RU2531363C1

RU2531363C1 - Container for storage and transportation of radioactive components

Info

Publication number: RU2531363C1
Application number: RU2013114671/07A
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Барканов; Вячеслав Иванович Шаповалов; Владимир Иванович Линяев; Павел Юрьевич Евграшин; Александр Алексеевич Луговой; Андрей Владимирович Симаков; Григорий Михайлович Кургузов; Александр Владимирович Стеньгач
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2014-10-20
Also published as: RU2013114671A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed container comprises outer case and inner case to accommodate the radioactive component. Outer container consists of the base and cap of laminar structure. Circular damper is arranged between said cap and inner container. Said radioactive component is fitted in sealed capsule placed in inner container, its outer side being provided with damping elements. Thermal bridge is arranged between capsule and said base. Note here that damping element is arranged between two plates and ring and composed of at least two concentric shells connected by ray-like ribs while capsule has a filler union.

EFFECT: increases in the durability of the protective container to the safety factors of high-intensity arising in the vehicles' accident (eg, aircraft), reduces the temperature of the transported device in order to save it during transportation.

11 cl, 1 dwg

Description

Транспортный упаковочный комплект (ТУК) относится к области защитной техники при работе с радиоактивными веществами, в частности к устройствам для длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных материалов, в том числе авиационным транспортом.Transport packaging set (TUK) refers to the field of protective equipment when working with radioactive substances, in particular to devices for long-term storage and transportation of highly radioactive materials, including by air.

Транспортный упаковочный комплект предназначен для перевозки радионуклидного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) автомобильным, железнодорожным и воздушным транспортом. При этом согласно требованиям правил безопасной перевозки радиоактивных материалов, TS-R-1, издание 2009 г., МАГАТЭ, Вена (далее - TS-R-1) и федеральных норм и правил в области использования атомной энергии «Правил безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04» (далее - НП-053-04) ТУК, как упаковка типа С, должен выдерживать нагрузки, имитирующие аварийные ситуации при транспортировке различными видами транспорта (удары, пожар и т.д.). Особенностью РИТЭГ является, с одной стороны, наличие в его составе теплового радионуклидного блока (ТБ), а с другой, - выведение его из рабочего состояния при определенных температурах. Таким образом, одной из главных задач, помимо обеспечения безопасности при перевозке радиоактивного материала, входящего в состав РИТЭГ, является отвод тепла, выделяемого ТБ, в окружающую среду.The transport packaging set is intended for the transport of a radionuclide thermoelectric generator (RTG) by road, rail and air. Moreover, in accordance with the requirements of the rules for the safe transportation of radioactive materials, TS-R-1, 2009 edition, IAEA, Vienna (hereinafter - TS-R-1) and the federal rules and regulations in the field of atomic energy use “Safety Rules for the Transport of Radioactive Materials NP-053-04 "(hereinafter - NP-053-04) TUK, like Type C packaging, must withstand loads simulating emergency situations during transportation by various means of transport (shock, fire, etc.). A feature of the RTG is, on the one hand, the presence of a thermal radionuclide block (TB) in its composition, and on the other, its removal from the working state at certain temperatures. Thus, one of the main tasks, in addition to ensuring safety during transportation of radioactive material that is part of the RTG, is the removal of heat generated by TB to the environment.

Известен упаковочный комплект транспортный для хранения и транспортирования плоских источников ионизирующих излучений (п. РФ №26863, опубл. 20.12.2002), включающий охранную тару и герметичный защитный контейнер для хранения и транспортирования плоских, в том числе и открытых источников ионизирующих излучений. Герметичный защитный контейнер выполнен из коррозионно-стойкой стали в виде двух плоских дисков, которые герметизируются через прокладку из отожженной меди болтами, затягиваемыми через динамометр контролируемым усилием, а внутри защитного контейнера устанавливается кольцевая кассета, состоящая из трех элементов: нижнего кольца, на которое укладывается и крепится промежуточное кольцо с отверстиями для размещения плоских источников ионизирующих излучений, и верхнего кольца, которым источники фиксируют в гнездах путем стяжки верхнего и нижнего колец специальными винтами, не выходящими после стяжки за габариты толщины кассеты, контейнер устанавливают внутри транспортной тары и фиксируют прокладками из негорючего материала.A transport packaging is known for storing and transporting flat sources of ionizing radiation (Cl. RF No. 26863, publ. 12/20/2002), including protective packaging and a sealed protective container for storing and transporting flat, including open sources of ionizing radiation. The hermetic protective container is made of corrosion-resistant steel in the form of two flat discs that are sealed through a gasket made of annealed copper with bolts tightened through a dynamometer with a controlled force, and an annular cassette is installed inside the protective container, consisting of three elements: the lower ring, on which it is laid and an intermediate ring with holes is mounted to accommodate flat sources of ionizing radiation, and the upper ring, by which the sources are fixed in the nests by tightening the upper and the lower rings with special screws that do not extend beyond the dimensions of the cassette after the screed, the container is installed inside the transport container and fixed with gaskets made of non-combustible material.

Недостатком данного упаковочного комплекта является отсутствие штуцера с клапаном в кольцах внутреннего контейнера, что не позволяет стравливать газ, появляющийся при радиоактивном распаде; незащищенность крепежных элементов внутреннего контейнера, что не обеспечивает их целостность при аварийных воздействиях; наличие острых ребер и разнотолщинность стенок внутреннего контейнера, что снижает его прочность при ударных воздействиях; отсутствие демпфирующих элементов в прокладках из негорючего материала транспортного контейнера, которые должны обеспечивать вибропрочность конструкции при транспортировке; а также отсутствие необходимого теплоотвода от перевозимого изделия в окружающую среду.The disadvantage of this packaging is the lack of a fitting with a valve in the rings of the inner container, which does not allow to bleed off the gas that appears during radioactive decay; the insecurity of the fasteners of the inner container, which does not ensure their integrity during emergency impacts; the presence of sharp ribs and the thickness variation of the walls of the inner container, which reduces its strength under shock; the absence of damping elements in gaskets of non-combustible material of the transport container, which should ensure vibration resistance of the structure during transportation; as well as the lack of the necessary heat sink from the transported product to the environment.

В качестве прототипа выбрана контейнерная система для транспортировки и хранения высокорадиоактивных материалов (п. РФ №2298242, опубл. 27.04.2007), включающая в себя внешний контейнер, охватывающий по меньшей мере один внутренний контейнер, в котором расположен радиоактивный материал. Внутренний контейнер подпружиненно установлен во внешнем контейнере, на внутренней поверхности боковой стороны, на крышке и дне которого расположены направленные во внутреннее пространство внешнего контейнера пружинящие элементы.As a prototype, a container system for transportation and storage of highly radioactive materials was selected (clause of the Russian Federation No. 2298242, publ. 04/27/2007), which includes an external container that covers at least one internal container in which the radioactive material is located. The inner container is spring-loaded in the outer container, on the inner surface of the side, on the lid and the bottom of which spring elements directed towards the inner space of the outer container are located.

Недостатком данной контейнерной системы является наличие пружинящих элементов у внешнего контейнера, работающих во всех направлениях, что обуславливает их низкую резонансную частоту при большой жесткости пружинящих элементов, и обладающих низкой теплопроводностью, что препятствует отводу тепла от радионуклидного источника в окружающую среду.The disadvantage of this container system is the presence of spring elements in the external container, operating in all directions, which leads to their low resonance frequency with high stiffness of the spring elements and low thermal conductivity, which prevents heat from the radionuclide source to the environment.

Задачей данного изобретения является создание упаковочного комплекта для обеспечения возможности длительного хранения и транспортирования высокоактивных радиоактивных веществ, в том числе авиационным транспортом, который к тому же способствовал бы отведению тепла от перевозимого РИТЭГ.The objective of this invention is to provide a packaging set to enable long-term storage and transportation of highly radioactive substances, including air transport, which would also contribute to the removal of heat from the transported RTG.

Техническим результатом является повышение стойкости защитного контейнера к аварийным факторам высокой интенсивности, возникающим при аварии транспортных средств (например, самолета), снижение температуры перевозимого устройства с целью его сохранения при перевозке и хранении.The technical result is to increase the resistance of the protective container to emergency factors of high intensity that occur during an accident of vehicles (for example, an airplane), lowering the temperature of the transported device in order to preserve it during transportation and storage.

Задача решается тем, что в упаковочном комплекте для хранения и транспортировки изделия с радиоактивным веществом, содержащем внешний контейнер, внутренний контейнер, в котором расположено изделие с радиоактивным веществом, внешний контейнер состоит из основания, имеющего в составе демпфирующий элемент, и колпака, имеющего слоистую структуру, между ним и внутренним контейнером установлен кольцевой демпфер. Изделие с радиоактивным веществом размещено в герметичной капсуле, установленной во внутреннем контейнере, внешняя сторона которой выполнена с демпфирующими элементами. Между капсулой и основанием установлен тепловой мост, при этом демпфирующий элемент заключен между двух плит и кольцом и состоит из по крайней мере двух концентрических обечаек, соединенных ребрами в виде лучей, и обеспечивает поглощение энергии при механических воздействиях, а также отвод тепла, поступающего от радионуклидного источника, в окружающую среду. Капсула имеет клапан для заполнения ее инертным газом. Тепловой мост выполнен в виде двух плоских площадок, соразмерных площади соприкасающихся поверхностей, соединенных между собой теплоотводящими элементами. Слоистая структура колпака включает наружную и внутреннюю металлические оболочки с заключенным между ними слоем металлических плиток, которые выполнены в форме прямоугольных сегментов цилиндра. Внутренний контейнер содержит выполненные из древесины, облицованные нержавеющей сталью корпус и крышку, при этом корпус имеет выемку, в которой размещена крышка. Между древесиной и облицовкой из нержавеющей стали имеются теплоизоляционные плитки. Теплоизоляционные плитки выполнены из базальтового волокна. В корпусе внутреннего контейнера размещен герметичный металлический сосуд с фланцем, зажатый между корпусом и крышкой внутреннего контейнера при помощи крепежных элементов. Герметичная капсула размещена в герметичном металлическом сосуде и сверху поджата упругими элементами. Штуцер капсулы имеет клапан, герметизирующий полость капсулы металлической прокладкой. На торцевой поверхности колпака с внешней стороны имеются ребра жесткости. Основание и колпак имеют соединенные между собой крепежными элементами фланцы, между которыми установлен кольцевой демпфер.The problem is solved in that in the packaging kit for storing and transporting the product with the radioactive substance containing the external container, the internal container in which the product is located with the radioactive substance, the external container consists of a base having a damping element and a cap having a layered structure , an annular damper is installed between it and the inner container. The product with the radioactive substance is placed in a sealed capsule installed in the inner container, the outer side of which is made with damping elements. A thermal bridge is installed between the capsule and the base, while the damping element is enclosed between two plates and the ring and consists of at least two concentric shells connected by rays in the form of rays, and provides energy absorption during mechanical stress, as well as heat removal from the radionuclide source into the environment. The capsule has a valve for filling it with inert gas. The thermal bridge is made in the form of two flat areas, commensurate with the area of contacting surfaces, interconnected by heat-removing elements. The layered structure of the cap includes the outer and inner metal shells with a layer of metal tiles enclosed between them, which are made in the form of rectangular segments of the cylinder. The inner container contains a housing and a lid made of wood, lined with stainless steel, while the housing has a recess in which the lid is placed. Between the wood and the stainless steel cladding there are thermal insulation tiles. Thermal insulation tiles are made of basalt fiber. A sealed metal vessel with a flange, sandwiched between the body and the lid of the inner container with fasteners, is placed in the housing of the inner container. The sealed capsule is placed in a sealed metal vessel and is tightened by elastic elements on top. The capsule fitting has a valve sealing the capsule cavity with a metal gasket. On the end surface of the cap on the outside there are stiffeners. The base and the cap have flanges interconnected by fasteners, between which an annular damper is installed.

Упаковка, включающая внешний прочный контейнер, содержащий колпак и основание, соединенные между собой при помощи крепежных элементов и кольцевого демпфирующего элемента, обеспечивает прочность соединения и нераскрытие стыка при аварийных ударных воздействиях. Установленный между фланцами основания и колпака кольцевой демпфер необходимой жесткости позволяет повысить податливость соединения фланцев при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить нераскрытие стыка внешнего контейнера.A package comprising an external strong container containing a cap and a base interconnected by means of fasteners and an annular damping element provides bond strength and non-disclosure of the joint during emergency impacts. An annular damper of the necessary rigidity installed between the flanges of the base and the cap makes it possible to increase the flexibility of the flange joint during emergency actions and thereby ensure that the junction of the external container is not opened.

Упаковка также включает внутренний демпфирующий контейнер, жестко закрепленный во внешнем контейнере. Как внешний, так и внутренний контейнеры предназначены для поглощения энергии при ударных воздействиях.The package also includes an internal damping container rigidly fixed to the external container. Both the outer and inner containers are designed to absorb energy during impacts.

Пружинные элементы, имеющиеся с наружной стороны крышки капсулы, обеспечивают необходимое усилие поджима капсулы во внутреннем сосуде демпфирующего контейнера и вибропрочность конструкции при транспортной вибрации.The spring elements located on the outside of the capsule lid provide the necessary force for pressing the capsule in the inner vessel of the damping container and the vibration resistance of the structure during transport vibration.

На чертеже показан продольный разрез упаковочного комплекта для транспортировки и хранения изделия с радиоактивным веществом.The drawing shows a longitudinal section of a packaging set for transportation and storage of products with a radioactive substance.

ТУК включает внешний прочный контейнер 1, внутренний демпфирующий контейнер 2 и герметичную капсулу 3.TUK includes an external durable container 1, an internal damping container 2, and an airtight capsule 3.

Внешний прочный контейнер 1 цилиндрической формы состоит из основания 4 и колпака 5, причем последний имеет слоистую конструкцию, включающую наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки с заключенными между ними прочными плитками 8, расположенными в один слой. На торцевой поверхности колпака 5 с внешней стороны имеются ребра жесткости 9, обеспечивающие прочность конструкции.The outer strong container 1 of a cylindrical shape consists of a base 4 and a cap 5, the latter having a layered structure, including an outer 6 and an inner 7 shell with strong tiles 8 enclosed between them, located in one layer. On the end surface of the cap 5 on the outside there are stiffening ribs 9, providing structural strength.

Основание 4 и колпак 5 имеют фланцы 10, которые соединяются при помощи закрепленных на основании 4 болтов и гаек. Между фланцами 10 установлен кольцевой демпфер 11 необходимой жесткости, позволяющий повысить податливость соединения фланцев 10 при аварийных воздействиях и тем самым обеспечить нераскрытие стыка внешнего контейнера.The base 4 and the cap 5 have flanges 10, which are connected using bolts and nuts fixed to the base 4. Between the flanges 10, an annular damper 11 of the necessary stiffness is installed, which makes it possible to increase the flexibility of the connection of the flanges 10 under emergency conditions and thereby ensure non-disclosure of the junction of the external container.

Основание 4 имеет в своем составе демпфирующий элемент 12, заключенный между двух плит 13 и 14 и кольца 15 и состоящий из ряда концентрических обечаек 16, соединенных ребрами 17 в виде лучей, обеспечивающий поглощение энергии при механических воздействиях, а также отвод тепла, поступающего от радионуклидного источника, в окружающую среду.The base 4 includes a damping element 12, enclosed between two plates 13 and 14 and the ring 15 and consisting of a series of concentric shells 16 connected by ribs 17 in the form of rays, providing energy absorption during mechanical stress, as well as heat removal from the radionuclide source into the environment.

Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет корпус 18, крышку 19 и зажимаемый между ними цилиндрический сосуд 20. Корпус 18 и крышка 19 включают наружную оболочку 21 из нержавеющей стали и демпфирующий слой 22 из дерева, пропитанного биоогнезащитным составом. Корпус 18 и крышка 19 соединяются между собой при помощи винтов. Сосуд 20 из нержавеющей стали также имеет корпус 23 и крышку 24, соединяемые между собой винтами. В крышке 24 цилиндрического сосуда 20 имеется штуцер 25, за который сосуд 20 можно поднимать и через который он может заполняться инертным газом. В штуцере 25 имеется клапан 26, герметизируемый металлической прокладкой 27.The inner damping container 2 has a housing 18, a lid 19 and a cylindrical vessel 20 clamped between them. The housing 18 and the lid 19 include an outer shell 21 made of stainless steel and a damping layer 22 of wood impregnated with a bio-fire-retardant composition. The housing 18 and the cover 19 are interconnected by screws. The stainless steel vessel 20 also has a housing 23 and a lid 24 connected by screws. In the lid 24 of the cylindrical vessel 20 there is a fitting 25, by which the vessel 20 can be lifted and through which it can be filled with an inert gas. In the fitting 25 there is a valve 26 sealed with a metal gasket 27.

Внутренний демпфирующий контейнер 2 имеет устройство теплоотвода, состоящее из двух плит 28 и 29 с высокой теплопроводностью, расположенных на внутренней и наружной поверхностях днища внутреннего контейнера, соединенных рядом стержней 30 (пятью), выполненных из того же материала, что и плиты, и располагающихся симметрично относительно оси контейнера, один из которых, находящийся в центре, имеет больший диаметр.The inner damping container 2 has a heat sink device consisting of two plates 28 and 29 with high thermal conductivity located on the inner and outer surfaces of the bottom of the inner container, connected by a row of rods 30 (five) made of the same material as the plate, and located symmetrically relative to the axis of the container, one of which, located in the center, has a larger diameter.

Конструкция капсулы 3 включает корпус 31 и крышку 32, соединяемые винтами. Между корпусом 31 и крышкой 32, имеющими элементы обеспечения герметичности, расположена резиновая герметизирующая прокладка 33. В крышке 32 капсулы 3 имеется клапан 34, через который она может заполняться инертным газом, герметизируемый металлической прокладкой 35. С внутренней и наружной сторон крышки капсулы расположены пружины 36 и 37, посредством которых перевозимый РИТЭГ поджимается в капсуле 3, а сама капсула - в цилиндрическом сосуде 20. Поджатие и фиксация перевозимого РИТЭГ в радиальном направлении осуществляется с помощью втулки 38. Толщина корпуса 31 и крышки 32 капсулы 3 и имеющиеся на них проточки обеспечивают сохранность устанавливаемого в капсулу изделия (на чертеже представлено пунктирными линиями) при всех регламентированных аварийных воздействиях на транспортный упаковочный комплект с изделием, отвечающих требованиям при воздушном транспортировании.The design of the capsule 3 includes a housing 31 and a lid 32 connected by screws. A rubber sealing gasket 33 is located between the housing 31 and the lid 32 having sealing elements. There is a valve 34 in the lid 32 of the capsule 3 through which it can be filled with inert gas, sealed with a metal lining 35. Springs 36 are located on the inside and outside of the capsule lid and 37, by means of which the transported RTG is pressed in the capsule 3, and the capsule itself in the cylindrical vessel 20. The compression and fixation of the transported RTG in the radial direction is carried out using the sleeve 38. Thickness the housing 31 and the caps 32 of the capsule 3 and the grooves on them ensure the safety of the product installed in the capsule (shown by dashed lines in the drawing) for all regulated emergency actions on the transport packaging with the product that meets the requirements for air transportation.

Внешний прочный контейнер 1 имеет на боковой поверхности четыре проушины 39 для подъема транспортного упаковочного комплекта и крепления ТУК в транспортном средстве.The external strong container 1 has four eyes 39 on the lateral surface for lifting the transport packaging set and securing the TUK in the vehicle.

Claims

1. A packaging set for storing and transporting a product with a radioactive substance, comprising an external container, an internal container in which the product with a radioactive substance is located, characterized in that the external container consists of a base having a damping element and a cap having a layered structure , an annular damper is installed between it and the inner container, the product with the radioactive substance is placed in a sealed capsule installed in the inner container, the outer side of which It is made with damping elements, a thermal bridge is installed between the capsule and the base, while the damping element is enclosed between two plates and the ring and consists of at least two concentric shells connected by ribs in the form of rays, and the capsule has a valve for filling it with inert gas.

2. The kit according to claim 1, characterized in that the thermal bridge is made in the form of two flat areas commensurate with the area of contacting surfaces interconnected by heat-removing elements.

3. The kit according to claim 1, characterized in that the layered structure of the cap includes an outer and inner metal shell with a layer of metal tiles enclosed between them, which are made in the form of rectangular segments of the cylinder.

4. The kit according to claim 1, characterized in that the inner container comprises a housing and a lid made of wood, lined with stainless steel, and the housing has a recess in which the lid is placed.

5. The kit according to claim 4, characterized in that there are heat-insulating tiles between the wood and the stainless steel cladding.

6. The kit according to claim 5, characterized in that the heat-insulating tiles are made of basalt fiber.

7. The kit according to claim 4, characterized in that a sealed metal vessel with a flange, sandwiched between the body and the lid of the inner container with fasteners, is placed in the housing of the inner container.

8. The kit according to claim 7, characterized in that the sealed capsule is placed in a sealed metal vessel and is preloaded by elastic elements.

9. The kit according to claim 1, characterized in that the capsule fitting has a valve that seals the capsule cavity with a metal gasket.

10. The kit according to claim 1, characterized in that on the end surface of the cap on the outside there are stiffeners.

11. The kit according to claim 1, characterized in that the base and cap have flanges interconnected by fasteners, between which an annular damper is installed.