Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами



Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами
Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами
Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами

 


Владельцы патента RU 2430437:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Изобретение относится к способам защиты окружающей среды от экологически опасных материалов и может быть использовано при транспортировке контейнеров с токсичными жидкостями или огневзрывоопасными материалами. Повышение безопасности транспортировки в составе транспортируемого модуля с последующим демонтажем сборки контейнера в короткие сроки является техническим результатом изобретения, который достигается за счет повышения эластичности и химической прочности фиксирующего материала, и снижения риска перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции. Перед установкой контейнера в транспортируемый модуль подготавливают полимерную вспенивающуюся композицию холодного отверждения на основе комплексного связующего из простого полиэфира и изоционатсодержащего соединения и наполнителя, представляющего собой гранулы из полимерного материала, содержащего агент газообразования, часть из которых предварительно подвспенивают до плотности 0,25 г/см3, и вводят в зазор между стенками контейнера и транспортируемого модуля в качестве фиксирующего полимерного материала, а затем отверждают при нормальных условиях. В качестве агента газообразования наполнитель из гранул полимерного материала содержит изопентан. Демонтаж сборки элементов устройства производят путем помещения модуля в емкость с органическим растворителем. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области способов защиты окружающей среды от экологически опасных материалов и может быть использовано при транспортировке контейнеров с токсичными или огневзрывоопасными материалами.

Известны способы получения транспортируемых сборок с емкостями, содержащими экологически опасные материалы (патент РФ №02179342, МПК G21F 5/06, опубл. 10.02.2002 г., БИ №4/02 г.), в частности радиоактивные отходы, для упаковки и транспортировки которых используется цилиндрическая емкость, закрытая крышкой с элементами герметизации и снабженная соединительным элементом с перекрываемыми технологическим ключом отверстиями.

К недостаткам известного аналога относится достаточно высокая сложность применяемой конструкции, отсутствие возможности последующей за транспортировкой процедуры демонтажа сборки, содержащей токсичные или огневзрывоопасные материалы.

В качестве прототипа предлагаемого известен способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически огневзрывоопасными материалами для транспортировки в составе транспортируемого модуля до места утилизации с последующим демонтажем полученной сборки элементов, фиксируемых посредством отверждаемого полимерного материала, в качестве которого используется пенополиуретан (Дж.Х.Саундерс. «Химия полиуретанов», изд. Химия, М., 1958 г., с.277, и Г.А.Булатов. «Пенополиуретаны в современной технике», изд. Машиностроение, М., 1983 г., с.159).

Недостатком прототипа является отсутствие безопасности и надежной сохранности при транспортировке устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами, невысокая технологичность из-за отсутствия мероприятий безопасного демонтажа устройства.

Задачей авторов изобретения является разработка способа получения легкодемонтируемой сборки элементов прибора с экологически опасными материалами для безопасной транспортировки в составе транспортируемого модуля с последующим демонтажем сборки контейнера в короткие сроки, что является критичным в аварийных условиях.

Новый технический результат при использовании предлагаемого способа заключается в обеспечении сохранности при транспортировке устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами за счет повышения эластичности и химической стойкости фиксирующего материала, в повышении технологичности за счет облегчения демонтажа в более короткие сроки, чем в прототипе, в обеспечении снижения экологической опасности и безопасности при транспортировке и демонтаже, в снижении риска перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции за счет перераспределения выделяющейся теплоты реакции на нагрев и вспенивание наполнителя.

Дополнительный новый технический результат заключается в снижении риска перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции.

Указанные задача и новые технические результаты обеспечиваются тем, что в известном способе получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами для транспортировки в составе транспортируемого модуля до места утилизации с последующим демонтажем полученной сборки элементов, фиксируемых посредством отверждаемых полимерных материалов, согласно изобретению перед установкой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами в транспортируемый модуль подготавливают полимерную вспенивающуюся композицию холодного отверждения на основе простого полиэфира и изоцианатсодержащего соединения и наполнителя, представляющего собой гранулы из полимерного материала, содержащего агент газообразования, часть из которых предварительно подвспенивают до плотности 0,25 кг/см3, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

- полимерное связующее - 50-65;
- гранулы из полимерного наполнителя - остальное,

при следующем соотношении в составе последних мас.%:

- гранул в исходном состоянии - 80-90,
- гранул предварительно подвспененных - остальное,

которую вводят в зазор между стенками контейнера и транспортируемого модуля в качестве фиксирующего материала, затем отверждают при нормальных условиях, затем осуществляют транспортировку или перемещение транспортного модуля, и окончательно производят демонтаж путем растворения фиксирующего материала органическим растворителем (ацетоном), и извлекают детали прибора из транспортировочного модуля.

Кроме того, в составе наполнителя, представляющего собой гранулы из полимерного материала, содержащего агент газообразования, в качестве последнего содержится изопентан.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

Предварительно готовят фиксирующую полимерную композицию, для чего в навеску простого полиэфира вводят полимерный наполнитель - гранулы полистирола вспенивающегося, часть из которых предварительно подвспенивают до плотности 0,25 кг/см3. После чего навеску полиизоцианата вводят в фиксирующую композицию в качестве изоцианатсодержащего материала при постоянном перемешивании. Затем фиксирующую композицию вводят в зазоры транспортировочного модуля, в котором осуществляют отверждение и вспенивание пеноматериала. В процессе вспенивания контролируют температуру, развивающуюся внутри сборки элементов устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами, и фиксируют максимальную температуру, развивающуюся при вспенивании и отверждении пеноматериала.

С учетом факта возможного выделения тепла при отверждении полимерной фиксирующей композиции выбран тот, у которого температура, развивающаяся при вспенивании и отверждении, не превышала 100°С, поскольку в противном случае возник бы риск создания дополнительных условий повышенной опасности для повреждения устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами (см. фиг.1). Количество гранул полимерного наполнителя, вводимого в композицию, определялось технологической возможностью (при использовании в качестве фиксирующего полимерного материала), при максимальной концентрации наполнителя сохранять вязкость и текучесть, достаточные для заполнения зазоров величиной более 3-5 мм, а при минимальной - не затекать в зазоры, менее 1 мм, что затрудняло бы последующий демонтаж сборки.

Как это показано экспериментально, при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции формировался градиент развития пористости от периферии к центру слоя фиксирующего отвержденного материала, где регистрировались максимальная температура (170°С) и максимальная пористость и эластичность. Такое перераспределение пористости способствовало максимальной легкости демонтажа за счет более быстрого экспорта растворителя в толщу фиксирующего полимерного материала, чем в прототипе. Часть выделяющегося тепла реакции отверждения и вспенивания направлялась на нагрев гранул полимерного наполнителя, содержащего агент газообразования (например, изопентан), а часть - на его вспенивание. При использовании изопентана обеспечивается снижение риска перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции.

При этом использование химически нейтрального фиксирующего полимерного материала с минимизированным энерговыделением при вспенивании и отверждении за счет перераспределения выделяющейся теплоты реакции на нагрев и подвспенивание наполнителя способствовало минимизации безопасности демонтажа устройства (см. фиг.2) при доставке к месту утилизации, чего не было выявлено в уровне техники.

После выдержки и отверждения фиксирующей композиции в течение 24 часов в комнатных условиях испытуемый транспортировочный модуль подвергают контрольным испытаниям, результаты которых сведены в таблицу.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа обеспечивается сохранность при транспортировке устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами за счет повышения эластичности и химической стойкости фиксирующего материала, повышается технологичность за счет облегчения демонтажа и в более короткие сроки, чем в прототипе, обеспечивается снижение экологической опасности и безопасности при транспортировке и демонтаже, снижение риска перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции за счет перераспределения выделяющейся теплоты реакции на нагрев и вспенивание наполнителя.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ был опробован на габаритно-весовом макете с имитацией повреждений, содержащем в качестве экологически опасного материала радиоактивные отходы. Прибор был закреплен на растяжках в транспортировочном модуле с равномерными зазорами относительно стенок модуля.

В образовавшиеся зазоры вводилась порционно (порциями по 1 кг) отверждающаяся композиция холодного отверждения, выполняющая функцию фиксирующего слоя для прибора относительно транспортировочного модуля.

Фиксирующую композицию готовили смешением компонента марки А-240-2 (ТУ 6-55-221-1387-94) на основе простого полиэфира с навеской гранул полистирола вспенивающегося ПСВ-С марки 1 (ОСТ 301-05-202-92Е), часть из которой предварительно подвспенили до плотности 0,25 кг/см3, и полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 30 секунд. В полученную композицию вводилась навеска ПИЦ (полиизоцианата) марки Десмодур, Германия. Полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 2 минут и вводилась в зазоры транспортировочного модуля. Транспортировочный модуль с поврежденным прибором с экологически опасными материалами внутри его оставляли в покое для завершения процесса холодного отверждения фиксирующего материала.

После выдержки отверждения композиции в течение 24 часов в комнатных условиях определялись устойчивость к транспортным нагрузкам, адгезионная прочность связей при фиксации при нормальных условиях и скорость демонтажа сборки, определяемая как время до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением.

Устойчивость к транспортным нагрузкам определялась в результате вибрационных испытаний, имитирующих транспортировку транспортного модуля любым видом транспорта на расстояние 1000 км. Материал считается выдержавшим испытания, если при испытаниях не произошло разрушения и отслоения материала от стенок контейнера.

Была определена возможность облегчения демонтажа сборки прибора с помощью подвода к фиксирующему материалу органического растворителя. Для определения скорости демонтажа сборки в транспортный модуль приливалась навеска ацетона и фиксировалось время до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением. В условиях данного примера время размягчения композиции составило 75 чел.-дней. Полученные результаты сведены в таблицу.

Пример 2.

В условиях примера 1 в качестве поврежденного прибора с экологически опасными материалами был использован габаритно-весовой макет с имитацией повреждений, содержащий в качестве экологически опасного материала радиоактивные отходы. Указанный прибор был закреплен на растяжках в транспортировочном модуле с равномерными зазорами относительно стенок модуля. В образовавшиеся зазоры вводилась порционно (порциями по 1 кг) отверждающаяся композиция холодного отверждения.

Фиксирующую композицию готовили смешением компонента марки А-240-2 (ТУ 6-55-221-1387-94) на основе простого полиэфира с навеской гранул полистирола вспенивающегося ПСВ-С марки 1 (ОСТ 301-05-202-92Е), часть из которой предварительно подвспенили до плотности 0,25 кг/см3, и полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 30 секунд. В полученную композицию вводилась навеска ПИЦ (полиизоцианата) марки Десмодур, Германия. Полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 2 минут. Сразу после смешения готовая композиция выливалась в зазоры транспортировочного модуля, в котором и происходило вспенивание и отверждение пеноматериала. В процессе вспенивания контролировалась температура, развивающаяся внутри получаемого блока, и фиксировалась максимальная температура, развивающаяся при вспенивании и отверждении материала.

После выдержки отверждения композиции в течение 24 часов в комнатных условиях определялись устойчивость к транспортным нагрузкам, адгезионная прочность связей при фиксации при нормальных условиях и скорость демонтажа сборки, определяемая как время до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением.

Устойчивость к транспортным нагрузкам определялась в результате вибрационных испытаний, имитирующих транспортировку транспортного модуля любым видом транспорта на расстояние 1000 км. Материал считается выдержавшим испытания, если при испытаниях не произошло разрушения и отслоения материала от стенок контейнера.

Была определена возможность облегчения демонтажа сборки прибора с помощью подвода к фиксирующему материалу органического растворителя. Для определения скорости демонтажа сборки в транспортный модуль приливалась навеска ацетона и фиксировалось время до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением. В условиях данного примера время размягчения композиции составило 50 чел.-дней. Полученные результаты сведены в таблицу.

Примеры 3, 4 выполнены в условиях примеров 1, 2 с вариантами соотношений компонентов композиции. Пример 5 - реализован способ-прототип с 100 мас.% содержанием пенополиуретана в качестве фиксирующего полимерного вспенивающегося материала.

Полученные результаты сведены в таблицу.

Таким образом, как это показали эксперименты, при использовании предлагаемого способа обеспечивается сохранность при транспортировке устройства с экологически и огневзрывоопасными материалами за счет повышения эластичности и химической прочности фиксирующего материала, повышается технологичность за счет облегчения демонтажа и в более короткие сроки, чем в прототипе, обеспечивается снижение экологической опасности и безопасности при транспортировке и демонтаже, снижается риск перегрева устройства при отверждении и вспенивании фиксирующей композиции за счет перераспределения выделяющейся теплоты в результате реакции на нагрев и вспенивание наполнителя.

1. Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически огневзрывоопасными материалами для транспортировки в составе транспортируемого модуля до места утилизации с последующим демонтажем полученной сборки элементов, фиксируемых посредством отверждаемых полимерных материалов, отличающийся тем, что перед установкой контейнера с экологически огневзрывоопасными материалами в транспортируемый модуль подготавливают полимерную вспенивающуюся композицию холодного отверждения на основе простого полиэфира и изоцианатсодержащего соединения и наполнителя, представляющего собой гранулы из полимерного материала, содержащего агент газообразования, часть из которых предварительно подвспенивают до плотности 0,25 кг/см, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

полимерное связующее 50-65
гранулы из полимерного наполнителя остальное

при следующем соотношении в составе последних мас.%
гранул в исходном состоянии 80-90
гранул предварительно подвспененных остальное

которую вводят в зазор между стенками контейнера и транспортируемого модуля в качестве фиксирующего материала, затем отверждают при нормальных условиях, затем осуществляют транспортировку или перемещение транспортируемого модуля, и окончательно производят демонтаж путем растворения фиксирующего материала органическим растворителем (ацетоном), и извлекают детали прибора из транспортировочного модуля.

2. Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами по п.1, отличающийся тем, что в составе наполнителя, представляющего собой гранулы из полимерного материала, содержащего агент газообразования, содержится изопентан.

3. Способ получения демонтируемой сборки элементов устройства с экологически опасными материалами по п.1, отличающийся тем, что демонтаж окончательно производят путем помещения транспортируемого модуля в емкость с органическим растворителем (ацетоном).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу для транспортировки источника радиации в кожух и из него. .

Изобретение относится к упаковке и транспортировке особо опасных продуктов, в частности радиоактивных отходов, и предназначено для их надежной герметизации, обеспечивающей технологичность операции упаковки радиоактивных отходов, отвечающей повышенным требованиям техники безопасности в области обращения с ними.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, касается, в частности, технологии обращения с отработанным ядерным топливом и может быть использовано для транспортировки и хранения его в бассейнах АЭС.

Изобретение относится к запирающему устройству (10), в частности, для контейнера (110) для транспортировки радиоактивных материалов, содержащему первую и вторую детали (12, 14), каждая из которых имеет гребнеобразный участок (20, 22), при этом гребнеобразные участки в положении блокировки запирающего устройства пронизывает болтовый элемент (26). Чтобы исключить повреждение вследствие механического ударного напряжения и напряжения сдвига и обеспечить достаточный допуск между образующими запирающее устройство элементами без необходимости мириться с недостатками в отношении блокировки, предлагается, что болтовой элемент (26) имеет головку (30) по меньшей мере с одной приемной выемкой (36, 38), проходящей поперек продольной оси (27) болтового элемента, по меньшей мере одна из деталей запирающего устройства имеет сквозное отверстие (42), которое при пронизывании гребнеобразных участков болтом ориентировано по меньшей мере к одной приемной выемке (36, 38), и в положении блокировки запирающего устройства в сквозном отверстии фиксируется элемент (50), который частично проходит в приемной выемке. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх