전 동안에 충전 포트(640)의 계단형 내측 표면(647) 및 하부 내측 표면(648)과 상기 충전 노즐 사이의 내부 체적(616)으로부터 핵폐기물이 유출되는 것을 방지하기 위해 충전 노즐과 강한 밀봉을 형성하도록 구성된다.
충전 포트(640)는 도 5b 및 도 6b의 예시적인 실시예에 도시한 바와 같이 뚜껑(620)으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 뚜껑(620)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 뚜껑(620)과 별도로 형성되고, 예를 들면, 용접에 의해 이에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 금속 또는 금속 합금으로 구성되고, 몸체(610) 및/또는 뚜껑(620)과 동일한 물질로 만들어질 수 있다.
특히 도 6b를 참조하면, 충전 포트(640)는 계단형 내측 표면(647) 및 제2 단부(643)를 향해 제1 단부(642)로부터 연장되는 하부 내측 표면(648)을 갖는 대체로 계단형 튜브 형상의 구성을 가진다. 일부 실시예들에 따르면, 충전 포트(640)는 중심의 세로축(611)에 실질적으로 동축인 축(641)을 따라 뚜껑(620)으로부터 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 계단형 내측 표면(647)은 축(641)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 하부 내측 표면(648)은 축(641)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)의 제1 단부(642)는 뚜껑(620) 내에 개구를 한정하며, 내부 직경(Dg1)을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)의 제2 단부(643)는 Dg1과 다를 수 있는 내부 직경(Dg2)을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, Dg2는 Dg1 보다 크다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 그루브(633)를 적어도 부분적으로 한정하는 플랜지(634)를 갖고 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 플랜지(634) 및 그루브(633)는 충전 포트(640) 주위에 둘레를 따라 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 플랜지(634) 및 그루브(633)는 축(641)에 대해 방사상으로 대칭이다. 일부 실시예들에 있어서, 플랜지(634) 및/또는 그루브(633)는 용기(600)의 리프팅 및 이송을 위해 캐리어에 체결되도록 구성된다.
용기(600)는, 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)에 연결되도록 구성되는 충전 플러그(650)를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 도 6b에 대체로 도시한 바와 같이 충전 포트(640) 내에 적어도 부분적으로 수용되도록 구성되고 치수화된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 충전 포트(640)에 연결될 때에 축(641)에 대해 방사상으로 배치된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 물질이 충전 포트(640)를 거쳐 내부 체적(616)으로부터 유출되는 것을 방지하기 위해 충전 포트(640)를 폐쇄하고 밀봉하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 충전 포트(640)를 기밀되게 밀봉하기 위해 구성된다.
충전 플러그(650)는, 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)에 연결될 때에 계단형 내측 표면(647)에 인접하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 Dg2와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제1 부분(673)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 Dg3과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제2 부분(675)을 선택적으로 또는 추가적으로 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 Dg4와 실질적으로 동일한 직경을 갖는 제3 부분(674)을 선택적으로 또는 추가적으로 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 부분(673)은 충전 플러그(650)가 충전 포트(640)에 연결될 때에 표면(649)에 인접하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 충전 포트(640)에 연결될 때에 심(646)을 생성한다. 일부 실시예들에 있어서, 심(646)은 충전 플러그(650)와 충전 포트(640)의 제2 단부(643)의 단부 표면(645) 사이의 계면에 형성된다. 일부 실시예들에 있어서, 심(646)은 충전 플러그(650)의 외부 표면과 충전 포트(640)의 외부 표면 사이에 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)의 외부 표면은 심(646)에 근접하는 충전 포트(640)의 외부 표면과 실질적으로 동일한 높이이다. 심(646)은 일부 실시예들에 따르면 충전 플러그(650)의 일부 주위에 둘레를 따라 연장된다.
충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 일부 실시예들에 따라 해당 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 방법에 의해 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 충전 포트(640)에 나사 형태가 될 수 있게 연결된다. 이들 실시예들의 일부에 따르면, 내측 표면(648)의 적어도 일부가 충전 플러그(650)의 적어도 일부 상에 제공되는 외부 나사산들에 체결되도록 구성되는 내부 나사산들을 갖고 제공되어, 예를 들면, 충전 플러그(650)가 충전 포트(640) 내로 나사 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 부분들(652, 653)의 하나 또는 그 이상이 충전 포트(640)의 내측 표면(648) 상에 제공되는 내부 나사산들에 체결되는 외부 나사산들을 갖고 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그는 간섭 또는 마찰 결합을 통해 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 개스킷(680)이 충전 포트(640)와 충전 플러그(650) 사이에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(680)은 폐쇄 배치에서 상기 충전 포트(640)를 상기 충전 플러그(650)에 밀봉하는 데 기여한다. 개스킷(680)은, 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)의 적어도 일부를 둘러싼다. 도 6b의 실시예에 있어서, 개스킷(680)은 충전 플러그(650)의 일부(675)를 둘러싸게 도시되며, 충전 플러그(650)의 일부(673) 및 충전 포트(640) 사이에 위치하고 인접하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(680)은 금속 또는 금속 합금으로, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 탄탈륨, 니켈, 그리고 이들의 합금으로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(680)은 세라믹으로, 예를 들면, 알루미늄 산화물(Al2O3) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 개스킷(680)은 탄소 또는 탄소 화합물, 예를 들면, 그라파이트를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 용기(600)를 상기 핵폐기물 또는 다른 원하는 내용물들로 충전한 후에 영구적으로 함께 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 함께 기계적으로 고정될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640)는 충전 플러그(650)와 융합될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 함께 납땜되거나 브레이징될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 기밀 봉지를 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)는 심(646)을 따라, 예를 들면, 오비탈 용접에 의해 함께 용접될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 상기 용접은 상기 용기(600) 내의 기압을 유지하는 기밀 봉지를 방해하지 않기 위해 상기 개스킷(680)으로부터 떨어져 상기 충전 플러그(650)와 충전 포트(640) 사이에 위치한다. 다른 실시예들에 있어서, 접착제 또는 시멘트가 충전 포트(640) 및 충전 플러그(650)를 함께 밀봉하도록 심(646) 내로 도입될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 충전 플러그(650)는 필터(690)를 갖고 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(650)의 원형 단부(670)에 걸치는 크기가 된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(690)는 충전 플러그(650)의 원형 단부(670)에 밀봉되게 체결된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(690)는, 예를 들면, 용접, 납땜, 브레이징, 또는 이와 유사한 방법을 통해 충전 플러그(650)의 원형 단부(670)에 고정된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 나사, 못, 볼트, 스테이플러, 또는 이와 유사한 것과 같은 기계적 파스너(fastener)(695)로 충전 플러그(650)에 고정된다. 일 실시예에 있어서, 필터(690)는 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 물질의 단일 층이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 다층 물질이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 소결된 물질로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 금속 또는 금속 합금으로, 예를 들면, 스테인리스 스틸, 구리, 알루미늄, 철, 티타늄, 탄탈륨, 니켈, 그리고 이들의 합금으로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 세라믹으로, 예를 들면, 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미노 실리케이트(예를 들면, Al2SiO5) 및 지르코늄 산화물(ZrO2)로 만들어진다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 탄소 또는 탄소 화합물, 예를 들면, 그라파이트를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(690)의 물질은 가열에 따라 상기 필터가 고상 및 비다공성 물질로 치밀화되도록 선택된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(690)의 물질은 제1 온도에서 필터(690)가 공기 및/또는 가스에 대해 다공성이지만 입자들의 통과를 방지하고, 제2 온도에서 필터(690)가 비다공성 물질로 치밀화되도록 선택되며, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 크다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(560)가 충전 포트(640)에 연결될 때에 필터(690)는 공기 또는 다른 가스의 통과를 허용하면서 충전 포트(640)를 통한 소정의 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 100㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 75㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 50㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 25㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 20㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 15㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 12㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 10㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 8㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 5㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 1㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 0.5㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(690)는 충전 포트(640)를 통한 0.3㎛ 보다 큰 치수를 갖는 입자들의 통과를 방지하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 충전 플러그(650) 충전 배치에서 충전 포트(640) 적어도 부분적으로 수영되도록 구성되어, 공기 및/또는 다른 가스가 필터(690) 및 충전 포트(640)의 계단형 내측 표면(647)과 충전 플러그(650) 사이를 통해 용기(600)의 내부 체적(616)으로부터 유출되는 것이 가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650) 및 충전 포트(640)는 내부 체적(616)으로부터 공기 및/또는 다른 가스의 배출을 위한 통로를 제공하는 충분한 치수의 갭(도시되지 않음)이 제공되게 상기 충전 배치에서 연결되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 갭은 충전 플러그(650)의 적어도 일부 주위에 둘레를 따라 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및/또는 다른 가스는 상기 충전 배치에서 상기 갭 및 심(646)을 통과하게 된다.
동작에 있어서, 상기 용기(216)의 내부 체적은 충전 포트(540)를 충전 노즐(260)에 연결시켜 물질로 충전되며, 여기서 용기(216)는 충전 이전에 음의 압력 하에 놓이거나 용기(216)가 일부 실시예들에 따르면 충전 공정 동안에 동시에 비워진다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 충전 포트(540)는 상기 충전 포트(540)와 상기 충전 노즐(260) 사이에서 용기(216)로부터 물질이 유출되는 것을 방지하기 위해 상기 충전 노즐(260) 주위에 단단하게 정합되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기(216)의 충전은 용기(216)에 원하는 양의 물질이 첨가되었을 때까지 계속된다. 일부 실시예들에 있어서, 소정의 부피의 물질이 용기(216)에 첨가된다. 일부 실시예들에 있어서, 소정의 중량의 물질이 용기(216)에 첨가된다.
도 6a를 참조하면, 일부 실시예들에 따라 충전 포트(540)에 연결되는 충전 노즐(260)을 통해 용기(500)의 내부 체적(516)에 저장되는 물질(예를 들면, 핵폐기물 또는 하소된 물질)이 첨가된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 충전 포트(540)는 상기 충전 포트(540)와 충전 노즐(260) 사이에서 용기(500)로부터 물질이 유출되는 것을 방지하기 위해 충전 노즐(260) 주위에 단단하게 정합되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(516)가 채워짐에 따라, 내부 체적(516) 내에 수용되는 공기 및/또는 다른 가스가 필터(590)를 갖고 제공되는 배출 포트(560)를 통해 용기(500)로부터 배출된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 공기 및/또는 다른 가스가 내부 체적(516)으로부터 배출되는 동안에 필터(590)는 모든 또는 적어도 대부분의 비가스 상태의 물질들이 배출 포트(560)를 통해 용기(500)로부터 유출되는 것을 방지한다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(590)는 폐기물의 충전과 공기/가스 배출 동안에 적어도 10㎛의 직경을 갖는 입자들이 배출 포트(560)를 통해 내부 체적(516)으로부터 유출되는 것을 방지하도록 구성된다. 상기 공기 및/또는 다른 가스의 배출은, 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)를 배출 노즐(300)에 연결함에 의해 가능해질 수 있다. 배출 노즐(300)은 배출 라인 또는 시스템(예를 들면, 진공 소스)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출 라인은 약 25milliTorr 내지 약 500milliTorr의 진공 레벨들에서 동작된다.
용기(500)를 원하는 양의 물질로 충전한 후, 충전 노즐(260)은 충전 포트(540)를 폐쇄하고 밀봉하도록 충전 플러그(550)로 대체된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(540)는 충전 플러그(550)와 기밀되게 밀봉된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(550)는 충전 포트(540)에 용접된다. 일부 실시예들에 있어서, 오비탈 용접기(242)가 충전 플러그(550)를 충전 포트(540)에 용접하는 데 사용된다.
일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 배출 플러그(570)를 갖고 제공될 수 있다. 전술한 바와 같이, 공기 및/또는 다른 가스가 필터(590) 및 배출 플러그(570)와 배출 포트(560) 사이를 통과하고, 제2 폐쇄 배치에서 배출 포트(560)를 기밀되게 밀봉하고 폐쇄하도록 제1 개방 배치에서 배출 플러그(570)는 배출 포트(560)에 나사 형태가 될 수 있게 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전이 완료된 후, 배출 포트(560)가 배출 플러그(570)에 의해 폐쇄된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 포트(560)는 배출 노즐(300)이 배출 포트(560)에 연결되는 동안에 폐쇄된다.
도 6b를 참조하면, 용기(600)는 충전 포트(640)를 배출 라인 또는 시스템(예를 들면, 진공 소스)에 연결함에 의해 비워진다. 물질은 이후에 충전 포트(640)에 연결되는 충전 노즐(260)을 통해 용기(600)의 내부 체적(616)에 첨가된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 충전 포트(640)는 물질이 상기 충전 포트(640)와 충전 노즐(260) 사이에서 용기(600)로부터 유출되는 것을 방지하기 위해 충전 노즐(260) 주위에 단단하게 정합되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(600)는 충전 이전에 약 750milliTorr 내지 약 1,000milliTorr의 압력으로 비워진다.
용기(600)를 원하는 양의 물질로 충전한 후, 일부 실시예들에 따라 충전 노즐(260)은 충전 포트(640)를 폐쇄하고 밀봉하도록 충전 플러그(650)로 대체된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 후에 용기(600)는 상기 대기 압력(예를 들면, 상기 제1 셀(217)의 압력)으로 복귀한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 위험 폐기물을 용기(216) 내로 이송하기 위한 예시적인 충전 시스템(299)을 예시한다. 충전 시스템(299)은, 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 장비 및 용기 외부의 오염과 이차 페기물의 배출을 방지하도록 설계된다. 상기 설계 특징들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 진공 하에서 용기가 충전되게 하는 용기 구조, 중량 검증 시스템 및/또는 체적 검증 시스템, 그리고 충전 노즐 구조를 포함한다. 도 8 내지 도 10에 예시한 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 밀봉 가능한 용기(216) 내로 위험 폐기물을 이송하기 위한 시스템(299)은 충전 노즐(260), 적어도 하나의 호퍼(214), 공기압 실린더(285), 실(seal)(284), 진동기(281), 리프트 메커니즘(lift mechanism)(282), 댐퍼(damper)(283), 제1 저울(scale)(277), 제2 저울(278), 그리고 프로세서(280)를 포함한다.
도 8 내지 도 11의 시스템은, 상술한 바와 같이, 용기(600)와 같은 단일 포트를 갖는 용기, 또는 용기(500)와 같은 2개의 포트들을 갖는 용기와 함께 사용될 수 있다. 도 8은 단일 포트(291)를 갖는 예시적인 용기(216)에 대한 충전 노즐(260)을 예시한다. 도 9는 충전 포트(292) 및 배출 포트(293)의 2개의 포트들을 갖는 예시적인 용기(216)에 대한 충전 노즐(260)을 예시한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(292) 및 배출 포트(293)는 도 5a 및 도 6a에 예시된 용기(500)의 충전 포트(540) 및 배출 포트(560)의 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 배출 포트(293)는 필터(350)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(350)는 상기 용기로부터의 위험 폐기물 입자들의 이탈을 방지한다. 예시적인 필터 물질들은 여기서 설명하였다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(350)는 상술한 바와 같은 필터(590)의 구성을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 위험 폐기물의 이송은 용기(216)의 과도한 압력을 방지하도록 수행된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 위험 폐기물의 이송이 시작되기 전에 적어도 초기에는 음의 압력 하에 놓인다. 다른 실시예들에 있어서, 용기(216)는 위험 폐기물의 이송과 동시에 음의 압력 하에 놓인다. 또 다른 실시예들에 있어서, 용기(216)는 상이 충전 공정이 시작되기 전에 초기에 음의 압력 하에 놓이며, 상기 위험 폐기물의 이송과 함께 간헐적으로 음의 압력 하에 놓인다. 다른 실시예들에 있어서, 용기(216)의 충전 포트(292)는 충전 포트(292)로부터 밸브 몸체(261)의 연결을 해제한 후에 밀봉되고 폐쇄되도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 약 25℃ 내지 약 35℃에서 충전된다. 다른 실시예들에 있어서, 용기(216)는 100℃까지의 온도에서 충전된다.
도 2 및 도 11을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 첨가제 공급 호퍼(210)로부터 첨가제가 상기 공급 배합기(212)에 첨가된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 첨가제의 양은 첨가제 공급 스크류(도시되지 않음)를 이용하여 계측된다. 공급 배합기(212)는 상기 하소된 물질을 상기 첨가제와 혼합하도록 동작된다. 일 실시예에 있어서, 공급 배합기(212)는 상기 셀을 외부에서 구동시키는 모터를 갖는 기계적인 패들형(paddle-type) 혼합기이다. 도 8을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 상기 공급 배합기(212)와 호퍼(214) 사이에 위치하는 로터리 에어록(rotary airlock) 또는 볼 밸브(ball valve)(298)는 상기 혼합된 하소된 물질을 공급 호퍼(214)로 이송한다. 다른 실시예에 있어서, 로터리 에어록 또는 볼 밸브(298)는 공급 호퍼(214)와 용기(216) 사이에 위치하여 이들 사이의 물질의 이송을 조절한다.
도 7을 참조하면, 일부 실시예들에 있어서, 고정된 부피의 상기 혼합된 하소된 물질이 공급 호퍼(214)로부터 제1 셀(217) 내에 위치하는 용기(216)로 이송된다. 일 실시예에 있어서, 용기(216)는, 상술한 바와 같이, 충전 및 배출 포트의 2개의 포트들을 가진다. 다른 실시예에 있어서, 용기(216)는 전술한 바와 같이 단일 포트를 가진다. 용기(216)의 상부에 부착되는 충전 포트(540, 640)는, 다음에 설명하는 바와 같이, 상기 용기(216)의 외부 상에 어떤 위험 폐기물이 엎질러지는 것을 제거하도록 설계되는 충전 노즐에 정합된다. 일 실시예에 있어서, 충전 노즐(260) 및 충전 포트(540, 640)는 충전 플러그(550)와 충전 포트(540, 640)의 내부 사이의 실의 폐기물로의 오염을 방지하도록 구성된다.
일 실시예에 있어서, 용기로 이송되는 상기 위험 물질의 양은 용기(216)의 과충전되지 않고 용기(216)가 실질적으로 충전되는 점이 확보되도록 세심하게 제어된다. 일부 실시예들에 있어서, 호퍼(214) 및 용기(216)에 연결되는 중량 검증 시스템은 이송되는 물질의 적절한 양을 확보한다. 일부 실시예들에 있어서, 호퍼(214) 및 용기(216)에 연결되는 중량 검증 시스템과 결합하여 호퍼와 용기 사이의 동등한 부피들이 이송되는 물질의 적절한 양을 확보한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 중량 검증 시스템은 프로세서(280) 및 복수의 중량 계측 저울들(277)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 저울(277)은 호퍼(214)에 연결되고 초기 호퍼 중량을 결정하도록 구성되며, 제2 저울(278)은 상기 용기(216)에 연결되고 용기 충전 용량을 결정하도록 구성되며, 프로세서(280)는 상기 제1 저울(277) 및 상기 제2 저울(278)에 연결되고 상기 초기 호퍼 중량과 상기 용기 충전 중량을 비교하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 초기 호퍼 중량은 플랜지(294)와 호퍼(214)를 포함하는 플랜지(295) 사이의 중량이다. 일부 실시예들에 있어서, 초기 호퍼 중량은 용기(216)의 충전 이전에 상기 호퍼 내부의 위험 물질의 중량을 의미한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기 충전 중량은 상기 충전 공정 동안 및/또는 상기 충전 공정의 말단에서 용기(216) 내의 위험 물질의 중량을 의미한다. 일 실시예에 있어서, 호퍼(214)는 용기(216)의 체적과 실질적으로 동일한 체적을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 물질의 모두가 호퍼(214)로부터 용기(216)로 이송되는 점을 확인하는 데 기여하도록 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)이 충전 시스템(299)의 하나 또는 그 이상의 구성 요소들에 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)은 용기(216)로의 상기 물질의 이송에 기여하기 위해 진동력을 시스템(299)의 하나 또는 그 이상의 구성 요소들에 인가하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 진동기들(281)은 적어도 수직 방향으로 힘을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 진동기들(281)은 적어도 측부 방향으로 힘을 인가하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 진동기(281)가, 예를 들면, 호퍼(214)로부터 용기(216)까지의 물질을 흔들기 위해 호퍼(214)에 연결되도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 진동기(281)는 용기(216)의 바닥에 연결된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 용기(216)의 바닥에 연결되는 진동기(281)는 적어도 수직 방향으로 용기(216)에 진동을 제공하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 진동기(281)가 상기 용기(216)의 측벽에 연결된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 용기(216)의 측벽에 연결되는 진동기(281)는 적어도 측부 방향으로 용기(216)에 진동을 제공하도록 구성된다. 상기 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)은, 일부 실시예들에 있어서, 진동기들(281)의 활성화 및/또는 동작(예를 들면, 진동수)을 제어하도록 구성되는 프로세서에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 프로세서(280)가 상기 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)은, 예를 들면, 이송되는 상기 물질이 상기 시스템 내부에서 지연되었던 경우에서 용기(216)가 채워지지 않은 경우에 동작된다. 일 실시예에 있어서, 하나 또는 그 이상의 진동기들(281)이 상기 용기 충전 중량이 상기 초기 호퍼 중량 보다 작을 경우에 동작된다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 충전 노즐(260)은 밸브 몸체(261), 밸브 헤드(265) 및 밸브 스템(267)을 포함한다. 밸브 몸체(261)는 원위측 단부(distal end)(262) 및 외측 표면(263)을 포함하며, 밸브 몸체(261)는 원위측 단부(262)에 근접하는 밸브 시트(264), 밸브 몸체(261)를 용기(216)의 충전 포트(272)에 밀봉되고 제거 가능하게 연결하도록 구성되는 원위측 단부(262)에 근접하는 외측 표면(263)을 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서, 밸브 몸체(261)는 호퍼(214)에 연결되도록 구성되는 제1 분기 부분(270)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 제2 분기 부분(269)은 상기 충전 노즐(260)의 원위측 단부(262)를 포함하며, 근위측 단부(proximal end)(288)를 가진다. 일 실시예에 있어서, 상기 근위측 단부(288)는 상기 밸브 스템(267)을 이동시키도록 구성되는 구동 메커니즘(drive mechanism)(289)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 밸브 헤드(265)는 폐쇄 배치에서 상기 밸브 시트(264)와 실을 형성하도록 구성되는 밸브 페이스(266)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 밸브 헤드(265)는 밸브 몸체(261) 및 용기(216)가 개방 배치에서 유동적으로 서로 연결되도록 구성된다. 어떤 실시예들에 있어서, 밸브 헤드(265)는 상기 개방 배치에서 밸브 몸체(261)로부터 및 용기(216) 내로 원위측으로 연장된다. 밸브 스템(267)은 밸브 몸체(261)의 적어도 일부를 통해 밸브 헤드(265)로부터 축(276)과 동축 방향으로 연장된다. 다른 실시예에 있어서, 밸브 스템(267)은 제2 분기 부분(269)의 근위측 단부(288)를 통해 연장되며, 근위측 단부(288)는 밸브 스템(267)의 일부에 연결되는 실(284)을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 노즐(260)은 용기(216)로부터 상기 위험 폐기물이 엎질러지는 것을 방지하도록 용기(216)의 충전 포트(272)와 밀봉된다. 일 실시예에 있어서, 충전 노즐(260)은 폐기물이 충전 노즐(260)의 제거 후에 충전 플러그(예를 들면, 충전 플러그(650))와 충전 포트(272) 사이의 밀봉을 방해하지 않도록 충전 포트(272) 내로 연장된다. 일부 실시예들에 있어서, 원위측 단부(262)의 외측 표면(263)은 충전 포트(272)와 밀봉을 형성하는 적어도 하나의 실(273)을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 실(273)은 적어도 하나의 O-링(ring)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 실(273)은 2개의 O-링 실들을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 외측 표면(263)은 충전 포트(272)와 밀봉을 형성하는 제2 실(275)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 포트(272)는 용기(600)의 충전 포트(640)의 구성을 가지며, 실들(273, 275)의 적어도 하나는 그들 사이에 밀봉을 형성하도록 하부 내측 표면(648)에 결속된다. 일부 실시예들에 있어서, 실들(273, 275)의 적어도 하나는, 도 6b에 도시한 바와 같이 제1 단부(642)와 필터(690)가 충전 포트(640)에 체결되는 곳 사이의 위치에서 하부 내측 표면(648)에 결속된다. 일부 실시예들에 있어서, 실들(273, 275)의 적어도 하나는 제1 단부(642)와 개스킷(680) 사이의 위치에서 계단형 내측 표면(647)에 결속된다.
일 실시예에 있어서, 충전 노즐(260)은 밸브 헤드(265) 내에 배치되는 센서(274)를 더 포함한다. 일 실시예에 있어서, 센서(274)는 용기(216) 내의 위험 물질의 레벨을 결정하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 센서(274)는 밸브 몸체(261)로부터 원위측으로 연장된다. 다른 실시예에 있어서, 센서(274)는 밸브 스템(267)을 통해 연장되는 와이어(268)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 센서(274)는 밸브 스템(267)을 통해 연장되는 와이어(268)에 연결된다. 적절한 센서들은 변위 변환기(displacement transducer) 또는 하중 변환기(force transducer)를 포함하는 접촉식 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 변위 변환기가 충전 분말 높이를 감지한다. 이러한 실시예들에 있어서, 하중 변환기는 상기 충전 분말 전면에 의해 편향되는 얇은 막 상의 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함한다. 적절한 센서들은 또한 소나, 초음파 및 마이크로파를 포함하는 비접촉식 센서들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 구동 메커니즘은 밸브 스템(267)을 동작시킨다. 일 실시예에 있어서, 구동 메커니즘(289)은 공기압 실린더(285)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 리프트 메커니즘(282)은 충전 노즐(262)을 향해 용기(216)를 들어 올리도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 리프트 메커니즘(282)은 적어도 하나의 댐퍼(283)를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀봉 가능한 용기 내로 위험 폐기물을 이송하기 위한 상기 시스템은 용기(216)와 유체 연통하도록 구성되는 진공 노즐(271)을 더 포함한다. 일 실시예에 있어서, 진공 노즐(271)은 밸브 몸체(261)의 원위측 단부(288)를 통해 연장된다. 다른 실시예에 있어서, 진공 노즐(271)은 상기 밸브 몸체(261)의 원위측 단부(262)에 근접하는 필터(279)를 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서, 본 발명에 따른 시스템은 상기 배출 포트(292)와 밀봉되고 제거 가능하게 연결될 수 있는 진공 노즐(271)을 더 포함하며, 진공 노즐(271)은 충전 배치에서 상기 밸브 몸체(261)와 밀폐 유체 연통된다.
일 실시예에 있어서, 상기 충전 시스템(299)에 의해 적어도 용기(216)가 충전되는 동안에 제1 셀(217)은 다음 셀들과 공기를 교환하지 않는다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 충전 시스템(299)에 연결되는 오프-가스 서브시스템(206)을 포함하며, 여기서 오프-가스 서브시스템(206)은 용기(216)에 연결되도록 구성되는 진공 노즐을 가진다.
도 12를 참조하면, 다른 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 하나 또는 그 이상의 밀폐 가능한 도어들(240)을 갖는 상기 제2의 다음 셀(218)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2의 다음 셀(218)은 베이크-아웃 및 진공 밀봉 셀이다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 에어 인터록(241)을 통해 제2 셀(218)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 에어 인터록(241)은 용기(216)가 제1 셀(217)로부터 제2 셀(218)로 이송될 수 있도록 구성된다.
II. 제2 셀
제2 셀(218)의 예시적인 실시예들 및 이의 일부 구성 요소들이 도 2, 도 3, 도 4, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 16에 예시된다. 일 실시예에 있어서, 제2 셀(218)은 용기(216)의 밀봉에 후속하여 용기(216)의 가열 및 배출을 가능하게 하는 베이크-아웃 및 진공 밀봉 셀이다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지되며, 여기서 제1 압력(P1)은 제2 압력(P2) 보다 작다. 제1 셀(217) 및 제2 셀(218)은 일부 실시예들에 따르면 상기 밀봉 가능한 도어(240)를 통해 상호 연결된다.
일 실시예에 있어서, 제2 셀(218)은 베이킹 및 밀봉 스테이션(243)을 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서, 제2 셀(218)은 용접 스테이션을 더 포함한다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 제2 셀(218)은 베이크-아웃 퍼니스(290)를 포함하며, 오프-가스 시스템(206)은 상기 용기(216)에 연결되도록 구성되는 잔공 노즐을 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 도 16에 도시한 바와 같이, 제2 셀(218)은 용기(216)에 용접을 적용하도록 구성되는 오비탈 용접기(242)를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 도 3 및 도 12를 참조하면, 제2 셀(218)은 인터록(241)을 포함하며, 인터록(241)은 제1 셀(217)을 제2 셀(218)에 연결하고, 상기 제1 셀(217)과 제2 셀(218) 상에 적어도 하나의 실을 유지하는 동안에 용기(216)가 제1 셀(217)로부터 제2 셀(218)로 이송되도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 인터록(241)은 제염 장치(decontamination equipment)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 제1 셀(217) 및 인터록(241)은 용기(216)가 제1 셀(217)로부터 인터록(241)으로 이송되도록 밀폐 가능한 도어(240)를 통해 통신이 되게 상호 연결될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 셀(217) 및 제2 셀(218)은 용기들(216)이 그 상부에 적재되고 각 셀 내부 및/또는 사이에서 이송되도록 구성되는 롤러 컨베이어(roller conveyer)(246)를 포함한다.
다시 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서, 제2 셀(218)은 베이크-아웃 공정에서 용기(216)를 가열하기 위해 구성되는 퍼니스(290)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 베이크-아웃 공정은 과잉의 물 및/또는 다른 물질들을 제거하기 위해, 예를 들면, 약 400℃ 내지 약 500℃의 온도에서 몇 시간 동안 퍼니스(290) 내에서 용기(216)를 가열하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 진공이 용기(216) 상에 구현되고, 오프-가스가 상기 베이크-아웃 공정 동안에 용기(216)로부터 제거된다. 상기 오프-가스는 용기(216)로부터의 공기 및/또는 상기 베이크-아웃 공정 동안에 상기 폐기물로부터 방출되는 다른 가스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)로부터 제거된 상기 오프-가스는 라인(206)을 통해 전송되며, 이는 제2 셀(218)을 선도할 수 있고 다른 통기 시스템에 연결될 수 있다. 라인(206)은, 일부 실시예들에 있어서, 상기 오프-가스에 혼입되는 미립자들을 포획하는 하나 또는 그 이상의 필터들(204)을 포함한다. 필터들(204)은 일부 실시예들에 따르면 HEPA 필터들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 라인(206)은 배출에 바람직하지 않을 수 있는 수은과 같은 물질들을 제거하기 위하여 하나 또는 그 이상의 트랩들(219)을 포함한다. 예를 들면, 트랩(219)은, 일 실시예에 있어서 용기(216)로부터의 상기 오프-가스에 함유되는 수은을 포집하도록 구성되는 황이 첨착된 탄소 베드 트랩(bed trap)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 진공이 상기 베이크-아웃 공정 동안에 용기(216) 내에 구현되고, 용기(216)가 이후에 상기 진공을 유지하도록 밀봉될 수 있다.
용기(216)로부터의 상기 공기 및/또는 다른 가스의 배출은, 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)를 배출 시스템과 연결함에 의해 이루어진다. 도 13은, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따라 사용될 수 있는 용기(600)의 충전 플러그(640)에 연결되게 도시되는 예시적인 배출 시스템을 예시한다. 도 13에 묘사된 상기 배출 시스템이, 다른 실시예들에 있어서, 다른 구성들을 갖는 용기들에 연결될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 상기 배출 시스템은 도 5a 및 도 6a에 도시한 용기(500)의 배출 포트(560)에 연결될 수 있다.
다시 도 13을 참조하면, 도시된 상기 배출 시스템은 배출 노즐(300)을 포함하며, 이는 배출 라인 또는 진공 소스에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 용기(600) 내의 진공 레벨을 측정하도록 구성되는 진공 변환기(vacuum transducer)(301)에 더 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 밸브(302)에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 밸브(302)는 용기(600)를 상기 진공 소스로부터 격리시키도록 구성되며, 이는 결과적으로 용기(600) 내의 누설의 검출 또는 내부 체적(616)으로부터 전개되는 가스의 검출을 가능하게 한다. 상기 검출은, 예를 들면, 시간의 함수로서 압력 변화(예를 들면, 진공 변환기(301)를 이용하여)를 측정하여 구현될 수 있다. 시간에 대한 용기(600) 내의 압력의 증가(또는 진공의 손실)는, 예를 들면, 가능한 누설 또는 내부 체적(616)으로부터의 가스 발생을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 그를 통한 미립자 물질의 통과를 방지하도록 구성되는 필터를 더 포함한다.
예시한 바와 같이, 배출 노즐(300)은, 일부 실시예들에 있어서 용기(600)의 충전 플러그(650) 및/또는 충전 포트(640)에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 충전 플러그(650) 및 충전 포트(640) 주위에 정합된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)가 충전 포트(640)에 연결될 때에 배출 노즐(300)은 충전 플러그(650) 및 충전 포트(640)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 충전 포트(640)에 연결될 때에 충전 포트(640)와 주변의 밀봉을 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐(300)은 플랜지(634)에 대향하여 안착된다. 일부 실시예들에 있어서, 배출 노즐이 충전 포트(640)에 연결될 때에 배출 노즐(300)은 이들 사이에 기밀 봉지를 형성하도록 충전 포트(640)의 외부 표면에 결속되는 개스킷을 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 제1 개방 배치에서 공기 및/또는 다른 가스가 필터(690) 및 충전 플러그(650)와 충전 포트(640) 사이를 통과하고, 제2 폐쇄 배치에서 충전 포트(640)를 기밀되게 밀봉하고 폐쇄하도록 충전 포트(640)와 나사 형태가 될 수 있게 결합할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및/또는 다른 가스가 충전 플러그(650)와 충전 포트(640) 사이 및 심(646)을 통과하게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650) 및 충전 포트(640)가 상기 제1 개방 배치에 있을 때에 배출 노즐(300)은 용기(600)의 내부 체적(616)으로부터 공기 및/또는 다른 가스를 인출하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 내부 체적(616)으로부터 공기 및/또는 다른 가스를 인출한 후, 진공이 내부 체적(616) 내에 생성되며, 충전 플러그(650)는 상기 진공을 유지하기 위해 충전 포트(640)를 기밀되게 밀봉하는 데 이용된다.
일부 실시예들에 있어서 배출 노즐(300)은 스템(303)을 갖는 토크(torque)(304)와 정합된다. 일부 실시예들에 있어서, 스템(303)은 근위측 단부 및 원위측 단부를 가지며, 상기 원위측 단부는 충전 플러그(650) 내의 리세스(recess)에 알맞도록 구성되고, 상기 근위측 단부는 핸들에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 토크(304)의 핸들은 충전 플러그(650)를 충전 포트(640)에 단단하게 나사 형태가 될 수 있게 조작됨으로써, 상기 충전 플러그(650)와 충전 포트(640) 사이에 기밀 봉지를 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 토크(304)는 구동축으로 조작된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 베이크-아웃 공정이 완료될 때, 상기 진공이 상기 배출 시스템을 통해 용기(600) 상에 유지된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 진공이 설정 값에 도달할 때, 상기 진공은, 예를 들면, 상술한 바와 같은 진공 변환기(301)를 이용하여 확인되며, 충전 포트(640)는 충전 플러그(650)에 의해 폐쇄(예를 들면, 기밀되게 밀봉)되고 상기 배출 시스템이 제거된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 이후에 충전 포트(640)에 용접된다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 플러그(650)는 충전 포트(640)에 오비탈 용접기(242)에 의해 용접되며, 이는 제2 셀(218) 내의 용접 스테이션 내에 위치할 수 있다. 오비탈 용접 스테이션의 실시예는 도 14에 예시되어 있으며, 이는 심(646)에서 충전 플러그(650)를 용기(600)의 충전 포트(640) 상으로 용접하도록 구성되는 오비탈 용접기(242)를 도시한다. 일부 실시예들에 있어서, 오비탈 용접기(242)는 원격으로 동작한다. 일부 실시예들에 있어서, 오비탈 용접기(242)에 의해 적용되는 용접들은 시각적으로 검사된다.
상기 배출 시스템 및 오비탈 용접기(242)의 이전의 설명은 용기(600)를 참조하지만, 이들 요소들이 용기(216)를 위한 다른 구성들에 유사하게 사용될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 다른 실시예들에 있어서, 이들 요소들은 배출 포트(560)에서 용기(500)를 배출, 밀봉 및 용접하는 데 유사하게 사용될 수 있다. 이들 실시예들에 있어서, 용기(500)도 별도의 충전 포트(540)를 포함할 수 있고, 충전 포트(540)는 유사하게 폐쇄(예를 들면, 충전 플러그(550)에 의해)될 수 있고, 상기 베이크-아웃 공정 이전에 오비탈 용접기(242)에 의해 용접되고 밀봉될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 베이크-아웃 공정에 후속하여, 용기(216)는, 일부 실시예들에 있어서, 퍼니스(290)로부터 제거된 후에 격납 용기(containment)(231) 내에 놓여진다. 일부 실시예들에 있어서, 격납 용기(231)는 용기(216)의 누출이나 파열의 경우에 추가적인 오염 제어를 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 격납 용기(231)는 제3 셀(232)로의 후속하는 이송을 위하여 롤러 컨베이어(246) 상의 예비 단계가 될 수 있다.
III. 제3 셀
제3 셀(232)의 예시적인 실시예들이 도 3, 도 4 및 도 15에 예시된다. 일 실시예에 있어서, 제3 셀(232)은 용기(216)의 열간 정수압 소결 처리를 고려한 HIP 처리 셀이다. 일 실시예에 있어서, 제3 셀(232)은 열간 정수압 소결 스테이션을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지되며, 제3 셀(232)은 제3 압력(P3)에서 유지된다. 일 실시예에 있어서, 제1 압력(P1)은 제3 압력(P3) 보다 작은 제2 압력(P2) 보다 작다.
도 3, 도 4 및 도 16을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 모듈러 시스템(400)은 제3 셀(232)을 포함하며, 여기서 제3 셀(232)은 제1 셀(217) 및 제2 셀(218)로부터 격리되고, 여기서 제2 셀(218) 및 제3 셀(232)은 용기(216)가 제2 셀(218)로부터 제3 셀(232)로 이송되도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 격납 용기(231) 내에서 제2 셀(218)로부터 제3 셀(232)로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 제3 셀(232) 내에서 열간 정수압 소결을 받게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 격납 용기(231) 내에 있는 동안 용기(216)는 열간 정수압 소결을 받는다. 일부 실시예들에 있어서, 제3 셀(232)은 열간 정수압 소결 스테이션(249)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 열간 정수압 소결 스테이션(249)은 HIP 지지 프레임(support frame)(245), 지지 프레임(245)에 고정되는 열간 정수압 소결 용기(251), 그리고 상기 HIP 지지 프레임(245)에 고정되는 받침대 장착 픽업 배치 장치(pick and place machine)(로봇 암)(252)를 포함하며, 로봇 암(252)은 열간 정수압 소결 스테이션(249) 내부에서 조작되도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 로봇 암(252)은 롤러 컨베이어(246)로부터 열간 정수압 소결 용기(251) 내로 용기(216)를 들어 올리고 이송하도록 구성된다.
다른 실시예에 있어서, 제3 셀(232)은 밀폐 가능한 도어(240)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 밀폐 가능한 도어(240)는 제3 셀(232) 및 제2 셀(218)을 연결하고, 용기(216)가 제2 셀(218)로부터 제3 셀(232)로 이송되도록 구성된다. 다른 실시예에 있어서, 제2 셀(218) 및 제3 셀(232)은 각기 용기(216)가 그 상부에 적재되고 제2 셀(218)과 제3 셀(232) 내부 및/또는 사이로 이송되도록 구성되는 롤러 컨베이어(246)를 포함한다.
열간 정수압 소결은, 일부 실시예들에 따르면, 열간 정수압 소결 용기(251) 내에서 용기(216)를 지지하는 격납 용기(231)의 위치 결정을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(231)는 로봇 암(252)에 의해 위치한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 열간 정수압 소결 용기(251)는 가열되고 가압될 수 있는 아르곤 분위기(예를 들면, 아르곤 라인(202)을 통해 아르곤 소스(236)로부터)를 갖고 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들면, 상기 열간 정수압 소결은 상기 열간 정수압 소결 용기(251) 내에서 용기(216)를 지지하는 격납 용기(231)를 약 1,000℃ 내지 약 1,250℃까지 약 2시간 내지 약 6시간 동안 가열하여 수행된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 열간 정수압 소결 용기(251) 내부의 압력은 상기 열간 정수압 소결 공정 동안 약 4,300psi 내지 약 15,000psi로 조절된다. 일부 실시예들에 있어서, 직접 여과(in-line filtration)에 의해 보호되는 압축기들(예를 들면, 234)은 상기 열간 정수압 소결 용기(251)의 아르곤 분위기를 제어하는 데 이용된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 열간 정수압 소결 공정 동안에 사용된 아르곤은 아르곤 및 압력을 모두 보존하는 방식으로 걸러지고 저장된다. 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서, 상기 아르곤은 펌프(238)를 통해 아르곤 소스(236)로 재순환된다. 상기 재순환된 아르곤은, 일부 실시예들에 있어서, 필터(233)를 통과한다.
도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에 예시한 용기 실시예들을 참조하면, 상기 필터(590)의 물질 및/또는 필터(690)는 열간 정수압 소결 동안의 가열에 따라 상기 필터가 용기, 용기 배출 포트 및/또는 용기 충전 포트와 용접을 형성하는 고상 및 비다공성 물질로 치밀화되도록 선택된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(590)의 물질 및/또는 필터(690)는 충전 온도에서 필터(590) 및/또는 필터(690)가 공기 및/또는 가스에 대해 다공성이지만, 열간 정수압 소결 동안에 비다공성 물질로 치밀화되게 선택된다.
일부 실시예들에 있어서, 열간 정수압 소결이 완료된 후, 격납 용기(231) 및 용기(216)는 제거를 위해 충분한 온도(예를 들면, 약 600℃)까지 상기 열간 정수압 소결 용기(251) 내에서 냉각되게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 열간 정수압 소결 용기(251)는 그를 통해 흐르는 냉각 유체(예를 들면, 물)를 갖는 냉각 재킷(jacket)을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 재킷에 약 80gpm 내지 약 100gpm의 속도로 냉각수가 공급된다.
일부 실시예들에 있어서, 용기(216)를 지지하는 격납 용기(231)는 열간 정수압 소결 용기(251)로부터 제거되며, 냉각을 위해 냉각 캐비닛(cabinet)으로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 캐비닛에 냉각 유체(예를 들면, 물)가 공급된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 냉각 캐비닛에 약 10gpm의 속도로 냉각수가 공급된다. 일부 실시예들에 있어서, 격납 용기(231) 및 용기(216)는 약 12시간 동안 상기 냉각 캐비닛 내에서 냉각되게 된다. 상기 냉각 캐비닛 내의 냉각에 후속하여, 용기(216)를 지지하는 격납 용기(231)는 제4 셀(230)로의 이송을 위해 롤러 컨베이어(246) 상에 놓인다.
IV. 제4 셀
제4 셀(230)의 예시적인 실시예들이 도 3, 도 및 도 4 및 도 17에 예시된다. 일 실시예에 있어서, 제4 셀(230)은 상기 열간 정수압 소결(HIP) 공정 후의 용기(216)의 추가 냉각을 고려한 냉각 셀이다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 후속되는 저장을 위해 제4 셀(230) 내에서 포장된다.
다른 실시예에 있어서, 도 3, 도 4 및 도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 모듈러 시스템(400)은 제4 셀(230)을 포함하며, 이는 냉각 셀이 될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제4 셀(230)은 제1 셀(217), 제2 셀(218) 및 제3 셀(220)로부터 격리된다. 일 실시예에 있어서, 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)은 용기(216)가 제3 셀(232)로부터 제4 셀(230)로 이송되도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 제1 셀(217)은 제1 압력(P1)에서 유지되고 베이크-아웃되며, 제2 셀(218)은 제2 압력(P2)에서 유지되고, 제3 셀(232)은 제3 압력(P3)에서 유지되며, 제4 셀(230)은 제4 압력(P4)에서 유지된다. 일 실시예에 있어서, 제1 압력(P1)은 제4 압력(P4) 보다 작은 제3 압력(P3) 보다도 작은 제2 압력(P2) 보다 작다.
다른 실시예에 있어서, 제4 셀(230)은 이동 가능한 차폐된 차단 도어(240)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 밀폐 가능한 도어(240)는 제4 셀(230) 및 제3 셀(232)에 연결되게 구성되고, 용기(216)가 제3 셀(232)로부터 제4 셀(230)로 이송되도록 구성된다. 다른 실시예에 있어서, 각각의 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)은 용기(216)가 그 상부에 적재되고 제3 셀(232)과 제4 셀(230) 내부 및/또는 사이로 이송되도록 구성되는 롤러 컨베이어(246)를 포함한다. 또 다른 실시예들에 있어서, 제4 셀(230)은 오비탈 용접기(255)를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 제4 셀(230)로의 이송 후, 격납 용기(231)가 개방되고, 용기(216)가 용기 결함(예를 들면, 변형, 팽창, 파손 등)의 입증을 위해 점검된다. 용기(216)의 결함의 경우, 일부 실시예들에 따르면, 용기(216) 및 격납 용기(231)는 제4 셀(230) 내부에서 제염 챔버(decontamination chamber)로 이동되고, 오염이 제거되며 가능한 회복을 위해 제2 셀(218)로 돌아간다. 용기(216)의 결함의 증거가 없는 경우, 용기(216)는 격납 용기(231)로부터 제거되고 일부 실시예들에 따라 제4 셀(230) 내의 냉각 및 포장 스테이션(250)으로 이송된다. 다른 실시예에 있어서, 냉각 및 포장 스테이션(250)은 적어도 하나 또는 그 이상의 냉각 스테이션들의 세트를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나 또는 그 이상의 냉각 스테이션들(253)은 최종 냉각을 위해 처리된 용기(216)를 수용하고 지지하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 냉각 스테이션(253) 내에서 소극적으로 냉각된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기(216)는 냉각 스테이션(253) 내에서 적극적으로 냉각된다.
일부 실시예들에 있어서, 최종 냉각 후, 용기(216)는 이송 및 저장을 위해 제4 셀(230) 내에서 포장된다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 냉각된 용기들(216)은 캐니스터 내에 놓여진다. 일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 용기들(216)을 포함하는 캐니스터는 이후에, 예를 들면, 오비탈 용접기(255)를 이용하여 용접되어 닫힌다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 캐니스터는 이후에 저장을 위해 이송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 모듈러 시스템(400)의 셀들의 임의의 하나는 진공 라인 자체가 없는 경우도 포함하여 임의의 적절한 숫자의 진공 라인들을 포함할 수 있다. 도 2에 예시한 바와 같이, 제1 셀(217), 제2 셀(218), 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)은 각기 하나 또는 그 이상의 진공 라인들의 세트를 포함할 수 있다. 더욱이, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 10에 예시한 바와 같이, 제1 셀(217), 제2 셀(218), 제3 셀(232) 및 제4 셀(230)은 각기 적어도 하나 또는 그 이상의 원격으로 동작되는 오버헤드 브리지 크레인들(overhead bridge cranes)(239)의 세트와 함께 구비될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이들의 물질 취급 역할들 이외에도, 이들 원격으로 동작하는 각각의 오버헤드 브리지 크레인들(239)이 상기 다양한 셀들 내부의 장비의 원격 또는 수작업 유지 보수를 구현하는 데 사용되기에 유용하게 설계된다. 다른 실시예에 있어서, 각각의 셀 내의(in-cell) 크레인들은 유지 보수의 목적들을 위해 제공되는 보다 큰 크레인을 통해 상기 셀로부터 원격으로 제거 가능하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 이차 폐기물이 수집될 수 있고 공정 흐름(200)의 단계들에 따른 처리를 위해 용기들(216)로 이송될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들면, 이차 폐기물은 공급 배합기(212)에 첨가되고, 하소된 물질들 및/또는 첨가제들과 혼합되며, 후속하는 열간 정수압 소결을 위해 충전 노즐을 거쳐 용기(216)로 이송된다. 이차 폐기물은, 어떤 실시예들에 따라 여기서 사용되는 바와 같이, 용기(216)로부터 제거되는 위험 폐기물들 및/또는 본 발명의 단계들 동안에 위험 폐기물들로 오염되는 물질들을 언급한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 이차 폐기물은 상기 이차 폐기물을 용기(216) 내로 도입하기 전에 상기 충전 노즐을 통해 이송되기 위하여 적절한 형태로 변화된다.
일부 실시예들에 있어서, 이차 폐기물은 용기(216)로부터 배출되는 오프-가스들로부터 여과되고 포집되는 물질들을 포함한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 이차 폐기물은 처리 동안에, 예를 들면, 상술한 바와 같은 하나 또는 그 이상의 트랩들(219)에 의해 용기(216)로부터 배출되는 오프-가스로부터 포획되는 수은을 포함한다. 상기 수은은 상기 수은을 하나 또는 그 이상의 다른 금속들과 혼합하여 아말감(amalgam)으로 변환될 수 있으며, 이러한 실시예의 일 예에 따라 다른 처리를 위해 다른 용기(216)로 이송될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 이차 폐기물은 위험 폐기물과의 직접 접촉에서 또는 이의 의해 오염되었던 시스템 구성 요소들을 더 포함한다. 상기 오염된 구성 요소들은 연소될 수 있고, 부수어질 수 있으며, 분쇄될 수 있고 및/또는 용기(216)로 공급되기 이전에 다른 방식으로 처리될 수 있다. 이러한 일 실시예에 있어서, 이차 폐기물은 사용된 셀 또는 배출 라인 필터(예를 들면, 필터(204))를 포함하며, 이는 위험 폐기물들을 함유할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 사용된 필터는 연소될 수 있고, 결과물인 재들은 다른 처리를 위해 용기(216)로 공급될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 50중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 60중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 70중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 80중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 90중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 95중량%가 처리를 위해 수집된다. 일부 실시예들에 있어서, 모듈러 시스템(400)에 의해 생성되는 상기 이차 폐기물의 적어도 99중량%가 처리를 위해 수집된다.
모듈러 시스템을 이용한 위험 폐기물의 처리 방법
일부 실시예들에 있어서, 여기서 설명하는 상기 시스템들, 방법 및 구성 요소들은 복수의 단계들을 포함하고 모듈러 시스템 내에서 수행되는 위험 폐기물을 저장하는 방법을 위해 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 여기서 설명되는 하나 또는 그 이상의 단계들이 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 제1 셀에 있어서, 위험 폐기물은 상기 용기의 충전 포트에 연결되는 충전 노즐을 통해 용기에 첨가된다. 이러한 충전 노즐의 다양한 실시예들이 여기에 설명된다. 상기 용기는 상기 위험 물질을 밀봉되게 수용하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 상기 용기는 배출 포트를 더 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 용기는 상기 위험 폐기물을 첨가하기 이전에 진공 시스템에 연결되는 커넥터를 갖는 충전 노즐을 연결하여 비워지며, 이에 따라 상기 용기가 음의 압력 하에 놓인다. 다른 실시예에 있어서, 상기 용기는 상기 위험 폐기물의 첨가 동안에 상기 용기의 배출 포트에 연결되는 배출 노즐을 통해 비워지며, 이에 따라 상기 용기가 상기 첨가 단계 동안에 음의 압력 하에서 유지된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기에 첨가되는 상기 위험 폐기물의 양은 충전 후에 상기 용기의 중량을 측정하여 확인된다. 중량 검증 시스템들의 다양한 실시예들이 여기서 설명된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기에 첨가되는 위험 폐기물의 양은 충전 후의 상기 용기의 중량(또는 중량의 변화)과 충전 이전의 위험 폐기물의 중량을 비교하여 확인된다. 일 실시예에 있어서, 상기 위험 폐기물이 상기 용기에 첨가된 후에 상기 충전 포트를 폐쇄하도록 충전 플러그가 상기 충전 포트 내로 삽입되어 관막음된(plugged) 용기를 형성한다. 다른 실시예에 있어서, 충전 플러그는 상기 충전 포트 내로 삽입되고, 상기 충전 포트를 밀봉하기 이전에 배출 플러그가 상기 배출 포트 내로 삽입되어 관막음된 용기를 형성한다.
상기 관막음된 용기는 이후에 이동 가능한 차폐된 차단 도어를 거쳐 상기 제1 셀로부터 상기 제2 셀로 이송된다. 일 실시예에 있어서, 상기 관막음된 용기는 상기 이동 가능한 차폐된 차단 도어를 거쳐 상기 제1 셀로부터 상기 제2 셀로 이송되며, 이후에 오염 장비를 봉쇄하는 인터록 내로 이송된다.
상기 제2 셀에 있어서, 상기 관막음된 용기는 배출 시스템에 연결되는 배출 노즐에 연결되며, 상기 용기는 가열된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용기는 과잉의 물 및/또는 다른 물질들을 제거하도록 베이크-아웃 퍼니스 내에서 가열된다. 일부 실시예들에 있어서, 공기 및/또는 다른 가스를 포함하는 오프-가스는 가열 동안에, 예를 들면, 상기 배출 노즐의 사용을 통해 용기로부터 제거된다. 일 실시예에 있어서, 상기 배출 노즐은 상기 용기의 상기 배출 포트에 연결된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 배출 노즐이 상기 배출 플러그에 연결되는 동안에 폐쇄된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 배출 포트는 상기 배출 포트 나사 형태가 될 수 있게 연결되는 배출 플러그를 포함한다. 상기 배출 플러그는 가열 배치에서 공기 및/또는 가스가 상기 배출 포트 내에 위치하는 필터 및 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이를 통과하게 한다. 상기 용기를 가열하기 이전에, 상기 배출 포트는 적어도 부분적으로 개방된다. 상기 용기는 이후에 가열된다. 상기 가열 단계에 후속하여, 일 실시예에 있어서 상기 배출 포트는 폐쇄 배치에 위치하고 밀봉된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 용기 상의 상기 진공은 밀봉 이전에 상기 가열 단계에 후속하는 기간 동안 유지된다. 선택적으로는, 상기 용기 내의 상기 진공의 유지가 확인된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉 단계는 상기 배출 포트를 밀봉하도록 배출 플러그를 상기 배출 포트에 용접하야 수행된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 용접은 오비탈 용접기를 사용하여 수행된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 배출 노즐은 상기 용기의 상기 충전 포트에 연결된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 충전 플러그는 상기 배출 노즐이 상기 충전 포트에 연결되는 동안에 폐쇄된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 충전 포트는 상기 충전 포트에 나사 형태가 될 수 있게 연결되는 충전 플러그를 포함한다. 상기 충전 플러그는 가열 배치에서 공기 및/또는 가스가 상기 충전 플러그 내에 위치하는 필터 및 상기 충전 플러그와 상기 충전 포트 사이를 통과하게 한다. 상기 용기를 가열하기 이전에, 상기 충전 포트는 적어도 부분적으로 개방된다. 상기 비워진 용기는 이후에 가열된다. 상기 가열 단계에 후속하여, 상기 충전 포트는 폐쇄 배치에서 폐쇄되고 밀봉된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 용기 상의 진공은 밀봉 이전의 가열 단계에 후속하여 기간 동안 유지된다. 선택적으로는, 상기 용기 내의 상기 진공의 유지가 확인된다. 이러한 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉 단계는 상기 충전 포트를 밀봉하도록 상기 충전 플러그를 상기 충전 포트에 용접하여 수행된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 용접은 오비탈 용접기를 이용하여 수행된다.
상기 밀봉 단계에 후속하여, 상기 밀봉된 용기는 제1 이동 가능한 차폐된 차단 도어를 거쳐 상기 제2 셀로부터 상기 제3 셀로 이송된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 밀봉된 용기는 상기 제2 셀로부터 격납 용기 내부의 상기 제3 셀로 이송된다. 상기 밀봉된 용기는 이후에 열간 정수압 소결을 받게 된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 밀봉된 용기는 상기 격납 용기 내에 있는 동안에 열간 정수압 소결을 받는다. 일부 실시예들에 있어서, 열간 정수압 소결은 상기 밀봉된 용기가 높은 온도, 높은 압력의 아르곤 분위기를 받게 하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 밀봉된 용기는 열간 정수압 소결 후에 냉각 캐비닛 내에서 처음에 냉각된다. 상기 열간 정수압 소결에 후속하여, 상기 용기는 제3 이동 가능한 차폐된 차단 도어를 거쳐 상기 제3 셀로부터 상기 제4 셀로 이송된다. 상기 제4 셀에 있어서, 일부 실시예들에 따르면, 상기 용기는 최종 냉각을 겪는다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 용기는 이송 및 저장을 위하여 캐니스터 내에서 포장된다.
해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 앞서 도시되고 설명된 예시적인 실시예들에 대하여 이의 폭넓은 발명의 사상을 벗어나지 않고 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명이 도시되고 설명된 예시적인 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 하기 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상과 범주 내에서 다양한 변형들을 포괄하도록 의도되는 점을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 예시적인 실시예들의 특정한 특징들은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 일부를 구성할 수 있지만 그렇지 않을 수도 있으며, 설시된 실시예들의 특징들이 조합될 수도 있다. 여기서 특별히 기술하지 않는 한, "일", "하나" 및 "상기"라는 용어들은 하나의 구성 요소만을 지칭하는 것으로 한정되는 것은 아니며, "적어도 하나"라는 의미로 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 도면들과 상세한 설명의 적어도 일부는 본 발명의 보다 명확한 이해를 위해 관련된 구성 요소들을 중심으로 간략화된 반면, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일부에 포함되는 것으로 인식할 수 있는 다른 구성 요소들은 도시의 명확성을 위하여 생략된 점을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 다른 구성 요소들은 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 이들 구성 요소들이 본 발명을 보다 나은 이해를 용이하게 하는 데 필수적이지는 않기 때문에, 이러한 구성 요소들에 대한 설명은 여기서 상세하게 기재되지는 않는다.
또한, 본 발명의 방법들이 여기에 기재된 특정한 단계들의 순서에 좌우되는 정도는 아니며, 상기 단계들의 특정한 순서는 하기 특허청구범위에 따라 한정되는 것으로 간주된다. 본 발명의 방법에 관련된 청구항들은 이들 단계들의 수행이 기재된 순서에 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 단계들이 변화될 수 있고 여전히 본 발명의 사상과 범주 내에 있게 되는 점을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
Claims (60)
- 위험 폐기물을 저장하기 위한 용기에 있어서,
용기 몸체;
충전 노즐(filling nozzle) 및 충전 플러그(filling plug)에 연결되도록 구성되는 충전 포트(filling port); 및
필터를 가지며, 배출 노즐(evacuation nozzle) 및 배출 플러그(evacuation plug)에 연결되도록 구성되는 배출 포트(evacuation port)를 구비하는 것을 특징으로 하는 용기. - 제 1 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 충전 배치에서 공기 및/또는 가스가 상기 필터 및 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이를 통과하도록 구성되며, 상기 배출 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 배출 포트를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이에 배치되는 개스킷(gasket)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 개스킷은 금속, 세라믹 또는 그라파이트(graphite)의 하나 또는 그 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 배출 포트에 나사 형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 배출 포트는 폐쇄 배치에서 기밀 봉지(hermetic seal)를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 6 항에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 배출 포트는 상기 폐쇄 배치에서 상기 용기 몸체에 대하여 상기 기밀 봉지에 후속하여 원위측으로 용접되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 리프팅 부재(lifting member)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 리프팅 부재는 상기 용기 몸체의 세로축과 실질적으로 같은 축을 가지는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 리프팅 부재는 상기 용기 몸체로부터 축의 방향으로 연장되는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부는 둘레를 따라 연장되는 그루브(groove)를 가지는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 11 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 나사산을 포함하며, 상기 배출 포트는 상기 배출 플러그의 나사산을 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 몸체는 열간 정수압 소결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 몸체는 상기 용기 몸체의 내부 체적에 진공을 인가함에 의해 부피가 감소되도록 구성되는 용기(vessel)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 소결된 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 적어도 10미크론의 직경을 갖는 입자들이 상기 배출 포트를 통해 배출되는 것을 실질적으로 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 상기 배출 포트에 용접되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터는 제1 온도에서 다공성이고 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 포트 및 상기 충전 포트는 각기 상기 용기 몸체의 상부 표면으로부터 축의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 소켓(socket)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출 플러그 및 상기 충전 플러그는 각기 내측 표면을 포함하며, 상기 내측 표면은 각기 상기 용기 몸체를 향하는 방향으로 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 21 항에 있어서, 상기 내측 표면들은 각기 단차가 있는 것을 특징으로 하는 용기.
- 위험 폐기물을 저장하기 위한 용기에 있어서,
용기 몸체;
충전 노즐에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 포트; 및
필터를 포함하고, 상기 포트에 연결되도록 구성되는 플러그를 구비하며, 상기 플러그는 충전 배치에서 공기 및/또는 가스가 상기 필터 및 상기 플러그와 상기 포트 사이를 통과하게 구성되고, 상기 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 포트를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 용기. - 제 23 항에 있어서, 상기 플러그와 상기 포트 사이에 배치되는 개스킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항에 있어서, 상기 개스킷은 금속, 세라믹 또는 그라파이트의 하나 또는 그 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 23 항, 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 플러그는 상기 포트에 나사 형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 23 항, 제 24 항, 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 플러그 및 상기 포트는 기밀 봉지를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 27 항에 있어서, 상기 플러그 및 상기 포트는 상기 폐쇄 배치에서 상기 용기 몸체에 대하여 상기 기밀 봉지에 후속하여 원위측으로 용접되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 27 항에 있어서, 상기 플러그는 나사산을 포함하며, 상기 포트는 상기 플러그의 나사산을 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 27 항에 있어서, 상기 플러그의 내측 표면은 단차가 있는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, 상기 포트는 상기 용기 몸체의 세로축과 실질적으로 같은 축을 가지는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서, 상기 용기 몸체는 열간 정수압 소결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, 상기 용기 몸체는 상기 용기 몸체의 내부 체적에 진공을 인가함에 의해 부피가 감소되도록 구성되는 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서, 상기 필터는 소결된 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 필터는 적어도 10미크론의 직경을 갖는 입자들이 상기 배출 포트를 통해 배출되는 것을 실질적으로 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 필터는 제1 온도에서 다공성이고 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항, 제 35 항 또는 제 36 항에 있어서, 상기 포트는 상기 용기 몸체의 상부 표면으로부터 축의 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항, 제 35 항, 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 플러그는 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항, 제 35 항, 제 36 항, 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 필터는 상기 플러그의 원위측 단부(distal end)에 연결되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 제 27 항, 제 28 항, 제 29 항, 제 30 항, 제 31 항, 제 32 항, 제 33 항, 제 34 항, 제 35 항, 제 36 항, 제 37 항, 제 38항 또는 제 39 항에 있어서, 상기 플러그는 내측 표면을 포함하며, 상기 내측 표면은 상기 용기 몸체를 향하는 방향으로 직경이 감소되는 것을 특징으로 하는 용기.
- 위험 폐기물을 저장하는 방법에 있어서,
상기 위험 폐기물을 밀봉되게 수용하도록 구성되는 용기의 포트에 밀봉되게 연결되는 충전 노즐을 통해 상기 위험 폐기물을 첨가하는 단계;
상기 위험 폐기물의 첨가 동안에 상기 용기에 밀봉되게 연결되는 제1 배출 노즐을 통해 상기 용기를 비우는 단계;
상기 용기를 가열하는 단계;
상기 용기의 가열 동안에 상기 용기에 밀봉되게 연결되는 제2 배출 노즐을 통해 상기 용기를 비우는 단계;
플러그를 상기 포트 내로 삽입하는 단계; 및
상기 용기를 열간 정수압으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 41 항에 있어서, 상기 포트는 충전 포트를 포함하며, 상기 용기는 상기 제1 및 제2 배출 노즐들에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 충전 포트를 밀봉하도록 충전 플러그를 상기 충전 포트에 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 43 항에 있어서, 상기 충전 플러그는 오비탈 용접기(orbital welder)를 이용하여 상기 충전 포트에 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 42 항, 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서, 상기 배출 포트는 상기 배출 포트에 나사 형태로 연결되는 배출 플러그를 포함하고, 상기 배출 플러그는 충전 배치 및 가열 배치에서 공기 및/또는 가스가 필터 및 상기 배출 플러그와 상기 배출 포트 사이를 통과하게 하며, 상기 배출 플러그는 폐쇄 배치에서 상기 배출 포트를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 45 항에 있어서,
상기 용기의 가열에 후속하여 상기 배출 플러그를 폐쇄하는 단계; 및
상기 배출 플러그를 상기 배출 포트에 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 오비탈 용접기를 이용하여 상기 배출 포트에 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 45 항, 제 46 항 또는 제 47 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 위험 폐기물을 첨가하는 단계 및 상기 용기를 가열하는 단계 사이에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서, 상기 배출 플러그는 상기 배출 노즐이 상기 배출 플러그에 연결되는 동안에 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항 또는 제 49 항에 있어서, 가열에 후속하는 기간 동안 상기 제2 배출 노즐을 통해 상기 용기 상에 진공을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 진공이 유지되는 지를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항, 제 50 항 또는 제 51 항에 있어서, 상기 위험 폐기물은 제1 셀(cell) 내에서 상기 용기에 첨가되고, 상기 방법은,
상기 제1 셀 내의 상기 포트를 폐쇄하는 단계;
상기 용기를 상기 제1 셀과 제2 셀 사이의 에어 인터록(air interlock)으로 이동시키는 단계;
상기 용기를 상기 제2 셀로 이동시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 셀은 적어도 상기 용기가 충전되는 동안에 상기 제2 셀과 공기를 교환하지 않도록 구성되고, 상기 용기는 상기 제2 셀 내에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항, 제 50 항, 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서, 상기 포트는 충전 포트를 포함하고, 상기 용기는 상기 제1 및 제2 배출 노즐들에 밀봉되게 연결되도록 구성되는 배출 포트를 포함하며, 상기 방법은,
상기 위험 폐기물을 상기 용기 내로 첨가한 후에 배출 플러그를 이용하여 상기 배출 포트를 폐쇄하는 단계;
상기 용기의 가열 전에 상기 배출 포트를 적어도 부분적으로 개방시키는 단계;
상기 용기를 가열하기 전에 배출 노즐을 상기 배출 포트에 부착하는 단계;
상기 용기를 가열한 후에 상기 배출 플러그를 이용하여 상기 배출 포트를 폐쇄하는 단계; 및
상기 배출 플러그를 상기 배출 포트에 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항 또는 제 53 항에 있어서, 상기 배출 포트는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 54 항에 있어서, 상기 필터는 제1 온도에서 다공성이고 제2 온도에서 비다공성이며, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항, 제 50 항, 제 51 항, 제 52 항, 제 53 항, 제 54 항 또는 제 55 항에 있어서, 상기 제1 배출 노즐은 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항, 제 50 항, 제 51 항, 제 52 항, 제 53 항, 제 54 항, 제 55 항 또는 제 56 항에 있어서, 상기 위험 폐기물은 하소된(calcined) 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항, 제 42 항, 제 43 항, 제 44 항, 제 45 항, 제 46 항, 제 47 항, 제 48 항, 제 49 항, 제 50 항, 제 51 항, 제 52 항, 제 53 항, 제 54 항, 제 55 항, 제 56 항 또는 제 57 항에 있어서, 상기 충전 노즐을 통해 상기 용기 내로 이차 위험 폐기물을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 58 항에 있어서, 상기 이차 위험 폐기물은 이전의 용기들로부터 배출되는 수은을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 58 항에 있어서, 상기 이차 위험 폐기물은 이전의 용기들의 배출 동안에 사용된 배출 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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