TW444208B - Shock absorbing system for containers of radioactive material - Google Patents

Description

r 444 2 OB at _ B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明有關沿放射活性物質的容器（或包裝）周圍配置 之吸振系統’尤有關具有數嘬至超過100或150噸重量者， 其概用以輸送及/或儲存已放射的核燃料或任何其他放射 活性物質；利用這些系統，該包裝能夠在符合該放射活性 物質的輪送或儲存適用規範所需的安全判斷標準的條件之 下承受指定的掉落測試。 習知技藝之狀態 已放射燃料或任何其他放射活性物質用之輸送及/或 儲存容器，由於需要對抗幅射之遮蔽，故常有鋼或鑄鐵之 厚金屬壁（如數公分至數十公分厚度 >，其重量因此在數嘀 至超過150噸之範圍作大幅變化。 這些金屬容器一般包含至少_厚圓柱套筒，其内部 放置放射活性物質或燃料元件，在兩端係由很厚之一底座 及一蓋所關閉、且通常係由固定至套筒之大王銷所處理， 圓柱套筒可有一直線、圓形或多角形（矩形、方形…）剖面 〇 所有這些容器必須配合吸振系統以使其能夠承受適 用規範施加之測試，尤其是9公尺高度之所謂自由掉落測 試’吸振器必須設計成在所有可能掉落角度均為有效β 這些吸振裝置一般含有金屬殼體，以革住容器端點 並突超過金屬體部，譬如不但對於沿容器縱轴的垂直掉落 、並且對於橫向掉落（沿上述轴線相垂直之轴線）而設置。 第1囷顯示一已知吸振裝置之範例，其罩住一容器端 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4规格（2丨0><297公釐） ---------裝-- {請先閱讀背面之注意?·項再填寫本頁) ,ιτ 線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) 點且包含由一蓋（2)閉合且由大王銷（3)所處理之一套筒（1) 。該吸振裝置包含一金眉殼髏（4)，其分成充填有木件（5) 之隔室，木件（5)的線維方向係在數方向中提供有效吸振 ;可知結果限於：僅在因衝擊的應力施加在與纖維平行的 一方向時才獲得有效率的吸振。因此對於吸振裝置，不可 能在整個殼體表面上獲得等向吸振（亦即不論掉落角落如 何均有相同效率）。 已知可譬如根據美國專利4806771號，由與鋁同樣軟 的一賁心金屬蓋來取代充填有木件的該分隔殼體，使用實 心金屬作為吸振器係具有等向性及已良好辨識、可重複性 及時間穩定的壓潰性質之優點。另一方面導致一顯著增重 ’因為實心金屬具有高抗壓潰性，故在掉落期間傳送到容 器之加速度亦很高，一般係高於一填木殼體獲得之加速度 ，而可限制其使用範圍。 為了具有比實心金屬更軟且較輕之吸振系統，已知 採用（如美國專利3675746號）一較大管中配置且堆疊之多 數的金屬管，此型系統在與管主轴相垂直之方向中係對壓 潰具有足夠阻抗：另一方面，當吸振的彈性不足且效率不 足時’則在軸向大幅過高（翹曲）。因此，即使藉由將這些 管置入一分隔殼體且以特定方向配置在各隔室中，至多僅 可能降低吸振的非等向性，而如上述具有變化纖維定向之 填木殼體所獲得之情形。 為了改善吸振之等向性，jP〇4〇42〇97專利已知採用一 分隔殼趙’各隔室係填有小的散裝金屬件，譬如Raschig 依尺度適财gis家標準（CNS ) ( 2lQx297公着）- ' (请先st*背面之it意事項存填寫本寅> -装. .ΪΤ 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製

2 0B 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 環型或擠製鋁的分段件。 因為該等小件各有非等向性表現，僅可在吸振及特 定條件之下引起等向性之平均改良： -首先’必須產生隨機堆疊，各件定向需與相鄰件的 定向不同；不論各件的非等向性表現如何，此方式獲得之 平均等向性係無法排除非等向性堆疊之所有危險： -並且’在所有環境下之堆疊係必須盡量保持規律以 使該等件具有良好凝聚，其間的空間盡量小且盡量規律， 以確使該等件均質分佈；因為與隨機的件分佈之第一條件 很少相容（其導致各件具有_不同定向 >，僅可部分達成用 以可接受吸振等向性之此條件；因此般艘中出現的隔室主 要係促進、且尤其可維持該等件之一充分均質分佈，同時 限制其移動之可能性》 雖有上述預防措施，可知對於此系統仍難證實有切 實的執行規範以使吸振在本質上為等向性，故未完全消除 非等向性堆疊之危險，且該等件係分佈在各隔室中、或在 隔室之間呈充分均質性。 對於上述缺點，申請人已試圓找到一種在容器掉落 情形中提供吸振之系統’其中係從各可能角度呈本質等向 性且維持均質性、並盡量減輕重量且容易實施。 發明描述 本發明係為與一容器為一體之吸振系統，該容器通 常為放射活性物質用之一金屬輸送或儲存容器，其特徵為 包含至少一殼體，其至少部分覆蓋該容器且形成填有一初 ---------^------1T------^ (对先閲讀背面之注意Ϋ'項再填寫本頁) 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 級件堆疊之一包圍空間，其中至少有三個收斂對稱抽線， 且至少為三重旋轉對稱性，亦即從一已知點旋轉必須不超 過120度以獲得一相同點。 這些軸線的交點較佳形成該件之一對稱中心（因此為 具有中心對稱之一件）。 因此’這些初級件係包含規律的多面體，譬如具有 等邊表面之四面逋、立方體及具有更多相等表面之所有規 律的多面體，亦包括球體。 尤佳利用_立方體、或尤其具有中心對稱之一球體 ’球體亦有一簡單形式及一無限數量的對稱軸線，因此有 完美的均質性與等向性。 這些件可為變化物質製造，其限制條件係為具有足 夠的變形能力，譬如陶瓷、樹脂（不論是否受到強化）。一 般採用金屬件，較佳為鋼、鋁、銅或其合金，在吸收高能 量時具有良好變形能力而不在強力衝擊下破裂（如容器掉 落之情形）。 初級件若為樹脂製，則可用實心件，但若初級件為 金屬製則特佳為中空狀，並小心考量上述對稱條件而可更 易變形。 一殼體一般係固定至容器的各端點因而覆蓋該套筒 端點 '底座及蓋；其突部亦保護套筒側壁之端點。殼雜可 完全或僅部份地覆蓋容器端點；後者情形中，常有具直L 型剖面之一環形，而覆蓋容器的端角並使蓋或底座中心保 持部份暴露。中間殼體可配合填有本發明之初級件，而在 本紙張尺度中(CNS) A4· (2iGx297公董）' — 裝 訂 線 (請先閏讀背面之注項再填寫本頁>

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5) 端點之間包圍住套筒。 殼體概為金屬製或夠厚，利用能在球體重量與正常 處理條件及殼體安裝期間所承受變形的鋼片所製，同時亦 夠薄’使其在掉落時產生變形而不破壞。鋼片厚度常依照 所保護容器的重量而為2至8公厘之間殼髏亦可為其他材 料製造，譬如塑膠材料》 可用任何外部或内部強化類型來改善殼體之剛性， 譬如枕木係連接該般體的兩壁且配置在充填球體之閉，而 可能有助於吸振，尤可有效且簡單地製造該殼體，不一定 需設有隔室。 殼體構成之包圍空間亦有10至100公分間之一高度（或 厚度）；其高度係隨所需吸收值（譬如對於較重之容器）或 隨初級件的變形容易度而增加。 並且’採用根據本發明之對稱件係表示：不需採取任 何特殊預防措施’即易於在整體包团空間内部達成規律且 小型之均質堆疊。尤其，球體本身係隨機置入位置、然後 本身自動排列；不具有堆疊分離之危險6因此，採用射稱 的初級件（如具有中心對稱之球體）因而呈等向性且導致等 向性堆4 ’不論掉落角度如何均由構造提供等向性吸收。 初級件係有利地具有20至80公厘間之一平均直徑， 若太小時’其製造及特別其中空狀將導致可能造成問題之 薄形部份；且太大時，可能影筚到抗壓潰性之分佈均質性 〇 殼體包圍部之高度與初級件的直徑間之比值係有利 本紙張尺度適用中國國家搮率（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------择------II------線 (请先閱讀背面之注意"'項再填寫本頁)

五、發明説明（ 地介於2至20%之間。 «初級件挖成中空，尤其金屬球較佳為固定壁厚之 中空件；但亦可得自其中可穿設數個相同固定直徑的孔( 可能從一側通往另一彻n 傾丨）之實心件’其分佈必須隨時小心 考慮上述對稱條件。 中工率（中工*積對於該件容積之比值）係適合所需的 壓只性常介於30至90〇/〇之間、較佳為40至80〇/〇之間。 對於具有固定壁厚之中空件，壁厚與平均直徑間之比值係 根據較大尺寸或外切®而常為〇.〇3至0.3之間，故符合上 述中空率範圍。 本發明之初級件（尤其中空件）係在衝擊下變形’且顯 然確實與使用管狀件不同，由於特定對稱特徵而不論施力 方向如何均有相同或極類似變形方式之性質，因而對於本 發明的吸振系統提供一種不論掉落角度如何均有效之等向 性衝擊吸收》 並且，可知藉由初級件的直徑與其中空率之組合’ 本發明系統可能適合各型容器，同時維持等向性表現之主 要性質。 因此，對於警如固定容積且可適用具有固定外徑與 變化長度的容器之一同型殼饉，可能改變充填該殼體的件 之尺寸及/或中空率，使本發明系統的吸振特徵配合根據 長度與負荷而變之容器重量。 初級件一般皆相同，但不同直徑或不同中空率之件 可用於一相同殼體中（譬如置於重疊基床中）以獲得漸進的 表紙張尺度適用中國圉家摞率（〇犯）戍4規格（210./ 297公釐） ---------^------1T------^ f諳先聞讀背面之注意事項再填苟本頁) 經濟部智慧財產易員工消費合作社印製 9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 444 2 08 Ab77 五、發明説明（7 ) 吸振特徵。 有利情形中亦可能在初級件已定位之後，將一結合 劑（如水泥、膠、樹脂）添加至殼想，而分散在該等件間之 空隙内；固化之後可改善其凝聚性，尤其在不相同件的情 形中，或是可在殼艟部份撕裂情形中防止散落，同時雎持 其吸振能量。 可知本發明系統可容易用於各型極重至極輕的容器 ;僅需要使初級金屬件的尺寸及中空率配合所需的抗壓溃 性特徵，以對所述容器提供吸振即可。

請注意本發明的件之對稱性不受出現譬如不具有本 發明對稱性之該等件製程相關缺陷或殘留（警如未修整元 件、内腔的進出孔、加工記號等）所影響，目前為止，該 等缺陷並不會顯著危害該等件的等向性表現。易言之，本 發明範圍係包含具有此型缺陷的至少三重對稱性之件P 第1圏颞示包含一填木的分隔殼體之習知技藝的吸振 系統； 第2圖顦示一種在一端點裝有一本發明吸振系統之容 IS ， 第3圖顯示具有中心對稱性之不同型中空件。 第1®中已描述容器用之厚的金屬套筒（1),在一端點 上由一厚蓋（2)所閉合，該容器係由大王销（3)所處理，一 殼體（4)係罩住容器的整個端點，且其突部係保護套筒（]) 的外壁端點。 此殼體係由壁（4a)分成隔室，各隔室包含一木件，木 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---------^------、玎------線 (讀先閱讀背面之注意事項再填窍本页) 10 A7 B7 經濟部智葱財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（8) 件的纖維係適當定向’可注意在一決定點處之吸振係取決 於木嬝維的方向、及相對該等纖維的衝擊方向β 若由一埃疊配置的管部（與纖維具有相同定向）來取代 木件，可有同類發現。 第2圖中顢示本發明’可知较逋（4)填有皆相同且箪住 容器的整個端點之中空球（6)(僅顯示數個），般艘係包含内 支柱（8) ’在形成具有L型直剖面之_圈時，可能僅革住部 份容器端點且使部份蓋（2)保持暴露· 亦可知根據本發明套简係配合所包圍之一中間般餿（7) ，因為此區中所需的抗壓溃性質不同，故充填有舆端點般 體不同之中空球（6a) · 第3圈顯示本發明之中空的初級件，第3&圖首先顧示 球之側視分解圈’其中巳穿設有孔（1〇)而不干擾該件之中 心對稱性，可知具有在表面上導往一個垂直對稱的三轴系 統的各端點之一孔（10)，且中心位於一對稱私上之各孔係 經由中心穿過該球，具有孔之球係維持四重對稱性。 亦可能設有位於球内部的一等邊四面髏頂點上之4孔 ’該等孔從頂點穿過四面想前往中心、或前往相對表面之 中心。 第3b圈顯示一中空球的一初級件之分解側視圈，此 型件可能包含製程的孔形軌跡，對於60至80公厘直徑的中 空球，其直徑誓如可達約10公厘* 第3c困為分解側視圖，顧示一立方想形的初級件，設 有中心位於各表面的對稱轴上之一孔（11)，該孔係經由中 本紙張从適用中两國家標率（CNS ) ( 210X297公釐) ' —- -11 - ---------------^------1T------^ {請先《讀背*之注$項再填寫本JT) Λ44 2 08 A7 B7 五、發明说明（9〉 心穿過立方體，這些孔不會損及立方體之對稱性 元件標號對照 (1)套简 (5)木件 (2)蓋 (6)，(6a)中空球 (3)大王銷 (7)中間般體 (4)殼 « (8)内支柱 (4a)壁 (10),(11)孔

讀 閱 讀 背 面 之-注 項 再 填I裝 JT 訂 線 經濟部智葸財產局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS } A4规格（210X297公釐） 12

Claims (1)

1. A8 B8 C8 DB 444 2 08 夂、申請專利範团 1· 一種與放射活性物質之一輸送或《存容器成為一想 之吸振系統，該系統包含至少一殼«，其復蓋至少 部份的該容器、並形成一充填有一初級件堆疊之包 園空間，其中至少有三镧對稱的收斂轴線•而至少 為三重旋轉對稱性》 2. 如申請專利範園第1項之系统，其中該等初級件具有 一對稱中心，其係為該等對稱轴線之收斂點· 3· 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等初級件選自 下列各物：球及鈮律的多面 4_ 如申請專利範園第1項之系統，其中該等初級件係為 選自下列金屬製成：鋼、鋁、銅及其合金。 5. 如申請專利範B第丨項之系統，其中該等初級件挖成 中空。 6. 如申婧專利範園第5項之系統*其中該等初級件為具 有固定《厚度之中空件· 7. 如申請專利範圍第5項之系統，其中該等初級件係為 穿設有對稱配置且固定直徑的孔之件，而維持該等 初級件的至少三重對稱性· 8·如申請專利範園第5項之系統，其中該等中空的初級 件之中空率（定義為中空容積與該件容積«之比值）係 為30至90%之間。 9.如申請專利範圍第8項之系統，其中該等初級件的中 空率為40至80%之間。 1〇如申請專利範面第6項之系統，其中具有固定壁厚的 本紙張尺度进用中國國家標準（CNS)Α4規格（210 X 297公t ) 1 It It t— ϋ n n I · I I» n · 1« n 1 n I 線 二*' <請先«讀背由之注意事項再填寫本荑} 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 13 AKCD 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 六、申請專利範圍 該等中空初級件係有〇.〇3至0.3間之物質厚度對於平 均直徑之比值。 11‘如申請專利範圍第丨項之系統，其中該等初級件具有 20至80公厘間之一平均直徑。 12. 如申請專利範圍第丨項之系統，其中該殼艟形成的包 圍空間之高度係為1 〇至1 00公分之間。 13. 如申請專利範圍第丨項之系統，其中該殼體具有枕木 形成的包圍空間内部之強化部。 14. 如申請專利範圍第丨項之系統，其中該初級件係嵌置 在一結合劑中。 15. _種放射活性物質用之輸送或儲存容器，包含至少 一吸振系統，其中含有至少一殼體，其復蓋至少部 份該容器並形成一閉合空間，該閉合空間中係充填 有一初級件堆疊，具有至少三收斂對稱轴線，而有 至少三重旋轉對稱性。 16_如申請專利範圍第15項之容器，包含該容器各端點 上之一吸振系統》 17.如申請專利範圍第16項之容器，亦包含連接該容器 端點的一套筒周圍之至少一吸振系統。 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公发） -I ^ — — — — — It — — — — · n 1« tv ^ I I ϋ^eJ ^ I ^ n n $ {靖先閱讀背面之注意事項再填寫衣頁w 14