放射性废物容器的制作方法

本发明涉及一种容器，其适用于储存放射性废物，特别是来自核电站的乏燃料。

背景技术：

1、在与所指出的领域相关的现有技术中，已知各种容器，其通常可分为两种类型：混凝土容器和金属容器。这种容器可用于保护或包封待保护的废物罐或容纳乏燃料储存中涉及的元件的支架。

2、在金属容器中，使用不同材料的不同层，具有较厚的钢层，通常是锻造的，厚度在200mm至300mm之间，具有高机械能力，其主要关键功能是抑制机械应力，例如冲击、地震应力或其他。

3、从辐射屏蔽的角度来看，这层锻钢由于其高密度而具有对光子辐射的高屏蔽能力，因此必须补充有对中子辐射的屏蔽，钢不能提供足够的中子辐射屏蔽效率。

4、这种外屏蔽，通常是某种类型的中子毒物，被布置在外层中，围绕钢层，并且反过来在外部用金属结构保护，以防止其在处理期间被损坏。

5、在holtec international的专利us 8 548 112中，公开了一种构造性替代方案，其中容器的金属结构具有交错的孔，以引入中子辐射吸收材料，例如固化液体或其他材料，以分布在构成容器的周围部分的不同模块中。

6、在此背景下，锻钢的主层具有穿孔以引入中子屏蔽，稍后围绕也由钢制成的中心套圈组装。

7、在混凝土容器中，这种材料的层主要具有不同的安全功能。在这些容器中，混凝土层通常具有500mm至1000mm的厚度。由于混凝土吸收冲击、地震或其他应力的强度较低，并且由于对于需要密度屏蔽的光子辐射来说要与钢一样有效，钢与常规混凝土之间的密度比为3或4倍，使得有必要增加混凝土的厚度，以达到与钢的能力相同的比例。混凝土层可以与作为套圈的其他金属层组合，套圈具有用作混凝土的模架或保护的功能，但不具有混凝土所具有的屏蔽和结构保护的主要功能。

8、金属容器的优点之一是它不需要额外的通风，因为金属比混凝土更有效地排出热量，并且另外具有比混凝土更小的厚度。混凝土容器需要额外的排热系统，并需要定期维护。

9、还已知的是holtec international的文献us 7 786 456和us 2010/0272225，其公开了其中混凝土与容器外壳中的金属套圈组合的容器。

10、文献us 6 064710进一步解释了在容纳罐的容器的结构中的这种(金属+混凝土)组合。在该专利中，混凝土层通过传统方法浇注，但是套圈的金属层和混凝土层的厚度与现有技术中的相同，并且没有要求保护与本发明中实现所述目的相关的厚度比。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于放射性废物的容器，特别是用于容纳包含构成放射性发射源的放射性废物的罐或支架。

2、本发明的容器包括：

3、-抵抗光子辐射的内部安全壳屏障，其限定用于待储存的放射性废物的罐或支架的壳体，并且包括：圆柱形的内部钢套圈、基部和盖；

4、-抵抗光子辐射的外部安全壳屏障，其形成容器的外表面，并且包括：圆柱形的外钢套圈、基部和盖，以及

5、-中间混凝土层，其布置在内套圈和外套圈之间，并且形成抵抗中子辐射的屏蔽。

6、内套圈和外套圈是同心的，并且在内套圈和外套圈之间限定中间腔，中间混凝土层容纳在该中间腔中。

7、所述内套圈和外套圈以及布置在它们之间的中间混凝土层具有相同或相似的厚度，这实现了三个层之间的优化或平衡：外套圈、混凝土件和内套圈。

8、根据本发明的一个实施例，中间混凝土层由具有环形圆柱弧形构造的混凝土件形成，并且混凝土件的所有端部可以都是平坦的，或者具有用于与相邻的混凝土件联接的至少一个舌形或凹槽形端部。因此，布置在两个金属套圈之间的混凝土件可以具有相对的联接的舌形端部和凹槽形端部，这有助于它们的组装，并且一旦组装好，就填充所述中间腔。

9、根据本发明，混凝土件可以包括金属包层，该金属包层在容器的安装位置中接触内套圈和外套圈，从而形成有利于散热的热桥，因为金属具有以比混凝土高得多的速度促进这种散热的特性。

10、因此，这种混凝土件在容器的设计中提供了较高的通用性。

11、根据本发明，中间混凝土层可以在其成分中包含各种材料，这些材料允许其易于适应于补充周围钢层的屏蔽能力，并且适应于其要被使用的特定应用的特定需求，从而优化生产成本并符合安全要求。

12、具体地，并且为此目的，设想所述中间混凝土层可以在其成分中包括以下材料中的任一种：

13、中子辐射屏蔽的高效材料；

14、具有高密度和光子屏蔽能力的材料；

15、具有高导热性和散热能力的材料，和/或

16、具有高机械强度的材料。

17、根据另一个实施例，中间混凝土层由混凝土块制成，混凝土块由浇注在内套圈和外套圈之间的大量混凝土“原位”形成；所述套圈包括金属连接件，金属连接件在所述套圈的相对表面上焊接到所述套圈上并嵌入混凝土块中，金属连接件用作浇注的混凝土和侧边套圈的钢之间的锚固元件，并且由于套圈和连接件是金属的，所以它们可以一起工作并且促进热量的传递。

18、根据本发明，容器在于底部和顶部处封闭安全壳屏障的基部之间和盖之间的内侧和外侧包括至少一个辐射屏蔽层，辐射屏蔽层由混凝土、钢、铅或任何其他适合于辐射屏蔽的材料形成，这取决于容纳在罐或支架中的残留物的类型。

19、有利地，容器在封闭安全壳屏障的基部之间和/或盖之间的内侧和外侧具有弹性冲击吸收元件，弹性冲击吸收元件在容器接收冲击的情况下使罐损坏的风险最小化。

20、利用上述结构，由于制造容器的外壳、基部和盖的材料的性质以及这些材料布置在容器中的方式，该容器满足这种类型的容器的所有安全要求，并且该容器具有抵抗来自罐或支架的辐射发射的最佳可能的屏蔽。

21、钢的外套圈和内套圈确保为容器提供结构安全性，并且与布置在所述套圈之间的混凝土层一起提供高辐射屏蔽，从而优化混凝土的厚度和套圈的厚度。

22、该容器满足以下目标：

23、-它可以有效地抵抗来自容纳在罐或支架内的放射性废物的不同辐射。

24、-它简化了容器的制造，实现了标准化并降低了生产成本，保持了所有固有的安全性能。

25、在结构上，该容器表现得像金属容器，因为可能的冲击和机械应力由金属套圈承受。

26、相比之下，考虑到其结构和组成，该容器具有比混凝土容器更小的直径，这允许更好地利用储存设施内的空间以及更低的重量，从而提供了额外的优点，使得用于其处理的技术手段也比常规混凝土容器情况的限制更少。

27、从热的角度来看，它也可以作为金属容器工作，因为与混凝土容器不同，它不需要额外的通风系统。以这种方式，它利用了金属容器的优点，但结合了混凝土块或容易彼此联接的混凝土件，用于屏蔽某些类型的辐射。

技术特征：

1.一种放射性废物容器，适于容纳包含构成放射性发射源的废物的罐或支架(c)；其特征在于，所述放射性废物容器包括：

2.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述内套圈(11)和所述外套圈(21)是同心的，并且在所述内套圈和所述外套圈之间限定中间腔，所述中间混凝土层(3)容纳在所述中间腔中。

3.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述内套圈(11)、所述外套圈(21)和位于所述中间腔中的所述中间混凝土层(3)具有相同或相似的厚度。

4.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)包括具有环形圆柱弧形构造的混凝土件(3a)。

5.根据权利要求4所述的容器，其特征在于，所述混凝土件(3a)包括至少一个平坦端部(31)。

6.根据权利要求4所述的容器，其特征在于，所述混凝土件(3a)包括用于与相邻的混凝土件(3a)联接的至少一个舌形或凹槽形端部(32)。

7.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述混凝土件(3)包括金属包层，所述金属包层接触所述内套圈(11)和所述外套圈(21)，并且在所述内套圈和所述外套圈之间形成散热桥。

8.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)由环形圆柱体的混凝土块(3b)制成，所述混凝土块(3b)由浇注在所述内套圈(11)和所述外套圈(21)之间的大量混凝土“原位”形成。

9.根据权利要求8所述的容器，其特征在于，所述内套圈(11)和所述外套圈(21)在面对的表面上包括嵌入所述混凝土块(3b)中的金属连接件(11a，21a)。

10.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)在其成分中包括中子辐射屏蔽的高效材料。

11.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)在其成分中包括具有高密度和光子屏蔽能力的材料。

12.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)在其成分中包括具有高导热性和散热能力的材料。

13.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述中间混凝土层(3)在其成分中包括具有高机械强度的材料。

14.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述容器在于底部和顶部处封闭所述内部安全壳屏障(1)和所述外部安全壳屏障(2)的所述基部(12，22)之间以及所述盖(13，23)之间包括至少一个辐射屏蔽层(4，5)，所述至少一个辐射屏蔽层(4，5)由混凝土、钢、铅或适于辐射屏蔽的任何其他材料制成。

15.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述容器在用于封闭所述内部安全壳屏障(1)和所述外部安全壳屏障(2)的所述基部(12，22)之间和/或所述盖(13，23)之间包括用于减震的弹性元件(6)。

16.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述内部安全壳屏障(1)和所述外部安全壳屏障(2)的所述盖(13，23)在其内表面上包括金属片(16)，用于安装和安置在相应的所述内套圈(11)和所述外套圈(21)上。

17.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述容器在所述盖(13，23)与相应的所述内套圈(11)和所述外套圈(21)之间包括相应的压力密封垫圈(18，26)。

18.根据权利要求1所述的容器，其特征在于，所述盖(13，23)通过螺栓(17，25)固定到相应的所述内套圈(11)和所述外套圈(21)。

技术总结一种放射性废物容器，适于容纳包含构成放射性发射源的废物的罐或支架(C)；并且包括：抵抗光子辐射的内部安全壳屏障(1)，其限定用于容纳待储存的放射性废物的罐或支架(C)的壳体，并且包括：圆柱形的内钢套圈(11)、基部(12)和盖(13)；抵抗光子辐射的外部安全壳屏障(2)，其形成容器(10)的外表面，并且包括：圆柱形的外钢套圈(21)、基部(22)和盖(23)，以及中间混凝土层(3)，其布置在内套圈(11)和外套圈(21)之间，并且形成抵抗中子辐射的屏蔽。技术研发人员：约金·里科·阿雷纳尔,迭戈·罗德里格斯·萨伊兹受保护的技术使用者：英杰基德有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23