Контейнер для хранения опасного материала и способ закрывания опасного материала в бетонное тело контейнера

 

Изобретение относится к области хранения опасных материалов. Сущность изобретения: контейнер содержит бетонное тело, образующее пространство для хранения и имеющее входной участок, образующий отверстие доступа для введения опасного материала. Кроме того, контейнер имеет бетонное тело закрывающего средства, размещаемого в отверстии с образованием водонепроницаемого уплотнения для пространства для хранения. Вокруг отверстия доступа в теле контейнера расположен нагреватель для нагревания входного участка. Способ закрывания опасного материала в бетонное тело включает введение опасного материала в пространство для хранения. Затем водонепроницаемым образом пространство для хранения уплотняют посредством введения бетонного тела закрывающего средства в отверстие доступа. После введения опасного материала в пространство для хранения в отверстие доступа заливают бетон и дают бетону затвердеть, при этом нагревают участок бетонного тела контейнера, окружающий отверстие доступа. Преимущества изобретения заключаются в повышении безопасности хранения опасных веществ и низкой стоимости контейнера. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Данное изобретение относится к хранению опасных материалов, особенно материалов с низкой радиоактивностью, и химически или биологически опасных материалов. Более конкретно, изобретение относится к контейнеру для хранения таких материалов, будь то отходы или используемые материалы, в запечатанном пространстве для хранения, и способу для водонепроницаемого закрывания опасных материалов в бетонном теле контейнера.

Известные технологии для содержания радиоактивных материалов, таких как топливные элементы для ядерных реакторов, включают закрывание материала в контейнер из армированного бетона для транспортировки или хранения (DE-A-3515871). Радиоактивный материал вводят в корпус контейнера, имеющий, в общем, цилиндрическую монолитную форму, с удлиненным по вертикали пространством для хранения и отверстием для доступа, соединяющим пространство для хранения с наружной поверхностью корпуса контейнера на одном его конце. В отличие от этого отверстия пространство для хранения является бесшовным.

После введения радиоактивного материала в пространство для хранения через отверстие для доступа готовый бетонный корпус закрывающего средства размещается в отверстии для доступа и прикрепляется болтами к корпусу контейнера. Уплотняющий элемент, размещенный в зазоре между стенкой отверстия для доступа и корпусом закрывающего средства, обеспечивает то, что хранилище радиоактивного материала будет герметичным для жидкости.

В таких известных контейнерах для транспортировки и хранения уплотняющий элемент представляет собой ненадежный элемент. Хотя сначала уплотняющий элемент может обеспечивать адекватное уплотнение, со временем он, конечно, может терять свою уплотняющую способность частично или полностью, например, под действием хранимого материала.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить в бетонном контейнере для хранения опасного материала удовлетворительное содержание материала в течение долгого, несколько десятилетий, времени.

Данная техническая задача решается за счет создания контейнера для хранения опасного материала в закрытом пространстве для хранения, содержащего бетонное тело контейнера, образующее пространство для хранения и имеющее входной участок, образующий отверстие доступа для введения опасного материала, и бетонное тело закрывающего средства, размещаемого в отверстии с образованием водонепроницаемого уплотнения для пространства для хранения, в котором согласно изобретению вокруг отверстия доступа в теле контейнера расположен нагреватель для нагревания входного участка.

Предпочтительно тело контейнера упрочнено посредством круговой металлической арматуры на входном участке тела контейнера, причем арматура расположена в области нагревания нагревателя и нагревается при нагревании входного участка.

Предпочтительно нагреватель проходит по существу по всему входному участку тела контейнера и после входного участка в примыкающий участок тела контейнера.

Предпочтительно нагреватель проходит по спирали вокруг отверстия доступа во входном участке тела контейнера.

Предпочтительно тело контейнера выполнено по существу цилиндрическим с отверстием доступа, образованным на одном конце тела контейнера и составляющим продолжение пространства для хранения.

Техническая задача также решается за счет создания способа закрывания опасного материала в бетонное тело контейнера, образующее пространство для хранения и имеющее отверстие доступа для введения опасного материала в пространство для хранения, при котором после введения опасного материала в пространство для хранения пространство для хранения водонепроницаемым образом уплотняют посредством введения бетонного тела закрывающего средства в отверстие доступа, при котором согласно изобретению после введения опасного материала в пространство для хранения в отверстие доступа заливают бетон и дают бетону затвердеть, при этом подавая тепло к участку бетонного тела контейнера, окружающему отверстие доступа.

Предпочтительно тепло подают посредством нагревателя, расположенного в участке бетонного тела контейнера, окружающем отверстие доступа.

Предпочтительно для нагревание участка бетонного тела контейнера, окружающего отверстие доступа, нагревают металлическую арматуру указанного участка, проходящую вокруг отверстия доступа.

Предпочтительно температуру участка бетонного тела контейнера, окружающего отверстие доступа, регулируют в зависимости от прогресса затвердевания бетона в отверстии доступа.

Предпочтительно перед нагреванием бетона в отверстии доступа его дополнительно охлаждают при начальной фазе затвердевания бетона.

Предпочтительно сразу после заливания бетона в отверстие доступа и его охлаждения дополнительно подвергают бетон в отверстии доступа интенсивной вибрации.

Предпочтительно нагревание осуществляется с помощью нагревателя, например электрического нагревателя, вставленного в бетон и проходящего вокруг отверстия для доступа.

Контейнер и способ согласно изобретению будут описаны более подробно со ссылкой на иллюстрирующий пример варианта выполнения контейнера для хранения опасных материалов, показанного на чертежах, на которых

фиг.1 - вертикальный вид в сечении контейнера;

фиг.2 - увеличенный вид в сечении контейнера, показанного на фиг.1.

В показанном примере варианта выполнения контейнер согласно изобретению содержит круглое цилиндрическое тело 11 контейнера, показанное на чертежах в его обычном вертикальном положении.

Тело 11 контейнера представляет собой монолитное тело из бетона и образует центральное, наподобие кругового цилиндра пространство 12 для хранения. Трубчатый входной участок 11А на верхнем конце тела 11 контейнера образует отверстие 13 доступа. Через это отверстие 13 материал, подлежащий размещению в теле 11 контейнера и хранению в нем в течение короткого или длительного промежутка времени, может быть введен в пространство 12 для хранения и удален из него, если требуется. Отверстие 13 доступа образует продолжение наверх пространства 12 для хранения.

Как показано на чертежах, тело 11 контейнера запечатано в соответствии со способом согласно изобретению, после того как несколько внутренних емкостей С, содержащих опасный материал, были составлены в стопку в пространстве 12 для хранения. Опасный материал может быть радиоактивным материалом, в частности материалом с низкой радиоактивностью, химическим или биологическим материалом или любым другим материалом, который должен храниться так, чтобы надежно предотвратить его выход из тела контейнера.

Тело 11 контейнера снабжено как аксиальной стальной арматурой 14, помещенной в стенку 15 тела контейнера, так и дополнительной арматурой 16, образованной стальным проводом, обернутым вокруг цилиндрической наружной поверхности стенки 15. Стальная арматура (не показана) также помещена в стенку 17 дна тела 11 контейнера. Вся арматура может быть предварительно напряжена.

Нагреватель 18 помещен в верхний участок тела 11 контейнера, включая входной участок 11А. Предпочтительно нагреватель 18 представляет собой электрический нагреватель, но нагревающая энергия, подаваемая нагревателю для нагрева верхнего участка корпуса 11 контейнера и особенно входного участка 11А, может быть также неэлектрической энергией. Средства для соединения нагревателя с любым источником энергии и средства управления и контроля за нагреванием связаны с нагревателем 18, но не показаны на чертежах.

В показанном варианте выполнения нагреватель 18 имеет форму цилиндрической спирали, коаксиальной со стенкой 15 тела 11 контейнера, пространством 12 для хранения и отверстием доступа. Нагреватель стягивает в осевом направлении участок стенки 15 тела контейнера, который образует отверстие 13 доступа, то есть входной участок 11А, и смежную расположенную по оси секцию участка стенки, которая образует пространство 12 для хранения. Над этой секцией шаг спирального нагревателя может увеличиваться постепенно в направлении от входного участка 11А, так что тепловая энергия на единицу объема бетона будет ниже, чем во входном участке. В процессе нагревания температурный градиент будет, таким образом, развиваться в бетоне под входным участком 11А.

После введения емкостей С в пространство 12 для хранения осуществляется водонепроницаемое запечатывание тела 11 контейнера посредством заливки тела 19 закрывающего средства из бетона в отверстие 13 доступа. Пластина 20, введенная в отверстие 13 доступа перед заливкой бетона, образующего тело 19 закрывающего средства, ограничивает пространство, занимаемое бетоном. Этой пластины, однако, может не быть, так что бетон, заливаемый в отверстие 13 доступа для образования тела 19 закрывающего средства, может доходить до сосудов С и также заполнять промежуток между сосудами и стенкой 15 тела контейнера, тем самым фиксируя сосуды в пространстве 12 для хранения.

Для герметизации тела 11 контейнера бетон заливается в отверстие 13 доступа и одновременно, или за некоторое время до заливания, приводится в действие нагреватель, чтобы нагреть верхний участок корпуса 11 контейнера и при этом расширить его и арматуру 16, так что расширяется отверстие 13 доступа. Залитый и еще сырой бетон подвергают интенсивной вибрации и затем снова подвергают вибрации после нескольких часов, так что осуществляется очень тесный контакт между бетоном тела 11 контейнера и бетоном тела 19 закрывающего средства.

На начальной фазе затвердевания бетона тела 19 закрывающего средства может быть предпочтительным охлаждение сырого бетона. Это можно осуществить посредством введения охлаждающих стержней или других охлаждающих элементов в еще вязкий бетон.

Когда бетон в отверстии 13 доступа достаточно затвердевает, нагревание прекращается, так что температура верхнего участка тела 11 контейнера будет снижена, и входной участок 13 будет при этом до некоторой степени сужаться и подвергать тело 19 закрывающего средства, образованного в отверстии доступа, радиальному давлению по всем направлениям. Это давление будет улучшать соединение между телом 19 закрывающего средства и входным участком 11А, окружающим его, так что будет получено полностью водонепроницаемое и постоянное уплотнение. При желании нагреванием можно управлять, так что температура бетона входного участка 11А изменяется в зависимости от прогресса затвердевания бетона, образующего тело 19 закрывающего средства. Предпочтительно входной участок 11А нагревается до температуры в заданном температурном диапазоне, при этом примыкающая секция тела 11 контейнера нагревается до температуры, которая падает с первоначально упомянутой температуры смежно входному участку 11А до температуры окружающей среды в непосредственной близости к нижнему концу нагревателя 18.

Тело 11 контейнера может быть изготовлено централизованно и хранится в подходящих количествах для последующего использования. Все, что требуется для содержания опасного материала после его введения в пространство 12 для хранения тела 11 контейнера, - это заливки бетона в отверстие 13 доступа для образования тела 19 закрывающего средства и управление нагреванием верхнего участка тела контейнера. Эти герметизирующие операции легко можно осуществлять в любом пригодном месте, например, где содержится опасный материал, подлежащий хранению.

Как ясно из предшествующего описания, герметизированное тело 19 закрывающего средства не может быть легко удалено. Однако если это необходимо, чтобы открыть запечатанное тело 11 контейнера для обеспечения доступа к содержащемуся опасному материалу, отверстие может быть получено при приложении соответствующего усилия посредством вырезания тела 19 закрывающего средства при использовании резцовых или других перфорирующих инструментов. Тело контейнера, открытое таким образом, можно использовать повторно.

Формула изобретения

1. Контейнер для хранения опасного материала в закрытом пространстве для хранения, содержащий бетонное тело (11) контейнера, образующее пространство (12) для хранения и имеющее входной участок (11А), образующий отверстие (13) доступа для введения опасного материала (С), и бетонное тело закрывающего средства (19), размещаемого в отверстии с образованием водонепроницаемого уплотнения для пространства (12) для хранения, отличающийся тем, что вокруг отверстия (13) доступа в теле (11) контейнера расположен нагреватель (18) для нагревания входного участка (11А).

2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что тело контейнера упрочнено посредством круговой металлической арматуры (16) на входном участке (11А) тела (11) контейнера, причем арматура расположена в области нагревания нагревателя (18) и нагревается при нагревании входного участка (11А).

3. Контейнер по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагреватель (18) проходит, по существу, по всему входному участку (11А) тела контейнера и после входного участка в примыкающий участок тела (11) контейнера.

4. Контейнер по п.3, отличающийся тем, что тело (11) контейнера выполнено, по существу, цилиндрическим с отверстием (13) доступа, образованным на одном конце тела контейнера и составляющим продолжение пространства (12) для хранения.

5. Контейнер по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагреватель (18) проходит по спирали вокруг отверстия (13) доступа во входном участке (11А) тела (11) контейнера.

6. Контейнер по п.5, отличающийся тем, что тело (11) контейнера выполнено, по существу, цилиндрическим с отверстием (13) доступа, образованным на одном конце тела контейнера и составляющим продолжение пространства (12) для хранения.

7. Способ закрывания опасного материала в бетонное тело (11) контейнера, образующее пространство (12) для хранения и имеющее отверстие (13) доступа для введения опасного материала (С) в пространство для хранения, при котором после введения опасного материала в пространство (12) для хранения пространство (12) для хранения водонепроницаемым образом уплотняют посредством введения бетонного тела (19) закрывающего средства в отверстие (13) доступа, отличающийся тем, что после введения опасного материала (С) в пространство (12) для хранения, в отверстие (13) доступа заливают бетон и дают бетону затвердеть, при этом подавая тепло к участку (11А) бетонного тела (11) контейнера, окружающему отверстие (13) доступа.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что тепло подают посредством нагревателя (18), расположенного в участке (11А) бетонного тела (11) контейнера, окружающем отверстие (13) доступа.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что для нагревания участка (11А) бетонного тела (11) контейнера, окружающего отверстие (13) доступа, нагревают металлическую арматуру (16) указанного участка, проходящую вокруг отверстия доступа.

10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что температуру участка (11А) бетонного тела (11) контейнера, окружающего отверстие (13) доступа, регулируют в зависимости от прогресса затвердевания бетона в отверстии (13) доступа.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед нагреванием бетона в отверстии (13) доступа его дополнительно охлаждают при начальной фазе затвердевания бетона.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что сразу после заливания бетона в отверстие (13) доступа и его охлаждения, бетон в отверстии доступа дополнительно подвергают интенсивной вибрации.

13. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что перед нагреванием бетона в отверстии (13) доступа его дополнительно охлаждают при начальной фазе затвердевания бетона.

14. Способ по пп.7-9, отличающийся тем, что сразу после заливания бетона в отверстие (13) доступа и его охлаждения, бетон в отверстии доступа дополнительно подвергают интенсивной вибрации.

РИСУНКИ